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1、畢業(yè)設計報告畢業(yè)設計報告設計題目：設計題目： 基于基于 MCGS 的全自動洗衣機設計的全自動洗衣機設計 設計作者： 專業(yè)班級/學號： 11 級自動化（1）班 1106160103 合作者 1： 專業(yè)班級/學號： 1106160102 合作者 2： 專業(yè)班級/學號： 1106160124 指導教師： 汪嵐 設計時間： 2013.12.25 2目錄目錄1 引 言.32.設計原理及要求.42.1 設計原理.42.2 設計要求.52.2.1 全自動洗衣機標準模式設計.52.2.2 全自動洗衣機超快速模式設計.52.2.3 全自動洗衣機手動模式設計.63 MCGS 組態(tài)軟件概述 .73.1 MCGS 組
2、態(tài)軟件介紹 .73.2 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 .84.全自動洗衣機工程及動畫設計.84.1 創(chuàng)建工程.84.2 全自動洗衣機畫面設計及其功能屬性分析.84.3 定義數(shù)據(jù)變量.164.4 編寫控制流程.174.4.1 循環(huán)策略屬性設置.174.4.2 全自動洗衣機運行流程圖.185. 全自動洗衣機運行效果圖.195.1 全自動洗衣機標準模式運行效果圖.195.2 全自動洗衣機超快速模式運行效果圖.205.3 全自動洗衣機手動速模式部分運行效果圖.205.3.1 手動模式一次，二十五秒運行效果圖.205.3.2 手動模式一次，四十秒運行效果圖.2035.3.3 手動模式一次，五十五秒運行效
3、果圖.216.總結.217.參考文獻.2241 引引 言言現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展,改變了世界,也改變了人類的生活。作為新世紀的大學生,應該站在時代發(fā)展的前列掌握現(xiàn)代科學技術知識調(diào)整自己的知識結構和能力結構,以適應社會發(fā)展的要求.新世紀需要具有豐富的現(xiàn)代科學知識,能夠獨立解決面臨的任務,充滿活力,有創(chuàng)新意識的新型人才。 洗衣機是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的家用電器。在工業(yè)生產(chǎn)中的應用也十分廣泛，本課題在于自動控制洗衣機的研究，自動控制用洗衣機適用于洗滌棉、毛、化纖、絲綢等衣物織品。水磨洗滌機可用于服裝廠水洗牛仔服及絲綢等衣物。自動控制用洗衣機適用于賓館、飯店、醫(yī)院、
4、學校、工廠等領域，滿足大容量的洗衣要求。但是傳統(tǒng)的基于半手動的控制，已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機的自動化程度的要求了。洗衣機需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動化技術的發(fā)展。自動化技術的飛速發(fā)展使得洗衣機由初始的半自動式洗衣機發(fā)展到現(xiàn)在的全自動洗衣機，又正在向智能化洗衣機方向發(fā)展。 本次畢業(yè)設計是簡單利用 MCGS 組態(tài)軟件來制作全自動洗衣機運行的動態(tài)畫面，掌握 MCGS 的組態(tài)理論和組態(tài)方法，制作整個洗衣過程監(jiān)控界面。在實現(xiàn)以上全部功能的前提下，再對監(jiān)控界面的控制功能作進一步研究，監(jiān)控界面的控制功能就是不在現(xiàn)場的情況下，對現(xiàn)場的設備進行控制。 2.設計原理及要求設計原理及要求2.12.1 設
5、計原理設計原理全自動洗衣機其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉換，整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套筒式結構，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預先設計好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完成。本次設計洗衣機的洗衣工作流程由進水，洗衣，排水和脫水四個過程組成。在半自動洗衣機中，這四個過程分別用相應的開關按鈕來控制。而在全自動洗衣機中，這四個過程可做到全自動依次運行，直至洗衣結束。洗衣機的工作流程示意圖如圖 1 所示：5開始進水洗衣排水脫水 結束圖 1 全自動洗衣機工作流程示意圖自動洗衣機的進水，洗衣，脫水是通過水位開關，電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控
6、制，從而實現(xiàn)自動控制。水位開關用來進水到洗衣機內(nèi)高低水位，電磁進水閥起著通斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水注入，排水時，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時，洗滌電動機啟動，脫水時，脫水桶啟動。2.22.2 設計要求設計要求2.2.12.2.1 全自動洗衣機標準模式設計全自動洗衣機標準模式設計1） 啟動電源，選擇衣服重量（1-3kg 為低水位，3-6kg 為中水位，6-9kg 為高水位）,選擇全自動洗衣機運行模式標準模式，按下啟動按鈕，水位會根據(jù)衣服重量自動選擇水位。2） 程序啟動，0-5 秒開始進水,5 秒后停止進水。3） 6 秒后開始洗滌。4） 洗滌時，正轉 5 秒后浸泡，浸泡 2
7、秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌 5 秒后浸泡，浸泡 2 秒。 5） 如此循環(huán) 3 次，總共 42 秒后開始排水 5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。6脫水 28 秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。 6） 脫水完成后停止 2s，然后開始進行洗滌結束報警。 7） 報警 5 秒結束全過程，自動關閉電源。 8） 此外按暫停按鈕可實現(xiàn)暫停運行過程功能。2.2.22.2.2 全自動洗衣機超快速模式設計全自動洗衣機超快速模式設計1） 按下電源，選擇衣服重量 kg（1-3kg 為低水位，3-6kg 為中水位，6-9kg 為高水位）,選擇全自動洗衣機運行模式超快速模式，按下啟動按鈕，水位會根據(jù)衣服重量自動選擇
8、水位。2） 程序啟動，0-5 秒開始進水,5 秒后停止進水。3） 6 秒后開始洗滌。4） 洗滌時，正轉 5 秒后浸泡，浸泡 2 秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌 5 秒后浸泡，浸泡 2 秒。 5） 如此循環(huán) 2 次，總共 28 秒后開始排水 5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 28 秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。 6） 脫水完成后停止 2s，然后開始進行洗滌結束報警。 7） 報警 5 秒結束全過程，自動關閉電源。 8） 此外按暫停按鈕可實現(xiàn)暫停運行過程功能。2.2.32.2.3 全自動洗衣機手動模式設計全自動洗衣機手動模式設計（1）洗滌次數(shù)一次，洗滌時間 25 秒模式：1） 按下電源
9、，選擇衣服重量 kg（1-3kg 為低水位，3-6kg 為中水位，6-9kg 為高水位）,選擇全自動洗衣機運行模式手動模式，選擇所需要的的洗滌時間和洗滌次數(shù)，按下啟動按鈕，水位會根據(jù)衣服重量自動選擇水位。2） 當選擇洗滌次數(shù)為一次，洗滌時間為二十五秒時，程序啟動，0-5 秒開始進水,5秒后停止進水。3） 6 秒后開始洗滌。4） 洗滌時，正轉 5 秒后浸泡，浸泡 2 秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌 5 秒后浸泡，浸泡 2 秒。5） 如此循環(huán) 1 次，總共 14 秒后開始排水 5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 28 秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。6） 脫水完成后停止 2s，然后開始進
10、行洗滌結束報警。 77） 報警 5 秒結束全過程，自動關閉電源。（2）洗滌次數(shù)二次，洗滌時間 25 秒模式：其他運行過程可參照（1） ，但第 5 步驟循環(huán) 2 次，如此循環(huán)總共 28 秒后開始排水5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 14 秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。（3）洗滌次數(shù)三次，洗滌時間 25 秒模式：同上，其他運行步驟可參照（1） ，但第 5 步驟循環(huán) 3 次， 如此循環(huán)，總共 42 秒后開始排水 5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 28 秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。（4）洗滌次數(shù)一次，洗滌時間 40 秒模式：同上，其他運行步驟可參照（1） ，但第
11、4 步驟洗滌正反轉 2 輪4） 洗滌時，正轉 5 秒后浸泡，浸泡 2 秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌 5 秒后浸泡，浸泡 2 秒。然后繼續(xù)正轉 5 秒，浸泡 2 秒，反轉 5 秒，后浸泡 2 秒。（5）洗滌次數(shù)二次，洗滌時間 40 秒模式：同上，其他運行步驟可參照（1） （4） ，但第 5 步驟循環(huán) 2 次。（6）洗滌次數(shù)三次，洗滌時間 40 秒模式：同上，其他運行步驟可參照（1） （4） ，但第 5 步驟循環(huán) 3 次。（7）洗滌次數(shù)一次，洗滌時間 55 秒模式：同上，其他運行步驟可參照（1） ，但第 4 步驟洗滌正反轉 3 輪。（8）洗滌次數(shù)兩次，洗滌時間 55 秒模式：同上，其他運行步驟可參照
12、（1） （7） ，但第 5 步驟循環(huán) 2 次。（9）洗滌次數(shù)三次，洗滌時間 55 秒模式：同上，其他運行步驟可參照（1） （7） ，但第 5 步驟循環(huán) 3 次。3 MCGS 組態(tài)軟件概述組態(tài)軟件概述3.13.1 MCGSMCGS 組態(tài)軟件組態(tài)軟件介紹介紹MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于 Windows 平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000 等操作系統(tǒng)。8MCGS 為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實
13、時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡等功能。使用 MCGS，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內(nèi)輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定，功能全面，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。MCGS 具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。3.23.2 MCGSMCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成（1） MCGS 組態(tài)軟件的整體結構MCGS 5
14、.5 軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。如圖 2。 圖 2 MCGS 的組成MCGS 組態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS）由“MCGSMCGS 組態(tài)環(huán)境組態(tài)環(huán)境”和“MCGSMCGS 運行環(huán)境運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。（2）MCGS 組態(tài)軟件五大組成部分MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。4.全自動洗衣機工程及動畫設計全自動洗衣機工程及動畫設計應用 MCGS 組態(tài)軟件建立一個比較簡單的自動洗衣控制系統(tǒng)。本設計工程中涉及到動畫制作、控制流程的編寫、畫面設計
15、等多項組態(tài)操作。4.14.1 創(chuàng)建工程創(chuàng)建工程進入 MCGS 組態(tài)環(huán)境創(chuàng)建工程名稱：基于 MCGS 的全自動洗衣機。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應用系統(tǒng)運行環(huán)境：運行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結果組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫94.24.2 全自動洗衣機畫面設計及其功能屬性分析全自動洗衣機畫面設計及其功能屬性分析4.2.14.2.1 洗衣機畫面的設計洗衣機畫面的設計 全自動洗衣機畫面由流動快，進水控制閥，出水控制閥，洗衣機以及洗衣正反轉圖片構成，當程序運行時可實現(xiàn)進水，洗衣以及排水功能，可直觀的展示洗衣運行過程。圖 3 全自動洗衣機畫面設計部分（1）選擇洗衣機圖片如圖 4 所示：圖 4 洗衣機圖片 10（2） 設置流
16、動快及進水控制閥屬性，流動快可直觀的顯示進出水流動過程，進水控制閥可控制進水，屬性設置如圖 5，圖 6 所示：圖 5 流動塊屬性設置圖 6 進水閥屬性設置（3） 設置流動快及排水控制閥屬性，屬性設置與（2）雷同，可參照圖 5圖 6。（4） 洗衣正轉反轉圖片選擇及屬性設置，洗衣機的正反轉圖片可以模擬洗衣，直觀的顯示出洗衣過程，其屬性設置如圖 7，圖 8，圖 9 所示。11圖 7 全自動洗衣機洗衣正轉圖片圖 8 全自動洗衣機洗衣反轉圖片圖 9 洗衣正轉圖片屬性設置其他正轉反轉圖片屬性設置與（4）屬性設置雷同，可參照如圖 7，圖 8，圖 9。4.2.24.2.2 控制面板設計控制面板設計洗衣機控制面
17、板由電源開關，電源開關指示燈；加衣服按鈕，減衣服按鈕，衣服重量數(shù)字輸入框；水位選擇，低水位，中水位，高水位；程序選擇按鈕，標準模式，12超快速，手動，洗滌時間輸入框；洗滌次數(shù)按鈕，一次，兩次，三次；洗滌時間按鈕，25 秒，40 秒，55 秒；啟動按鈕和暫停按鈕，警報指示燈，及洗滌過程進水，正轉，浸泡，反轉，排水，甩干指示燈組成。如圖 10 所示：圖 10 全自動洗衣機控制面板（1） 電源開關按鈕屬性及設置可實現(xiàn)電源開關，如圖 11 所示：圖 11 電源開關屬性設置(2) 加衣服按鈕屬性設置，如圖 12 所示：13圖 12 加衣服按鈕屬性設置（3）減衣服按鈕屬性設置與加衣服按鈕屬性設置雷同，可參
18、照圖 12。其中，衣服的最大量為 9 最小量為 0。（4）水位指示燈屬性設置，水位是根據(jù)衣服的重量（kg）來自動選擇，高中低水位，且當衣服量為 0 時，水位指示燈不顯示，三個指示燈都保持熄滅狀態(tài)，如圖 13 所示：圖 13 水位指示燈屬性設置其中中水位，高水位屬性設置于低水位屬性設置雷同，可參照圖 13。（5）程序選擇按鈕屬性設置，可根據(jù)程序選擇按鈕選擇不同的運行模式，如圖 14 所示：14圖 14 程序選擇屬性設置（6）洗滌次數(shù)按鈕屬性設置,在手動模式下，可根據(jù)按鈕選擇洗衣次數(shù)，如圖 15 所示。 圖 15 洗滌次數(shù)屬性設置（7）洗滌時間按鈕屬性設置，可根據(jù)按鈕選擇洗滌時間，如 16所示：
19、圖 16 洗滌時間屬性設置 15（8）啟動按鈕屬性設置，可控制整個洗衣系統(tǒng)的運行，如圖 17 所示：圖 17 啟動按鈕屬性設置（9）暫停按鈕屬性設置，可暫停整個運行程序，暫停按鈕屬性設置與啟動按鈕屬性設置雷同，可參照圖 17 啟動按鈕屬性設置。（10）全自動洗衣機運行過程界面指示燈屬性設置，可顯示運行過程的具體步驟如圖18 所示：圖 18 進水指示燈屬性設置其他運行過程，正轉，浸泡，反轉，排水，甩干指示燈屬性設置，和報警指示燈屬性設置與進水指示燈屬性設置雷同，可參照圖 18 所示。4.2.34.2.3 全自動洗衣機最終設計完成畫面全自動洗衣機最終設計完成畫面16圖 19 全自動洗衣機封面圖 2
20、0 全自動洗衣機最終生成畫面4.34.3 定義數(shù)據(jù)變量定義數(shù)據(jù)變量實時數(shù)據(jù)庫是工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)變量是構成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。MCGS 中定義的實時數(shù)據(jù)庫如表 1 所示： 圖 36 全自動洗衣機實時數(shù)據(jù)庫表 1 實時數(shù)據(jù)庫名字類型名字類型標準模式開關型浸泡開關型超快速開關型反轉開關型手動開關型放水開關型程序選擇開關型甩干開關型程序選擇標志數(shù)值型報警開關型低水位開關型進水閥開關型17中水位開
21、關型排水閥開關型高水位開關型洗滌次數(shù)開關型電源開關型洗滌次數(shù)標志數(shù)值型定時器啟動開關型一次開關型定時器啟動 1開關型兩次開關型定時器啟動 2開關型三次開關型定時器啟動 3開關型洗滌時間開關型定時器啟動 4開關型洗滌時間標志數(shù)值型定時器復位開關型脫水開關型定時器復位 1開關型啟動開關型定時器復位 2開關型停止開關型定時器復位 3開關型停止按鈕開關型定時器復位 4開關型顯示時間數(shù)值型定時器復位 5開關型顯示時間 1數(shù)值型二十五秒開關型顯示時間 11數(shù)值型四十秒開關型顯示時間 2數(shù)值型五十五秒開關型顯示時間 22數(shù)值型計時時間數(shù)值型顯示時間 3數(shù)值型計時時間 1數(shù)值型顯示時間 33數(shù)值型計時時間 2
22、數(shù)值型顯示時間 4數(shù)值型計時時間 3數(shù)值型顯示時間 44數(shù)值型計時時間 4數(shù)值型正轉 0開關型計時時間 5數(shù)值型正轉 1開關型衣服數(shù)值型正轉 2開關型加衣服開關型正轉 3開關型減衣服開關型時間到開關型進水開關型時間到 1開關型正轉開關型4.44.4 編寫控制流程編寫控制流程用戶腳本程序是由用戶編制的、用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編程語法非常類似于普通的 Basic 語言，但在概念和使用上更簡單直觀，力求做到使大多數(shù)普通用戶都能正確、快速地掌握和使用。4.4.14.4.1 循環(huán)策略循環(huán)策略屬性設置屬性設置新增策略行，設置循環(huán)策略腳本程序和定時器，設置循環(huán)腳本周期為 1000ms。其中
23、脫水循環(huán)策略腳本周期為 800ms。 18圖 21 所有腳本循環(huán)策略（1）標準模式循環(huán)策略定時器屬性設置，如圖 22 所示：圖 22 標準模式循環(huán)策略定時器屬性設置其他循環(huán)策略屬性設置與標準模式策略屬性設置雷同，可參考圖 22。4.4.24.4.2 全自動洗衣機運行流程圖全自動洗衣機運行流程圖19圖 23 全自動洗衣機運行流程圖5. 全自動洗衣機運行效果圖全自動洗衣機運行效果圖5.1 全自動洗衣機標準模式運行效果圖圖 24 全自動洗衣機標準模式運行效果圖205.2 全自動洗衣機超快速模式運行效果圖圖 25 全自動洗衣機超快速模式運行效果圖5.3 全自動洗衣機手動速模式部分運行效果圖5.3.15
24、.3.1 手動模式一次，二十五秒運行效果圖手動模式一次，二十五秒運行效果圖圖 26 手動模式一次，二十五秒運行效果圖5.3.25.3.2 手動模式一次，四十秒運行效果圖手動模式一次，四十秒運行效果圖21圖 27 手動模式一次，四十秒運行效果圖5.3.35.3.3 手動模式一次，五十五秒運行效果圖手動模式一次，五十五秒運行效果圖圖 28 手動模式一次，五十五秒運行效果圖6.總結總結隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我小組的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面
25、所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我們明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學?？傊?，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值!有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。在此要感謝我們小組的指導老師對我們的悉心指導，感謝老師給我們的幫助，謝22謝老師！7.參考文獻參考文獻1北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司.MCGS 使用手冊Z.20052劉志軍，張文明 . 組態(tài)軟件控制技術. 北京：清華大學出版社 2006
基于MCGS的全自動洗衣機設計畢業(yè)設計
