基于MCGS的全自动洗衣机设计 毕业设计.doc

毕业设计报告 设计题目： 基于 mcgs 的全自动洗衣机设计 设计作者： 专业班级/学号： 11级自动化（1）班 1106160103 合作者 1： 专业班级/学号： 1106160102 合作者 2： 专业班级/学号： 1106160124 指导教师： 汪岚 设计时间： 2013.12.25 2 目录 1 引 言 .3 2.设计原理及要求 4 2.1 设计原理 4 2.2 设计要求 5 2.2.1 全自动洗衣机标准模式设计 5 2.2.2 全自动洗衣机超快速模式设计 5 2.2.3 全自动洗衣机手动模式设计 6 3 mcgs组态软件概述 7 3.1 mcgs组态软件介绍 7 3.2 mcgs组态软件的系统构成 8 4.全自动洗衣机工程及动画设计 8 4.1 创建工程 .8 4.2 全自动洗衣机画面设计及其功能属性分析 8 4.3 定义数据变量 16 4.4 编写控制流程 17 4.4.1 循环策略属性设置 17 4.4.2 全自动洗衣机运行流程图 .18 5. 全自动洗衣机运行效果图 19 5.1 全自动洗衣机标准模式运行效果图 19 5.2 全自动洗衣机超快速模式运行效果图 20 5.3 全自动洗衣机手动速模式部分运行效果图 20 5.3.1 手动模式一次，二十五秒运行效果图 .20 5.3.2 手动模式一次，四十秒运行效果图 .20 3 5.3.3 手动模式一次，五十五秒运行效果图 .21 6.总结 .21 7.参考文献 .22 4 1 引 言 现代科学技术的飞速发展,改变了世界,也改变了人类的生活。作为新世纪的大学 生,应该站在时代发展的前列掌握现代科学技术知识调整自己的知识结构和能力结构, 以适应社会发展的要求.新世纪需要具有丰富的现代科学知识,能够独立解决面临的任 务,充满活力,有创新意识的新型人才。 洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用 电器。在工业生产中的应用也十分广泛，本课题在于自动控制洗衣机的研究，自动控 制用洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。水磨洗涤机可用于服装厂水 洗牛仔服及丝绸等衣物。自动控制用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等 领域，满足大容量的洗衣要求。但是传统的基于半手动的控制，已经不能满足人们对 洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动 化技术的发展。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现 在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。 本次毕业设计是简单利用 mcgs组态软件来制作全自动洗衣机运行的动态画面，掌 握 mcgs的组态理论和组态方法，制作整个洗衣过程监控界面。在实现以上全部功能的 前提下，再对监控界面的控制功能作进一步研究，监控界面的控制功能就是不在现场 的情况下，对现场的设备进行控制。 2.设计原理及要求 2.1 设计原理 全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人 工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器 按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完 成。 本次设计洗衣机的洗衣工作流程由进水，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开关按钮来控制。而在全自动洗衣机中，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 1 所示： 5 开始 进水 洗衣 排水 脱水 结束 图 1 全自动洗衣机工作流程示意图 自动洗衣机的进水，洗衣，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。水位开关用来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。 2.2 设计要求 2.2.1 全自动洗衣机标准模式设计 1） 启动电源，选择衣服重量（1-3kg 为低水位，3-6kg 为中水位，6-9kg 为高水 位）,选择全自动洗衣机运行模式标准模式，按下启动按钮，水位会根据衣服重量自动 选择水位。 2） 程序启动，0-5 秒开始进水,5 秒后停止进水。 3） 6 秒后开始洗涤。 4） 洗涤时，正转 5秒后浸泡，浸泡 2秒后开始反转洗涤，反转洗涤 5秒后浸泡， 浸泡 2秒。 5） 如此循环 3次，总共 42秒后开始排水 5s，排水完成后开始脱水并继续排水。 6 脱水 28秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。 6） 脱水完成后停止 2s，然后开始进行洗涤结束报警。 7） 报警 5秒结束全过程，自动关闭电源。 8） 此外按暂停按钮可实现暂停运行过程功能。 2.2.2 全自动洗衣机超快速模式设计 1） 按下电源，选择衣服重量 kg（1-3kg 为低水位，3-6kg 为中水位，6-9kg 为高 水位）,选择全自动洗衣机运行模式超快速模式，按下启动按钮，水位会根据衣服重量 自动选择水位。 2） 程序启动，0-5 秒开始进水,5 秒后停止进水。 3） 6 秒后开始洗涤。 4） 洗涤时，正转 5秒后浸泡，浸泡 2秒后开始反转洗涤，反转洗涤 5秒后浸泡， 浸泡 2秒。 5） 如此循环 2次，总共 28秒后开始排水 5s，排水完成后开始脱水并继续排水。 脱水 28秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。 6） 脱水完成后停止 2s，然后开始进行洗涤结束报警。 7） 报警 5秒结束全过程，自动关闭电源。 8） 此外按暂停按钮可实现暂停运行过程功能。 2.2.3 全自动洗衣机手动模式设计 （1）洗涤次数一次，洗涤时间 25秒模式： 1） 按下电源，选择衣服重量 kg（1-3kg 为低水位，3-6kg 为中水位，6-9kg 为高 水位）,选择全自动洗衣机运行模式手动模式，选择所需要的的洗涤时间和洗涤次数， 按下启动按钮，水位会根据衣服重量自动选择水位。 2） 当选择洗涤次数为一次，洗涤时间为二十五秒时，程序启动，0-5 秒开始进水,5 秒后停止进水。 3） 6 秒后开始洗涤。 4） 洗涤时，正转 5秒后浸泡，浸泡 2秒后开始反转洗涤，反转洗涤 5秒后浸泡， 浸泡 2秒。 5） 如此循环 1次，总共 14秒后开始排水 5s，排水完成后开始脱水并继续排水。 脱水 28秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。 6） 脱水完成后停止 2s，然后开始进行洗涤结束报警。 7 7） 报警 5秒结束全过程，自动关闭电源。 （2）洗涤次数二次，洗涤时间 25秒模式： 其他运行过程可参照（1） ，但第 5步骤循环 2次，如此循环总共 28秒后开始排水 5s，排水完成后开始脱水并继续排水。脱水 14秒即完成一次从进水到脱水的工作循环 过程。 （3）洗涤次数三次，洗涤时间 25秒模式： 同上，其他运行步骤可参照（1） ，但第 5步骤循环 3次， 如此循环，总共 42秒 后开始排水 5s，排水完成后开始脱水并继续排水。脱水 28秒即完成一次从进水到脱水 的工作循环过程。 （4）洗涤次数一次，洗涤时间 40秒模式： 同上，其他运行步骤可参照（1） ，但第 4步骤洗涤正反转 2轮 4） 洗涤时，正转 5秒后浸泡，浸泡 2秒后开始反转洗涤，反转洗涤 5秒后浸泡，浸 泡 2秒。然后继续正转 5秒，浸泡 2秒，反转 5秒，后浸泡 2秒。 （5）洗涤次数二次，洗涤时间 40秒模式： 同上，其他运行步骤可参照（1） （4） ，但第 5步骤循环 2次。 （6）洗涤次数三次，洗涤时间 40秒模式： 同上，其他运行步骤可参照（1） （4） ，但第 5步骤循环 3次。 （7）洗涤次数一次，洗涤时间 55秒模式： 同上，其他运行步骤可参照（1） ，但第 4步骤洗涤正反转 3轮。 （8）洗涤次数两次，洗涤时间 55秒模式： 同上，其他运行步骤可参照（1） （7） ，但第 5步骤循环 2次。 （9）洗涤次数三次，洗涤时间 55秒模式： 同上，其他运行步骤可参照（1） （7） ，但第 5步骤循环 3次。 3 mcgs 组态软件概述 3.1 mcgs组态软件介绍 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。 8 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。 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。 3.2 mcgs组态软件的系统构成 （1） mcgs 组态软件的整体结构 mcgs 5.5软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。如图 2。 图 2 mcgs的组成 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。 （2）mcgs 组态软件五大组成部分 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.全自动洗衣机工程及动画设计 应用 mcgs组态软件建立一个比较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、画面设计等多项组态操作。 4.1 创建工程 进入 mcgs组态环境创建工程名称：基于 mcgs的全自动洗衣机。 组态环境： 组态生成 应用系统 运行环境： 解释执行 组态结果 组态结果 数据库 9 4.2 全自动洗衣机画面设计及其功能属性分析 4.2.1 洗衣机画面的设计 全自动洗衣机画面由流动快，进水控制阀，出水控制阀，洗衣机以及洗衣正反转 图片构成，当程序运行时可实现进水，洗衣以及排水功能，可直观的展示洗衣运行过 程。 图 3 全自动洗衣机画面设计部分 （1）选择洗衣机图片如图 4所示： 图 4 洗衣机图片 10 （2） 设置流动快及进水控制阀属性，流动快可直观的显示进出水流动过程，进水控 制阀可控制进水，属性设置如图 5，图 6所示： 图 5 流动块属性设置 图 6 进水阀属性设置 （3） 设置流动快及排水控制阀属性，属性设置与（2）雷同，可参照图 5图 6。 （4） 洗衣正转反转图片选择及属性设置，洗衣机的正反转图片可以模拟洗衣，直观 的显示出洗衣过程，其属性设置如图 7，图 8，图 9所示。 11 图 7 全自动洗衣机洗衣正转图片 图 8 全自动洗衣机洗衣反转图片 图 9 洗衣正转图片属性设置 其他正转反转图片属性设置与（4）属性设置雷同，可参照如图 7，图 8，图 9。 4.2.2 控制面板设计 洗衣机控制面板由电源开关，电源开关指示灯；加衣服按钮，减衣服按钮，衣服 重量数字输入框；水位选择，低水位，中水位，高水位；程序选择按钮，标准模式， 12 超快速，手动，洗涤时间输入框；洗涤次数按钮，一次，两次，三次；洗涤时间按钮， 25秒，40 秒，55 秒；启动按钮和暂停按钮，警报指示灯，及洗涤过程进水，正转，浸 泡，反转，排水，甩干指示灯组成。如图 10所示： 图 10 全自动洗衣机控制面板 （1） 电源开关按钮属性及设置可实现电源开关，如图 11所示： 图 11 电源开关属性设置 (2) 加衣服按钮属性设置，如图 12所示： 13 图 12 加衣服按钮属性设置 （3）减衣服按钮属性设置与加衣服按钮属性设置雷同，可参照图 12。其中，衣服的最 大量为 9最小量为 0。 （4）水位指示灯属性设置，水位是根据衣服的重量（kg）来自动选择，高中低水位， 且当衣服量为 0时，水位指示灯不显示，三个指示灯都保持熄灭状态，如图 13所示： 图 13 水位指示灯属性设置 其中中水位，高水位属性设置于低水位属性设置雷同，可参照图 13。 （5）程序选择按钮属性设置，可根据程序选择按钮选择不同的运行模式，如图 14所 示： 14 图 14 程序选择属性设置 （6）洗涤次数按钮属性设置,在手动模式下，可根据按钮选择洗衣次数，如图 15所示。 图 15 洗涤次数属性设置 （7）洗涤时间按钮属性设置，可根据按钮选择洗涤时间，如 16所示： 图 16 洗涤时间属性设置 15 （8）启动按钮属性设置，可控制整个洗衣系统的运行，如图 17所示： 图 17 启动按钮属性设置 （9）暂停按钮属性设置，可暂停整个运行程序，暂停按钮属性设置与启动按钮属性设 置雷同，可参照图 17启动按钮属性设置。 （10）全自动洗衣机运行过程界面指示灯属性设置，可显示运行过程的具体步骤如图 18所示： 图 18 进水指示灯属性设置 其他运行过程，正转，浸泡，反转，排水，甩干指示灯属性设置，和报警指示灯 属性设置与进水指示灯属性设置雷同，可参照图 18所示。 4.2.3 全自动洗衣机最终设计完成画面 16 图 19 全自动洗衣机封面 图 20 全自动洗衣机最终生成画面 4.3 定义数据变量 实时数据库是工程的数据交换和数据处理中心。数据变量是构成实时数据库的基本 单元，建立实时数据库的过程也就是定义数据变量的过程。定义数据变量的内容主要 包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的 参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。 mcgs中定义的实时数据库如表 1所示： 图 36 全自动洗衣机实时数据库 表 1 实时数据库 名字 类型 名字 类型 标准模式 开关型 浸泡 开关型 超快速 开关型 反转 开关型 手动 开关型 放水 开关型 程序选择 开关型 甩干 开关型 程序选择标志 数值型 报警 开关型 低水位 开关型 进水阀 开关型 17 中水位 开关型 排水阀 开关型 高水位 开关型 洗涤次数 开关型 电源 开关型 洗涤次数标志 数值型 定时器启动 开关型 一次 开关型 定时器启动 1 开关型 两次 开关型 定时器启动 2 开关型 三次 开关型 定时器启动 3 开关型 洗涤时间 开关型 定时器启动 4 开关型 洗涤时间标志 数值型 定时器复位 开关型 脱水 开关型 定时器复位 1 开关型 启动 开关型 定时器复位 2 开关型 停止 开关型 定时器复位 3 开关型 停止按钮 开关型 定时器复位 4 开关型 显示时间 数值型 定时器复位 5 开关型 显示时间 1 数值型 二十五秒 开关型 显示时间 11 数值型 四十秒 开关型 显示时间 2 数值型 五十五秒 开关型 显示时间 22 数值型 计时时间 数值型 显示时间 3 数值型 计时时间 1 数值型 显示时间 33 数值型 计时时间 2 数值型 显示时间 4 数值型 计时时间 3 数值型 显示时间 44 数值型 计时时间 4 数值型 正转 0 开关型 计时时间 5 数值型 正转 1 开关型 衣服 数值型 正转 2 开关型 加衣服 开关型 正转 3 开关型 减衣服 开关型 时间到 开关型 进水 开关型 时间到 1 开关型 正转 开关型 4.4 编写控制流程 用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序，脚本程序的编 程语法非常类似于普通的 basic语言，但在概念和使用上更简单直观，力求做到使大 多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。 4.4.1 循环策略属性设置 新增策略行，设置循环策略脚本程序和定时器，设置循环脚本周期为 1000ms。其 中脱水循环策略脚本周期为 800ms。 18 图 21 所有脚本循环策略 （1）标准模式循环策略定时器属性设置，如图 22所示： 图 22 标准模式循环策略定时器属性设置 其他循环策略属性设置与标准模式策略属性设置雷同，可参考图 22。 4.4.2 全自动洗衣机运行流程图 19 图 23 全自动洗衣机运行流程图 5. 全自动洗衣机运行效果图 5.1 全自动洗衣机标准模式运行效果图 图 24 全自动洗衣机标准模式运行效果图 20 5.2 全自动洗衣机超快速模式运行效果图 图 25 全自动洗衣机超快速模式运行效果图 5.3 全自动洗衣机手动