全自動洗衣機plc控制系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號： </p><p>　　學(xué) 院： 機械與動力工程學(xué)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(shè)計 </p><p>　　2015年 1 月 30 日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　2014/2015 學(xué)年第 一 學(xué)期</p><p>　　學(xué) 院： 機

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

4、洗衣機PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　下達任務(wù)書日期: 2015 年 1 月 13日</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 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(wù)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(shè)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(shè)計6</p><p>　　第四章 源程序設(shè)計8</p><p><b>　　總結(jié)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(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，

8、采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，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(gòu)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(guān)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(yīng)用軟件中，應(yīng)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(shè)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。可以用于各種規(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(lǐng)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(shù)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(xué)易用，深受工程技術(shù)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(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)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(dāng)接近，只用PL

11、C的少量開關(guān)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(shè)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(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　1.2洗衣機的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著科

13、學(xué)技術(shù)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(guān)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(yīng)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(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，運行穩(wěn)定可靠，可方便地設(shè)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(shè)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(guān)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(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。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(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、中、低浮球水位開關(guān)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(wù)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(zhuǎn)控制、進排水電磁閥控制、脫水、門開關(guān)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(nèi)容包括：</p><p>　　1.按下啟動按鈕及水位選擇開關(guān)，注水直到高（中、 低）水位，關(guān)水</p><p><b>　　2.2s后開始洗滌</b><

17、/p><p>　　3.洗滌時，正轉(zhuǎn)30s，停2s，然后反轉(zhuǎn)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(fù)（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(shè)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(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

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(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。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(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。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(guān)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(shè)備有進水電磁閥、排水電磁閥、正/反轉(zhuǎn)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(shè)計</b></p><p>　　全自動洗衣機控制流程圖</p><p>　　流程圖中采用內(nèi)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(guān)接通，實現(xiàn)洗滌正轉(zhuǎn)，并停止進水；洗滌正轉(zhuǎn)30s后，停止2s，翻轉(zhuǎn)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(fù)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(dāng)水位低于規(guī)定下限水位時，排空檢測開關(guān)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(fù)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(shè)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(dāng)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(guān)，進水電磁閥得電，洗衣機開始進水。當(dāng)所所選擇的水位得限位開關(guān)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(dāng)進水電磁閥釋放2s后，洗衣機開始洗滌。洗滌時正轉(zhuǎn)30s，停2S

29、，然后反轉(zhuǎn)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(dāng)洗滌循環(huán)5次結(jié)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(dāng)排空水位檢測限位開關(guān)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(jié)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(zhuǎn)30s，停2s然后反轉(zhuǎn)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(jié)體會</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計，使我更深刻的了解了PLC的原理及廣泛應(yīng)用，更加明白了科技的日新月異，在這學(xué)期中對這門課的學(xué)習(xí)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(fù)雜的知識等作為基礎(chǔ)的。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，

34、只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，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(xué)生綜合運用所學(xué)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(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，PLC已經(jīng)成為當(dāng)今空前活躍的領(lǐng)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(xué)來說掌握PLC的開發(fā)技術(shù)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(shè)計課程設(shè)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(chǔ)及工程應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社，2014.</p><p>　　【5】.廖常初.PLC編程及應(yīng)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：