全自動洗衣機(jī)課程設(shè)計(jì)--基于s7-200 plc自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　《電氣控制與可編程控制技術(shù)》</p><p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　?。?2009級本科）</p><p>　　題 目： 基于S7-200 PLC自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　系（部）院 物理與機(jī)電工程學(xué)院 <

2、;/p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱： 副教授 </p><p>　　完成日期： 20

3、12 年 12 月 13 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一.設(shè)計(jì)目的1</b></p><p>　　二．設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1</p>

4、;<p>　　1 PLC設(shè)計(jì)任務(wù)1</p><p>　　2 系統(tǒng)的控制要求2</p><p>　　三.系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　1 全自動洗衣機(jī)的工作原理4</p><p><b>　　2 主電路設(shè)計(jì)4</b></p><p>　　四. PLC選擇及I

5、/O連接圖5</p><p><b>　　1 PLC選擇5</b></p><p><b>　　2系統(tǒng)資源分配7</b></p><p>　　3 I/0連接圖8</p><p>　　五. 流程圖、梯形圖8</p><p><b>　　1 工作流程圖8&l

6、t;/b></p><p><b>　　2 梯形圖12</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)19</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的</b></p><

7、p>　　通過對基于S7-200PLC全自動洗衣機(jī)的工作原理的分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程、及上機(jī)調(diào)試工作的實(shí)踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)的方法，并掌握利用PC對PLC工作狀況進(jìn)行監(jiān)控的方法。</p><p><b>　　二．設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　1 PLC設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　

8、　PLC在全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的任務(wù)如下：</p><p><b>　　檢測功能</b></p><p>　　檢測洗衣機(jī)的水位:選擇的是高水位還是低水位。</p><p><b>　　檢測進(jìn)水是否完成。</b></p><p><b>　　檢測排水是否完成。</b></

9、p><p><b>　　2）控制功能</b></p><p>　　控制進(jìn)水、排水、洗衣、漂洗、脫水等洗衣機(jī)的動作。</p><p>　　控制洗衣、漂洗、脫水等的時(shí)間長短。</p><p>　　控制洗衣、漂洗的次數(shù)。</p><p>　　控制洗衣機(jī)完成一個(gè)動作后到下一個(gè)動作的準(zhǔn)確切換。</p>

10、;<p>　　控制完成洗衣時(shí)的報(bào)警提示。</p><p>　　除此之外，還需要考慮外觀設(shè)計(jì)、造型等方面。尤其是全自動洗衣機(jī)的控制面板設(shè)計(jì)必須符合人機(jī)界面的基本要求。</p><p>　　圖1 全自動洗衣機(jī)的控制面板</p><p>　　2 系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的詳細(xì)工作過程如下：</p

11、><p>　　用戶放入衣物后按下啟動按鈕，洗衣機(jī)電源接通，準(zhǔn)備進(jìn)入洗衣狀態(tài)。</p><p>　　用戶設(shè)置洗滌次數(shù)（水位高低）。</p><p>　　打開進(jìn)水電磁閥，開始注水。</p><p>　　水位探測器檢測到水已到位，開始洗衣子過程。</p><p><b>　　電動機(jī)正轉(zhuǎn)5S。</b><

12、/p><p>　　正轉(zhuǎn)完成后暫停1S。</p><p><b>　　電動機(jī)反轉(zhuǎn)5S。</b></p><p>　　反轉(zhuǎn)完成后暫停1S。</p><p>　　若正反轉(zhuǎn)未滿30次時(shí)，返回從正洗開始的動作。</p><p>　　若正反洗滌滿30次時(shí)則開始排水，排水時(shí)間3min。</p><

13、;p>　　洗衣機(jī)關(guān)閉排水電磁閥。</p><p>　　重復(fù)（3）~（11）步驟一次。</p><p>　　洗衣機(jī)打開進(jìn)水電磁閥，開始注水。</p><p>　　水位探測器檢測到水已到位，開始漂洗子過程。</p><p><b>　　電動機(jī)正轉(zhuǎn)2S。</b></p><p>　　正轉(zhuǎn)完成后暫停

14、1S。</p><p><b>　　電動機(jī)反轉(zhuǎn)2S。</b></p><p>　　反轉(zhuǎn)完成后暫停1S。</p><p>　　若正反轉(zhuǎn)未滿30次時(shí)，返回從正洗開始的動作。</p><p>　　若正反洗滌滿30次時(shí)則開始排水，排水時(shí)間3min。</p><p>　　洗衣機(jī)關(guān)閉排水電磁閥。</p&

15、gt;<p>　　重復(fù)（13）~（22）步驟一次。</p><p>　　洗衣機(jī)控制脫水電磁離合器，進(jìn)行脫水，同時(shí)打開排水電磁閥，使得脫水出來的水可以及時(shí)地排出去。</p><p><b>　　持續(xù)脫水2分鐘。</b></p><p><b>　　完成洗衣。</b></p><p>　　

16、圖 2 洗衣機(jī)示意圖</p><p>　　三.系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　1 全自動洗衣機(jī)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(jī)為例，洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥

17、和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動排水。波輪式全自動洗衣機(jī)的實(shí)物示意

18、圖如圖3所示。</p><p><b>　　2 主電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　家用洗衣機(jī)電相為單相電機(jī)，常采用電容啟動，單相電機(jī)改變轉(zhuǎn)向的原理是：副繞組的電流超前或者滯后于主繞組便可以正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。根據(jù)這個(gè)原理你可以調(diào)換主繞組或者副繞組的接線端即可。</p><p>　　圖3 單相電機(jī)正反轉(zhuǎn)接線圖</p><p&g

19、t;　　圖4 單相電機(jī)正反轉(zhuǎn)內(nèi)部線路示意圖</p><p>　　四. PLC選擇及I/O連接圖</p><p><b>　　1 PLC選擇</b></p><p>　　本系統(tǒng)涉及器件較多，需用到輸入點(diǎn)6個(gè)，輸出點(diǎn)6個(gè)，故選擇S7-200系列CPU222型PLC。</p><p>　　1．自動根據(jù)對全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的功

20、能分析,可知其主要的輸入和輸出信號如下。</p><p><b>　　1）啟動按鈕</b></p><p>　　啟動按鈕在用戶將衣物放入洗衣機(jī)后按下，在全自動洗衣機(jī)開始工作，用來控制全自動洗衣機(jī)是否開始工作。</p><p><b>　　2）停止按鈕</b></p><p>　　在洗衣的全過程中，按

21、下停止按鈕，洗衣機(jī)就會立即停止工作，用來控制全自動洗衣機(jī)是否停止工作。</p><p><b>　　3）高水位按鈕</b></p><p>　　按下高水位按鈕，表示選擇了高水位。一旦選擇了高水位，洗衣機(jī)在洗衣過程中桶內(nèi)的水位將保持系統(tǒng)設(shè)定中的兩個(gè)水位中的相對高一點(diǎn)的水位。</p><p><b>　　4）低水位按鈕</b>

22、</p><p>　　按下低水位按鈕，表示選擇了低水位。一旦選擇了低水位，洗衣機(jī)在洗衣過程中桶內(nèi)的水位將保持系統(tǒng)設(shè)定中的兩個(gè)水位中的相對低一點(diǎn)的水位，但是同樣可以完成洗衣過程。</p><p>　　用戶在使用中只能選擇高、低水位中的一。但是，為了防止用戶不小心同時(shí)按下了高水位和低水位按鈕必須在設(shè)計(jì)中考慮到高水位和低水位的互鎖；也可以將高水位和低水位的選擇按鈕設(shè)置成一個(gè)旋鈕，避免了這種情況的

23、發(fā)生。</p><p><b>　　5）高水位探測器</b></p><p>　　高水位探測器用來檢測洗衣機(jī)的水位是否達(dá)到了高水位。</p><p><b>　　6）低水位探測器</b></p><p>　　低水位探測器用來檢測洗衣機(jī)的水位是否達(dá)到了高水位。</p><p>

24、　　高、低水位探測器采用的都是數(shù)字量輸出式水位探測器，這樣就可以直接將高、低水位探測器的輸出字節(jié)送至PLC主機(jī)的數(shù)字量輸入端口上。</p><p><b>　　7）進(jìn)水電磁閥</b></p><p>　　進(jìn)水電磁閥用來控制洗衣機(jī)的進(jìn)水。當(dāng)洗衣機(jī)需要外界進(jìn)水時(shí)，PLC主機(jī)發(fā)出控制信號，進(jìn)水電磁閥打開，水自動關(guān)閉進(jìn)水電磁閥，控制洗衣機(jī)進(jìn)入下一個(gè)洗衣步驟。</p>

25、;<p>　　8）電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器</p><p>　　可以直接用PLC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來連接電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器用于plc主機(jī)控制洗衣機(jī)電動機(jī)的正轉(zhuǎn)。</p><p>　　9）電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器</p><p>　　可以直接用plc主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來連接電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器用于plc主機(jī)控制洗衣機(jī)電動機(jī)的反轉(zhuǎn)。<

26、;/p><p><b>　　10）排水電磁閥</b></p><p>　　排水電磁閥用來控制洗衣機(jī)的排水。當(dāng)洗衣機(jī)在完成洗衣或漂洗后，plc主機(jī)發(fā)出控制信號，排水電磁閥打開，洗衣桶內(nèi)的臟水就會派出洗衣機(jī)外排水完畢后，plc主機(jī)發(fā)出信號自動關(guān)閉排水電磁閥，控制洗衣機(jī)進(jìn)入下一個(gè)洗衣步驟。</p><p>　　11）脫水電磁離合器</p>

27、<p>　　脫水電磁離合器用于plc主機(jī)控制全自動洗衣機(jī)進(jìn)行脫水，可以直接使用plc主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來控制脫水電磁離合器，從而達(dá)到控制脫水執(zhí)行電動機(jī)的目的。在脫水過程中不涉及電動機(jī)的調(diào)速問題。</p><p><b>　　12）報(bào)警蜂鳴器</b></p><p>　　報(bào)警蜂鳴器用于只是洗衣過程中的一些聲音提示?？梢灾苯佑胮lc主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來控制直

28、流供電的報(bào)警蜂鳴器。</p><p>　　通過對各個(gè)輸入信號和輸出信號進(jìn)行分析后得知，該全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中有六個(gè)數(shù)字量輸入和六個(gè)數(shù)字量輸出，共十二個(gè)I/O 點(diǎn)，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)和容量可以選擇S7——200系列plc中的CPU222作為主機(jī)。</p><p><b>　　2系統(tǒng)資源分配</b></p><p>　　1）I/O點(diǎn)數(shù)的分配及接線&l

29、t;/p><p>　　在對全自動洗衣機(jī)的各個(gè)硬件組成部分進(jìn)行了詳細(xì)分析后，可以對PLC主機(jī)的I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行分配，見表3-1</p><p>　　2) 輸入地址分配 </p><p>　　全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的輸入有啟動、停止、高水位、低水位以及高水位、低水位共6個(gè)輸入點(diǎn)。具體的輸入分配如表3-1所示。 </p><p><b>　　3

30、) 輸出地址分配</b></p><p>　　全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電機(jī)繼電器、主電機(jī)正/反轉(zhuǎn)洗滌繼電器、蜂鳴器。具體的輸出分配如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)I/O分配表</p><p><b>　　3 I/0連接圖</b></p><p>

31、　　圖 5 I/O連接圖</p><p>　　五. 流程圖、梯形圖</p><p><b>　　1 工作流程圖</b></p><p>　　圖6 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC的主程序流程圖</p><p>　　圖7 洗衣子過程流程圖</p><p>　　圖8 漂洗子過程流程圖</p&g

32、t;<p><b>　　2 梯形圖</b></p><p>　　全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的西門子S7-200系列PLC CPU222的梯形圖程序</p><p><b>　　主程序</b></p><p><b>　　洗衣子程序</b></p><p><b&g

33、t;　　漂洗子程序</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)具有性能可靠，外圍電路簡單等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)思路清晰，程序簡單明了。但由于篇幅限制，很多細(xì)節(jié)沒有進(jìn)行相應(yīng)描述。鑒于水平有限，有不對之處，望多提出批評指導(dǎo)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)使我深有感觸，只要付出就有回報(bào)，遇到問題多與老師

34、同學(xué)交流，利用網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 于桂音，鄧洪偉 電氣控制與PLC .中國電力出版社.</p><p>　　[2] 謝克明，夏路易 可編程控制器原理與

35、程序設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社.</p><p>　　[3] 廖常初 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)（第四版）.重慶大學(xué)出版社,2002.</p><p>　　[4] 王永華 現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[5] 蔣金周 全自動洗衣機(jī)的PC智能控制.機(jī)電一體化.</p><

36、;p>　　[6] 吳存宏 淺談PLC在全自動洗衣機(jī)中運(yùn)用.家用電器科技，2000.</p><p>　　[7] 魯遠(yuǎn)棟 PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù).電子工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　[8] 張曉峰，張靜 電氣控制與可編程控制技術(shù)及應(yīng)用.國防工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)成績評定表</p>