全自動洗衣機plc控制系統(tǒng)設計課程設計

1、<p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　學生姓名： 學 號： </p><p>　　學 院： 機械與動力工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械電子工程 </p>&l

2、t;p>　　題 目： 全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　2015年 1 月 30 日</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　2014/2015 學年第 一 學期</p><p>　　學 院： 機

3、械與動力工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械電子工程 </p><p>　　學 生 姓 名： 學 號： 1102044134 </p><p>　　課程設計題目： 全自動

4、洗衣機PLC控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　下達任務書日期: 2015 年 1 月 13日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p><b>　　目錄</b></p>

5、<p><b>　　第一章 概述1</b></p><p>　　1.1 PLC的特點1</p><p>　　1.2 洗衣機的發(fā)展史2</p><p>　　第二章 任務和控制要求描述2</p><p>　　第三章 全自動洗衣機PLC電氣控制原理設計3</p><p>

6、　　3.1 全自動洗衣機的工作原理3</p><p>　　3.2 系統(tǒng)控制主電路4</p><p>　　3.3 I/O地址分配4</p><p>　　3.4 控制原理設計6</p><p>　　第四章 源程序設計8</p><p><b>　　總結體會17</b></p

7、><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1.1 PLC的特點</p><p>　　1.可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　　高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，

8、采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的

9、故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。</p><p>　　2．配套齊全，功能完善，適用性強</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量

10、涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。</p><p>　　3．易學易用，深受工程技術人員歡迎</p><p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PL

11、C的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。</p><p>　　4．系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造</p><p>　　PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變

12、生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。</p><p>　　5．體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。</p><p>　　1.2洗衣機的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著科

13、學技術不斷進步和社會飛速發(fā)展，洗衣機成為人民日常生活息息相關的家用電器產(chǎn)品。</p><p>　　洗衣機的全自動化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向?；谌詣酉匆聶C的應用日益廣泛，可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，具有可靠性高，控制功能強，使用靈活方便等優(yōu)點。特別是由PLC實現(xiàn)的控制系統(tǒng)，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進行程序設計，結構簡單，抗干擾能力強，運行穩(wěn)定可靠，可方便地設置定

14、時時間，編程容易，功能擴展方便，修改靈活等，并且有完善的自診斷和顯示功能，維修工作極為簡單。本次設計利用西門子S7—200PLC控制全自動洗衣機，實現(xiàn)了洗衣機的全自動注水、洗滌、排水、脫水、門開關保護、檢測水位高中低、工作狀態(tài)顯示、顯示洗滌剩余時間、完成報警等一系列功能。</p><p>　　洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通

15、過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進行甩干。高、中、低浮球水位開關分別用來檢測高、中、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。按下停止按鈕洗衣機停止自動運行，需手動來完成排水、脫水。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。脫水按鈕實現(xiàn)手動脫水。</p><p>　　第二章 任務描述和控制要求描

16、述</p><p>　　該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動機正反轉控制、進排水電磁閥控制、脫水、門開關保護、檢測水位高低、工作狀態(tài)顯示、顯示洗滌剩余時間、完成報警等一系列工作，研究的具體內容包括：</p><p>　　1.按下啟動按鈕及水位選擇開關，注水直到高（中、 低）水位，關水</p><p><b>　　2.2s后開始洗滌</b><

17、/p><p>　　3.洗滌時，正轉30s，停2s，然后反轉30s，停2s</p><p>　　4.如此循環(huán)5次，總共320s后開始排水，排空后脫水30s</p><p>　　5.開始清洗，重復（2）～（5），清洗兩遍</p><p>　　6.清洗完成，報警3s并自動停機</p><p>　　7.若按下停車按扭，可手動排水（

18、不脫水）和手動脫水（不計數(shù)）</p><p>　　第三章 全自動洗衣機PLC電氣控制原理設計</p><p>　　3.1全自動洗衣機的工作原理</p><p>　　以日常生活中最常見的波輪式全自動洗衣機為例，洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內桶可以旋轉，作脫水（甩水）用。內桶的四周有很多小孔，使內外桶的水流相通。該洗衣機

19、的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。

20、波輪式全自動洗衣機的實物示意圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖 1 實物示意圖</b></p><p>　　3.2系統(tǒng)控制主電路</p><p>　　洗衣機PLC控制主電路圖如圖2所示。</p><p><b>　　圖2 主電路圖</b></p><p>　　3.

21、3 I/O地址分配</p><p>　　全自動洗衣機控制系統(tǒng)選擇S7-200系列PLC.型號為：S7-200-CPU-226AD/DC/RELAY作為控制單元。</p><p>　　S7-200-CPU-226AD/DC/RELAY基本單元集成的I/O數(shù)量為40個，其中24為輸入，16為輸出。</p><p><b>　　1.數(shù)字量輸入部分</b&g

22、t;</p><p>　　全自動洗衣機的控制輸入有啟動、停止、高水位、低水位手動排水和手動脫水按鈕及高水位、中水位、低水位和安排檢測開關共11個輸入點。具體的輸入分配如表1所示：</p><p><b>　　表1 輸入地址分配</b></p><p><b>　　2.數(shù)字量輸出部分</b></p><p

23、>　　全自動洗衣機控制系統(tǒng)的外部設備有進水電磁閥、排水電磁閥、正/反轉洗滌電動機、蜂鳴器、指示燈等。具體的輸出如表2所示：</p><p><b>　　表2 輸出地址分配</b></p><p>　　外部接線如圖3所示：</p><p>　　圖3 PLC外部接線圖</p><p><b>　　3.4控制原

24、理設計</b></p><p>　　全自動洗衣機控制流程圖</p><p>　　流程圖中采用內部輔助繼電器來完成各個功能，通過對流程的翻譯生成PLC程序，流程圖如圖4所示.</p><p>　　圖4 全自動洗衣機自動控制流程圖</p><p><b>　　1.流程圖描述：</b></p><

25、;p>　　按下啟動按鈕，開始進水；進水到規(guī)定高度，使水位開關接通，實現(xiàn)洗滌正轉，并停止進水；洗滌正轉30s后，停止2s，翻轉30s后，停2s。計數(shù)器加1，累計洗滌次數(shù)；若未滿5次則重復進行洗滌，直至洗滌達到5次，開始排水。由于排水，水位降低。當水位低于規(guī)定下限水位時，排空檢測開關接通，開始脫水，脫水30s后，計數(shù)器加1，脫水停止。停止再返回到進水動作，重復2次，報警并停機。</p><p>　　2.定時器、

26、計數(shù)器分配</p><p><b>　　表3 定時器部分</b></p><p><b>　　3.計數(shù)器部分：</b></p><p><b>　　表4 計數(shù)器部分</b></p><p><b>　　第四章 源程序設計</b></p>&l

27、t;p>　　1.啟動全自動洗衣機</p><p>　　Q0.0是啟動輸出，M0.1是啟動輔助繼電器，當全自動洗衣機的啟動按鈕按下時，Q0.0和M0.1得電。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序為：</b></p><p><b>　　2.進水閥控制</b></p><p>　　洗衣

28、機啟動后，再按下水位選擇開關，進水電磁閥得電，洗衣機開始進水。當所所選擇的水位得限位開關動作后，進水電磁閥釋放，洗衣機停止進水。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序為：</b></p><p><b>　　3.洗滌控制</b></p><p>　　當進水電磁閥釋放2s后，洗衣機開始洗滌。洗滌時正轉30s，停2S

29、，然后反轉30s，停2s，如此循環(huán)5次，總共320s。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序為：</b></p><p><b>　　4.排水閥控制</b></p><p>　　當洗滌循環(huán)5次結束后，排水電磁閥得電，洗衣機開始排水。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序

30、為：</b></p><p><b>　　5.脫水控制</b></p><p>　　當排空水位檢測限位開關動作后，開始30s脫水。他的梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序為：</b></p><p><b>　　6.清洗和漂洗計數(shù)</b></p&g

31、t;<p>　　脫水結束后，洗衣機開始清洗，開始進水到選擇的水位，2s后開始清洗。清洗時，正轉30s，停2s然后反轉30s，停2s。循環(huán)5次后，開始排水，排空后脫水30s。一共清洗兩遍。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序為：</b></p><p><b>　　7.報警輸出</b></p><p&g

32、t;　　清洗完后，報警3s并自動停機。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序為：</b></p><p><b>　　8.水位指示</b></p><p>　　顯示全自動洗衣機的水位。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序為：</b></p>

33、<p><b>　　總結體會</b></p><p>　　通過這次課程設計，使我更深刻的了解了PLC的原理及廣泛應用，更加明白了科技的日新月異，在這學期中對這門課的學習讓我明白可編程控制器在生活中的使用是非常的普及。</p><p>　　科技是第一生產(chǎn)力，強大的科技力量都是由許多的復雜的知識等作為基礎的。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，

34、只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。自己實踐才能明白許多道理。</p><p>　　課程實際是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。隨著科學技術發(fā)展的日新月異，PLC已經(jīng)成為當今空前活躍的領域，在生活中可以說得是無處不在

35、。因此作為二十一世紀的大學來說掌握PLC的開發(fā)技術是十分重要的。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】.趙俊生. 電機與電氣控制與PLC.北京：電子工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　【2】.崔堅.TIA博途軟件——STEP7 V11編程指南.北京：機械工業(yè)出版社，2012.</p>

36、<p>　　【3】.羅圣國，吳宗澤.機械設計課程設計手冊（第三版）.北京：高等教育出版社，2010.</p><p>　　【4】.向曉漢.S7-200PLC基礎及工程應用.北京：機械工業(yè)出版社，2014.</p><p>　　【5】.廖常初.PLC編程及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2014.</p><p>　　【6】.楊運強，閻紹澤，王儀明，于翔.北京：