全自动洗衣机的plc控制系统设计
目录
引 言 1
一、总体方案设计 2
（一）全自动洗衣机总体方案选择 2
（二）PLC概述 2
（三）全自动洗衣机运动分析 5
二、PLC洗衣机系统硬件设计 5
（一）I/O点数统计与分配 5
（二）PLC选型 6
（三）PLC控制系统外部接线图的设计 6
三、全自动洗衣机控制的软件设计 7
（一）洗衣机流程图设计 7
（二）梯形图设计 8
四、组态仿真 10
总 结 13
参考文献 14
致 谢 15
引 言
当今随着人们生活水平的不断提高，洗衣机作为居家必备的洗衣机工具之一，由传统的手动到半自动再到现在的全自动；目前全自动洗衣机主要有两种大类型，一种是电动控制的全自动洗衣机，其主要由控制器在一些外部电动元件组成根据设计好的程序进行自动运行实现全自动洗衣机的功能；第二类是由电脑进行控制的洗衣机，与第一种不同的是其核心控制器是由微控制器组成。电动控制的全自动洗衣机由于出现的较早，目前已经不符合当前高度智能化要求，电动类型的全自动洗衣机逐渐被淘汰，全自动控制洗衣机逐渐朝着软硬件一体化发展。
PLC是一种专为复杂的工业系统的综合产物，其能够实现各种不同的逻辑，通过对存储器实现对各式各样的运算比如顺序，定时以及计数等功能，用PLC控制作为洗
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衣机控制系统，其强大的存储和输入输出能力能够很好的满足控制要求。
论文以全自动洗衣机为设计目标，根据设计要求全自动洗衣机的硬件和软件进行设计的，实现具有洗衣机的全自动画，实现低成本，功能齐全的全自动洗衣机。
论文是对全自动洗衣机进行研究设计，以PLC为控制核心，对整个系统进行设计，完成的主要内容有：
首先对课题的研究意义以及现状等进行了分析，分析出了全自动洗衣机工作原理，在此基础上对整体的控制框图进行设计，同时对PLC的相关基础进行分析。然后根据控制要求，对全自动洗衣机功能进行设计。最后根据控制功能，对以PLC为核心的自动洗衣机的控制系统进行了详细的设计，根据控制功能，对硬件进行设计，对系统的总体IO点数进行统计，对PLC进行选择，对I/O点数进行分配，对其外部接线图进行绘制。根据实际控制要求，对整个系统的软件进行设计，给出程序流程框图和梯形图，根据梯形图设计指令程序。
总体方案设计
（一）全自动洗衣机总体方案选择
在当前洗衣机设计中，一般有两种方案进行设计，一种是利用以单片机为核心的控制器方案，利用其外部捕获信号沿进行设计；另外一种就是以PLC为控制核心的自动洗衣机。
方案一：采用单片机，选择器外部中断口，通过合理的按键电路和驱动电路等，实现抢洗衣机全自动，其主要结合单片机的外部信号跳变捕捉口，利用软件对驱动模块进行控制，实现洗衣机的全自动化。
方案二：采用PLC进行控制，利用PLC的输入输出继电器，中间继电器实现洗衣机的功能，根据输入继电器的状态和中间继电器的状态实现对LED和灯的控制。
方案三：采用数字芯片，不仅成本相对要高，而且需要结合软件，所需要的工作量大，而且单片机控制方案环境适应性低，采用的C语言编程也比较复杂，需要的电源也比较复杂；方案二，电路结构简单，编程方便虽然价格可能高一点但是控制简单准确，同时其编程简单容易实现，其只需根据直观的逻辑思维就可以实现程序的编写，而且其驱动能力非常强，而且应用场合广泛，所以综合选择方案二。
在论文设计的全自动洗衣机，根据功能设计需求，需要实现全自动洗衣机的功能，实现洗衣机的自动洗涤、排水以及脱水等功能，根据实际自动洗衣机设计的系统整体框图如图11所示。
图11 整体方案图
如图11所示的系统整体方案图，主要有五个模块组成，PLC核心主控模块，主要利用PLC输入输出继电器以及内部继电器，主要根据接受到的按钮信号实现对输出的控制；实现洗衣机的定时功能，实现洗衣机过程的洗涤，排水、脱水等功能。
（二）PLC概述
为了适应现代社会科学技术与生产力不断提高的大背景，同时更为了满足现代专业化与规模化生产的需要,由于现代社会的生产要求，PLC的发展越来越灵活、控制效果越来越好、适应环境越来越复杂，因此PLC在工业自动化领域起到了神奇的效果，但是它只有不到半个世纪的发展历程。一般而言，现代企业的生产与控制都离不开生产系统、传动系统、动力系统以及控制操作系统的支撑，它们是工业生产与制造的有机体。尤其是当动力系统是电力功能是，要求更讲究 ，这是因为电动机的启动与暂停、功率的设置等都需要进行控制。电器自动控制系统是指能够对生产设备与生产过程起到控制作用的部分。但是随着计算机科学技术的发展，以上问题得到逐步的解决，在1969年，美国的一个科技公司率先研究出了第一天可编程序控制器，简称PLC，并在公司的实用中得到了验证，此后PLC迅速发展，并在运算与处理方面得到了大量应用。并实现了计算机控制的功能。
由于早期的PLC应用了简单的计算机指令，但指令实现的功能过于简单，智能进行基本的运算，对于工业环境的适应性范围较窄，不能实现较为复杂的应用环境，这就要求程序的功能更加完善，以适应不断专业规模化的生产需要。
所以，随着1970年之后计算机技术的成熟与发展，二极管与集成电路构成的“顺序控制器”得以迅速发展开来。
一开始对于电器自动控制系统的要求比较低，比如只是对机器实现刀开关与正反转等一些简单的功能，但这智能满足较小的电机容量与单一功能要求的场合。随着科学技术的进步与社会化大发展的需要，大型机械的出现对电器自动化控制系统的要求更高了，不仅要求系统功能的复杂化与智能化，更要求系统操作更加便利与简单。最为简单的就是常见的继电器、开关、按钮等组成的逻辑系统，也成为继电接触式系统。
图12 PLC结构图
PLC基本硬件和结构与计算机的并无两样，只不过PLC是专门应用在工业领域的控制型计算机，如图12就是它的基本构造:
1.中央处理单元（CPU）
中央处理单元（CPU）是PLC 的控制中枢。
PLC的控制核心就是CPU，就是图中的中央处理单元。它的功能是接收从外部输入的程序数据：同时它能够时刻反映电源与处理等的异常，对出现的意外情况能够做出反应，并能发现用户输入的错误语法，在PLC的运行过程中，它能够主动收集各装置部位的工作状态与外部输入的数据，并把数据存入存储区，然后根据用户对数据的需要随时将数据逐条解释，经过解释的指令结果送入数据寄存区。在CPU等把程序运行完毕后，利用输出器将印象区内的状态或者数据输出，这样的过程循环往复，从而达到控制的目的，直到任务完成停止工作。为了提高PLC的稳定性与可靠性，对于大型的工业生产，PLC需要实行双CPU结构，这样不仅能够加快系统的运行速度，更使某个CPU出现故障时，另一个能够正常运行，处理数据，从而保障控制正常进行，这对规模化工业生产的有效控制具有重要保障。
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