扬州市职业大学毕业设计论文设计（论文）课题：全自动洗衣机的 PLC 控制系 别：汽车与电气工程系专 业：电 气 自 动 化班 级：07 电气姓 名：袁 淑 侠学 号：0716011106指导教师：王 蕊完成时间：2010.41目录摘要2关键字2一一一 概述31一1 课题简介31一2 控制要求4 一一一 选择 PLC 的方案论证52.1 与继电器控制系统的比较52.2 与微型计算机系统的比较52.3 与单片机控制系统的比较6第三章 PLC 简介73.1 发展、特点及发展趋势73.1.1 发展史73.1.2 分类73.1.3 特点83.1.4 发展趋势93.2 应用领域93.3 工作原理103.4 硬件系统组成113.5 梯形图语言133.6 PLC 控制系统的设计流程14第四章 PLC 控制的全自动洗衣机的设2计164.1 系统的控制要求164.2 PLC 选型174.3 开关量 I/O 模块的选择184.4 模拟量 I/O 模块的选择194.5 特殊功能模块的选择194.6 具体设计204.6.1 流程图214.6.2 全自动洗衣机程序分析214.6.3 I/O 分配表214.6.4 PLC 外部接线图224.6.5 梯形图224.6.6 全自动洗衣机 PLC 控制梯形图指令254.6.7 材料清单26第五章 总结27第六章 参考文献28摘 要 随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。纵观洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。在洗衣机控制方面，在 PLC 问世之前，工业控制领域中是继电器3占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，PLC 控制系统产生了。继 1969 年美国数字设备公司研制出世界第一台 PLC，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期，从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来了。在许多领域都有广泛的应用。PLC 的 优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用 PLC 来控制全自动洗衣机这个课题。 该论文就怎样利用 PLC 来控制全自动洗衣机进行了调查，对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究，实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能关 键 字 ：PLC 全自动洗衣机 控制第一章 概述 1.1 课题简介洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当4旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断：从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小孔流入洗衣桶内。由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。PLC 具有可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等优点，在工业上有着广泛的应用，为了提高洗衣机的性能和工作效率，将 PLC 应用到洗衣机的控制系统中，达到控制的要求。1.2 控制要求按下启动按钮后，洗衣机开始进水。水满时（即水位到达高水位，高水位开关由 OFF 变为 ON） ，PLC 停止进水，并开始洗涤正转，正转洗涤 15S 后暂停，暂停 3S 后开始洗涤、反转。反洗 15S 后暂停。暂停 3S 后，若正、反洗未满 3次，则返回从正洗开始的动作；若正、反洗满 3 次时，则开始排水。水位下降到低水位时（低水位开关由 ON 变为 OFF）开始脱水并继续排水。脱水 10S 即完成一次从进水到脱水的大循环过程。若未完成三次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了三次大循环，则进行洗完报警。报5警 10S 后结束全部过程，自动停机。此外，还要求可以按排水按钮以实现手动排水；按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。一一一 选择 PLC 的方案论证2.1 与继电器控制系统的比较1.从控制逻辑上看，继电器采用硬件接线逻辑即利用继电器的机械触点、线圈构成电路，利用触电的串、并联关系及延时继电器的动作实现其控制逻辑。这种控制方式存在的问题是连线复杂，系统维护不便，功能不易改变，因此灵活性和扩展性很差。此外，系统功耗也较大；而 PLC 采用软线接线，与硬接线相比，虽沿用继电器触点线圈等概念，但实际上并不存在对应的物理实体，而仅仅是 PLC 内部的一些存储单元，其特点是连线少，体积小，软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性非常好。PLC 中有中大规模集成电路组成，所以系统功耗也很小。2.从控制速度看，继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，触点的开6关动作一般为几十毫秒数量级。另外，机械触点还会出现抖动问题，故工作效率低；而 PLC 是由程序中的指令控制半导体电路来实现控制，一般一条用户指令的执行时间为 us 数量级，故速度快。PLC 内部还有严格的同步控制，故不会出现抖动问题。3.从可靠性看，继电控制器使用了大量的机械触点，机械触点开闭过程中，会产生电弧,使触点产生磨损，甚至损坏，因此寿命短，可靠性差；而 PLC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，故体积小，寿命长，可靠性高，而且 PLC 还配备自检和监督功能。4.从适应性和通用性看，要实现某种控制时，继电器线路是通过许多真正的硬继电器和它们之间的连线达到的，控制功能包含在固定线路之中，功能专一，系统扩充必须变更硬接线，故灵活性较差；而 PLC 采用软件编制程序来完成控制任务，编程时所用到的继电器为内部软继电器，外部只需在端子上接入相应的输入/输出信号即可。系统在 I/O 点数及内存容量允许范围内，可自由扩充，并可用编程器在线或离线修改程序，以适应系统控制要求的改变，因此，同PLC 一台不改变硬件而仅改编软件，就可适应各种控制，故通用性强，另外，一般 PLC 都具有强制和仿真作用，故程序的设计、修改和调试都很安全方便，可大大缩短系统设计和投入运行的周期。5.从工作方式看，继电器控制系统是并行的，而 PLC 是串行的，各软继电器处于周期性循环扫描中，受同一条件制约的继电器的动作顺序决定于扫描顺序，同它们在梯形图中位置有关。新一代 PLC 除具有远程通信联网功能以及易于计算机接口实现群控外，还可通过附加高性能模块对模拟量进行处理，从而实现各种复杂的控制功能，这些对于布线逻辑的继电器控制系统是无法办到的。6.从价格看，继电器控制逻辑使用机械开关，继电器和接触器价格较便宜，PLC 采用大规模集成电路，价格相对较高。一般认为，在少于 10 个继电器的装置中，继电器系统比较经济；在需要 10 个以上的继电器的场合，使用 PLC 比较经济。从上面的比较可知，PLC 在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高，设计施工周期短，调试修改方便，且体积小，功耗低，使用维护方便，但价格高于继电器控制。2.2 与微型计算机控制系统的比较PLC 虽采用了计算机技术和微处理器，但它与计算机相比又有明显的不同。1.从应用范围看，微机除用在控制领域之外，还大量用于科学计算、数据处理、计算机通信等；PLC 主要用于工业控制。2.从工作环境看，微机对工作环境要求高，一般要在干扰小且具有一定温度要求的室内使用；而 PLC 是专为适应工业控制的恶劣环境而设计的，是应用工程现场的环境。3.从编程语言看，微机具有丰富的程序设计语言，其语法关系复杂，要求使用者必须具有一定水平的计算机软硬件知识；而 PLC 采用面向控制过程的逻辑语言， ，以继电器逻辑梯形图为表达式，形象直观，编程操作简单，可在较短时间内掌握它的使用方法和编程技巧。4.从工作方式看，微机一般采用等待命令方式，运算和响应速度快；PLC 采用循环扫描的工作方式，其输入/输出存在相应滞后，速度较慢，对于快速系统，PLC 的使用受扫描速度的限制。另外，PLC 一般采用模块化结构，可针对不同的7对象和控制需要进行组合和扩展，比起微机来有很大的灵活性和很好的性价比，维修更方便。5.