陕西理工学院毕业设计
3 全自动洗衣机的工作原理及控制要求
3.1整体系统介绍及原理
洗衣机的工作流程由进水，洗衣，排水和脱水四个过程组成。在半自动洗衣机中，这四个过程分别用相应的按扭开关来控制。全自动洗衣机中，这四个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。洗衣机的工作流程示意图。如图3.1所示。
图3.1 洗衣机的工作流程示意图
自动洗衣机的进水，洗衣，排水，脱水是通过水位开关，电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制，从而实现自动控制的，水位开关用来控制进水到洗衣机内高低水位，电磁进水阀起着通断水源的作用。进水时，电磁进水阀打开，将水注入，排水时，电磁排水阀打开，将水排出，洗衣时，洗涤电动机启动，脱水时，脱水桶启动。
3.2全自动基于三菱PLC的全自动洗衣机的设计
1） 按下启动按钮及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。 2） 2秒后开始洗涤。
3） 洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。 4） 如此循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱
水10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10秒结束全过程，自动停机。
7） 此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按钮可停止进水、排水、脱水及报警。
4全自动洗衣机的MCGS组态软件控制
4.1 MCGS组态软件概述
MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统。
MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
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使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能全面，维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。
MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。
MCGS 5.1软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。 组态环境： 组态生成 应用系统 运行环境： 组态结果 数据库 解释执行 组态结果 MCGS组态软件（以下简称MCGS）由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。
MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，由可执行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成扩展名为.mcg的工程文件，又称为组态结果数据库，其与MCGS 运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程” 。
MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。
MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 4.2 全自动洗衣机工程及动画设计 4.2.1建立工程
简单的自动洗衣控制系统。本设计工程中涉及到动画制作、控制流程的编写、模拟设备的连接、如何应用MCGS组态软件完成全自动洗衣的组态过程。应用MCGS组态软件建立一个比较报警输出、报表曲线显示与打印等多项组态操作。如果已在计算机上安装了“MCGS组态软件”，在Windows桌面上，会有“Mcgs组态环境”与“Mcgs运行环境” 图标。鼠标双击“Mcgs组态环境”图标，进入MCGS组态环境在菜单“文件”中选择“新建工程”菜单项，如果MCGS安装在D：根目录下，则会在D：\\MCGS\\WORK\\下自动生成新建工程，默认的工程名为新建工程X.MCG(X表示新建工程的顺序号在菜单“文件”中选择“工程另存为”选项，把新建工程存为：D：\\MCGS\\WORK\\全自动洗衣机。 4.2.2画面设计及动画连接
在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗选0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“窗口名称”改为：全自动洗衣机；将“窗口标题”改为：全自动洗衣机；在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其它不变，单击“确认”选中刚创建的“全自动洗衣机”用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗 单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱，图标
对应于选择器，用于在编辑图形时选取用户窗口中指定的图形对象；为
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了快速构图和组态，MCGS系统内部提供了常用的图元、图符、动画构件对象，称为系统图形对象。。单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”或单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱,工具箱中的图标
用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；图标
用于把当前用户窗口中选
中的图形对象存入对象元件库中。 从“对象元件库管理”中的“储藏罐”中选取中意的罐，按“确认”，则所选中的罐在桌面的左上角，可以改变其大小及位置，从“对象元件库管理”中的“阀”中
分别选取2个阀（均为阀46）、2个马达（马达30）、一个指示灯（指示灯1）。如图4.2.2所示。
图4.2.2 控制主界面 选择菜单项 “文件” 中的“保存窗口”，则可对所完成的画面进行保存。
由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。 在用户窗口中，双击全自动洗衣机窗口进入，选中水罐43双击，则弹出单元属性设置窗口。选中符合图符，则会出现
，单击
则进入动画组态属性设置窗口，，其它属性不变。设置好后，按确
定，再按确定，变量连接出水阀属性设置跟进水阀属性设置一样。在“用户窗口”中选中“全自动洗衣机”，单击鼠标右键，点击“设置为启动窗口”这样工程运行后会自动进入“全自动洗衣机”窗口。在菜单项“文件”中选“进入运行环境”或直接按“F5”或直接按工具条中进入运行环境。
但看见的画面并不能动，移动鼠标到 “进水阀”、“出水阀”上面的红色部分，会出现一只小“手”，
单击一下，红色部分变为绿色，同时流动块相应地运动起来。但水罐仍没有变化，这是由于我们没有信号输入，也没有人为地改变其值。现在可以用如下方法改变其值，使液位动起来。 此方法只是模拟动画，只在设计过程中应用到了，最终并没有出现。
在“工具箱”中选中滑动输入器
图标，当鼠标变为“十”后，拖动鼠标到适当大小，然后
图标，都可以
双击进入属性设置。
在“滑动输入器构件属性设置”的“操作属性”中，把对应数据对象的名称改为：液位，可以通过单击
图标，到库中选，自己输入也可；“滑块在最上边时对应的值”为：100。
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在“滑动输入器构件属性设置”的“基本属性”中,在“滑块指向”中选中“指向左（上）”，其它不变。
在“滑动输入器构件属性设置”的“刻度与标注属性”中,把“主划线数目”改为：10，即能被10整除，其它不变。为了准确了解液位的值，我们可以用数字显示其值，在“工具箱”中单击“标签” 工具条中
图标，调整大小放在水罐下面，双击进行属性设置如图4.2.3所这时再按“F5”或直接按图标，进入运行环境后，可以通过拉动滑动输入器使整个画面动起来。
图4.2.3 组态效果图
4.2.3报警显示与数据
按“F5”或直接按工具条中图标，进入运行环境，就会发现报警显示已经轻松地实现了。
报警数据在报警定义时，已经让洗衣机当有报警产生时，“自动保存产生的报警信息”，在“运行策略”中，单击“新建策略”，弹出“选择策略的类型”，选中“用户策略”，按“确定”。选中“策略1”，单击“策略属性” 按钮，弹出“策略属性设置”窗口，把“策略名称”设为：报警数据，“策略内容注释”为“水罐的报警数据”。
选中“报警数据”，单击“策略组态”按钮进入，在策略组态中，单击工具条中的“新增策略行”图标，新增加一个策略行。再从“策略工具箱”中选取“报警信息浏览”，加到策略行单击鼠标左键双击
上，
图标，弹出 “报警信息浏览构件属性设置”窗口，在“基本属性”中，
把“报警信息来源”中的“对应数据对象”改为：液位组。退出策略组态时，会弹出如窗口，按“是”按钮，就可对所做设置进行保存。操作将在运行环境中看到刚才的报警数据。
在MCGS组态平台上，单击“主控窗口”，在“主控窗口”中，选中“主控窗口”，单击“菜单组态”进入。单击工具条中的“新增菜单项”
图标，会产生“操作0”菜单。双击“操作0”
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菜单，弹出“菜单属性设置”窗口。在“菜单属性”中把“菜单名”改为：报警数据。在“菜单操作”中选中“执行运行策略块”，选中“报警数据”，按“确认”设置完毕。按“F5”或直接按工具条中
图标，进入运行环境，就可以用菜单“报警数据”打开报警历史数据。当有报警产生时，
可以用提示灯显示，具体操作如下：在“用户窗口”中选中“水位控制”，双击进入，单击“工具箱”中的“插入元件” 放在适当位置。
图标，进入“对象元件库管理”，从“指示灯”中选取如：作为“洗完”的报警指示。
，调整大小
4.2.4 历史报表与实时报表
在工程应用中，大多数监控系统需要对数据采集设备采集的数据进行存盘，统计分析，并根据实际情况打印出数据报表，所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来，如：实时数据报表、历史数据报表（班报表、日报表、月报表等）。数据报表在工控系统中是必不可少的一部分，是数据显示、查询、分析、统计、打印的最终体现，是整个工控系统的最终结果输出；数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结。实时数据报表是实时的将当前时间的数据变量按一定报告格式（用户组态）显示和打印，即：对瞬时量的反映，实时数据报表可以通过MCGS系统的实时表格构件来组态显示实时数据报表。
在全自动洗衣机MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮产生一个新窗口，单击“窗口属性”按钮，弹出“用户窗口属性设置”窗口，进行设置所示。在工具条中单击“帮助”
图标，拖放在“工具箱”中单击“自由表格”
图标上就会获得“MCGS
在线帮助”，仔细阅读，然后再按下面操作进行。
在“工具箱”中单击“自由表格”
图标，拖放到桌面适当位置。双击表格进入，如要改变
单元格大小，把鼠标移到A与B或1与2之间，当鼠标变化时，拖动鼠标即可；单击鼠标右键进行编辑。
单击“连接”或直接按“F9”，再单击鼠标右键从实时数据库选取所要连接的变量双击。 在全自动洗衣机MCGS组态平台上，单击“主控窗口”，在“主控窗口”中，单击“菜单组态”，在工具条中单击“新增菜单项”
图标，会产生“操作0”菜单。双击“操作0”菜单，弹出“菜
单属性设置”窗口按“F5”进入运行环境后，单击菜单项中的“曲线”会“曲线”窗口，实时数据就会显示出来。历史报表历史数据报表是从历史数据库中提取数据记录，以一定的格式显示历史数据。实现历史报表由两种方式，一种用策略“存盘数据浏览”构件，另一种利用历史表格构件。在“运行策略”中单击“新建策略”按钮，弹出“选择策略的类型”，选中“用户策略”，按“确认”。单击“策略属性”，弹出“策略属性设置”，把“策略名称”改为：历史数据，双击“历史数据”进入策略组态环境，从工具条中单击“新增策略行”，再从“略工具箱”中单击“存盘数据浏览”.弹出“存盘数据浏览构件属性设置”窗所示设置单击“测试”按钮，进入“数据存盘浏览” 。单击“退出”按钮，再单击“确认”按钮，退出运行策略时，保存所做修改。如果想在运行环境中看到历史数据，请在“主控窗口”中新增加一个菜单，取名为：历史另外可以做历史数据报表利用MCGS的历史表格构件。历史表格构件是基于“Windows的窗口”和“所见即所得”机制，用户可以在窗用历史表格构件强大的格式编辑功能配合MCGS的在MCGS开发平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中双击“数据显示”进入，在“工具箱”中单击“历史表格”，拖放到桌面，双击表格进入，把鼠标
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