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 目录1 引 言32.设计原理及要求42.1 设计原理42.2 设计要求52.2.1 全自动洗衣机标准模式设计52.2.2 全自动洗衣机超快速模式设计52.2.3 全自动洗衣机手动模式设计63 MCGS组态软件概述73.1 MCGS组态软件介绍73.2 MCGS组态软件的系统构成84.全自动洗衣机工程及动画设计84.1 创建工程84.2 全自动洗衣机画面设计及其功能属性分析84.3 定义数据变量164.4 编写控制流程174.4.1 循环策略属性设置174.4.2 全自动洗衣机运行流程图185. 全自动洗衣机运行效果图195.1 全自动洗衣机标准模式运行效果图195.2 全自动洗衣机超快速模式运行效果图205.3 全自动洗衣机手动速模式部分运行效果图205.3.1 手动模式一次，二十五秒运行效果图205.3.2 手动模式一次，四十秒运行效果图205.3.3 手动模式一次，五十五秒运行效果图216.总结217.参考文献221 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：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。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） 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。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。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 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。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 （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。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，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：待添加的隐藏文字内容1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：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：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 （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。 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 全自动洗衣机手动速模式部分运行效果图5.3.1 手动模式一次，二十五秒运行效果图图26 手动模式一次，二十五秒运行效果图5.3.2 手动模式一次，四十秒运行效果图图27 手动模式一次，四十秒运行效果图5.3.3 手动模式一次，五十五秒运行效果图图28 手动模式一次，五十五秒运行效果图6.总结随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我小组的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我们明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们小组的指导老师对我们的悉心指导，感谢老师给我们的帮助，谢谢老师！7.参考文献1北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.MCGS使用手册Z.20052刘志军，张文明 . 组态软件控制技术. 北京：清华大学出版社 2006