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1、1全自全自动动洗衣机洗衣机 PLC 控制控制摘 要随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用电器产品。本文首先介绍了洗衣机的发展，然后重点介绍了洗衣机的设计，对程序流程图及编程软件进行了说明，最后对系统进行了仿真。本次设计采用步进顺控指令编程，根据工艺要求编程简单、可允许双线圈使用，PLC采样按钮及限位开关外部输入信号的变化，执行相应的程序，然后输出控制电机正反转及脱水处理。目 录1 绪 论11.1 课题概述11.2 本课题研究的主要内容22 系统硬件设计32.1 系统的控制要求32.2 系统的组成与功能32.3 系统控制主电路42.4 PLC 控制系统设计 52
2、.4.1 PLC 的发展概况和发展方向 52.4.2 PLC 的选型 62.4.4 I/O 分配表72.5 本章小结73 系统软件设计83.1 顺序功能图83.2 程序说明923.3 本章小结9参考文献10 1 绪 论1.1 课题概述 本次设计基于 PLC 的全自动洗衣机控制，本文的课题源于市场上洗衣机产品。采用 PLC 控制开发的周期短，开发成本低，可以直接用于工业现场控制。PLC 控制具有实时性、信号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目，可靠性高，丰富的 I/O 卡件，质优价廉，性价比高，安装简单，维修方便，PLC 控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的
3、环境下正常工作。因为它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能，所以在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统设计的灵活性及控制系统的可靠性。本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。1.2 本课题研究的主要内容本课题需研制出可靠性高、易于操作的全自动洗衣机控制方法，该系统采用 PLC 控制，主要包括电动机正反转控制、离合器控制、进排水电磁阀控制、循环控制、保护和联锁。研究的具体内容包括：（1） 深入了解洗衣机的发展、结构及控制要求。（2） 控制系统设计。包括硬件设计，PLC的选择，各硬件模块的介绍，软件设计，编
4、程方法。（3） 对编写好的编译程序进行实际调试并仿真。2 系统硬件设计2.1 系统的控制要求PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（1） 按下启动按扭，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。（2） 3 秒后开始洗涤。（3） 洗涤时，正转 20 秒后暂停，暂停 2 秒后开始反转洗涤，反转洗涤20 秒后暂停，暂停 2 秒。3（4） 如此循环 3 次，开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水 50 秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。（5） 若未完成 3 次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了 3 次大循环，则进行洗完报警。（6） 报警
5、 5 秒结束全部过程，自动停机。（7） 此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。2.2 系统的组成与功能该系统的设计主要包含两大部分，硬件部分选型，软件部分设计。其中软件部分包括PLC软件部分设计，组态软件设计两部分部分。而软件设计是核心内容。一般来说，PLC控制系统有以下三种类型。（1） PLC构成的单机系统这种系统的被控对象是单一的机器生产或生产流水线，其控制器是由单台PLC构成，一般不需要与其他PLC或计算机进行通信。但是，设计者还要考虑将来是否有联网的需要，如果有的话，应当选用具有通信功能的PLC。如图2.1所示。图 2.1 PLC 单机控制2.3 系统控
6、制主电路洗衣机 PLC 控制主电路图如图 2.2 所示。PLC被控对象4在主电路中我们主要是考虑如何控制交流电机运转和怎么实现电路保护。主电路的三相电源经隔离开关 QS、主电路熔断器 FU1、交流接触器KM1、KM2 的主触头、热继电器 FR 的加热元件到三相异步电动机 M 构成主电路。通过接触器线圈得电控制其主触点的接通，能实现电动机正反转。该主电路既实现短路或过载保护。2.4 PLC 控制系统设计2.4.1 PLC 的选型（1） 输入输出(I/O)点数的估算I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展。（2） 存储器容量的估算存储器容量是可编程
7、序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 1015 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（16 位为一个字） ，另外再按此数的 25%考虑余量。5（3） 控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理
8、速度等特性的选择。 运算功能简单 PLC 的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通 PLC 的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型 PLC 中还有模拟量的 PID 运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，目前在 PLC 中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和 PID
9、运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。 控制功能控制功能包括 PID 控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC 主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高 PLC 的处理速度和节省存储器容量。例如采用 PID 控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC 码转换单元等。 通信功能大中型 PLC 系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如 TCP/IP） ，需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合 ISO/IEEE 通信标准，应是开放的通信网络
10、。 PLC 系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS232C/422A/423/485） 、RIO 通信口、工业以太网、常用 DCS 接口等；大中型 PLC 通信总线（含接口设备和电缆）应 1：1 冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。 PLC 系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于 1Mbps，通信负荷不大于 60%。PLC 系统的通信网络主要形式有下列几种形式：PC 为主站，多台同型号 PLC 为从站，组成简易 PLC 网络；1 台 PLC 为主站，其他同型号 PLC为从站，构成主从式 PLC 网络；PLC 网络通过特定网络接口连接到大型 DCS中作为 DCS 的子网；专用 PLC 网络（各厂商的专用 PLC 通信网络） 。 为减轻 CPU 通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。 6 编程功能 离线编程方式：PLC 和编程器共用一个 CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：
