基于s7-200的全自動洗衣機課程設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次課程設(shè)計根據(jù)自動洗衣機的工作原理和結(jié)構(gòu)，利用S7-200可編程控制器PLC實現(xiàn)控制，對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)進行了全面的理論分析，通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對西門子S7-200系列PLC的特點有了深入的理解。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點，對按鈕，開關(guān)等其它一些輸入/輸出點進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程

2、的自動化。在此基礎(chǔ)上提出了基于PLC的全自動洗衣機控制方案，并對方案進行了論證，根據(jù)洗衣機的工作原理，設(shè)計了流程及程序，對按鈕、繼電器、開關(guān)、等其它一些輸入/輸出點進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。由于洗滌、排水、脫水的時間均由PLC內(nèi)計數(shù)器進行控制，所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間。具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活等特點。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC；全自動洗衣機；程序控制；器繼電器。&

3、lt;/p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 緒論...............................................................................................................................3</p><p>

4、;　　第2章 課程設(shè)計的設(shè)計指標(biāo)...................................................................................................4 </p><p>　　第3章 課程設(shè)計的設(shè)計步驟...................................................................

5、................................5</p><p>　　3.1課程設(shè)計的要求...........................................................................................................5</p><p>　　3.2課程設(shè)計的工藝過程...........

6、........................................................................................5</p><p>　　3.3課程設(shè)計的主電路.................................................................................................

7、......6</p><p>　　3.4課程設(shè)計的控制電路.................................................................................................7</p><p>　　第4章 課程設(shè)計的硬件設(shè)計............................................

8、.....................................................8</p><p>　　4.1課程設(shè)計的 PLC選型..............................................................................................8</p><p>　　4.2課程設(shè)計的I/O

9、分配.................................................................................................8</p><p>　　4.3課程設(shè)計的PLC接線圖...................................................................................

10、........9</p><p>　　第5章 課程設(shè)計的軟件設(shè)計.................................................................................................10</p><p>　　5.1課程設(shè)計的流程圖..........................................

11、...........................................................10</p><p>　　5.2課程設(shè)計的程序編制.................................................................................................10</p><p>　　第6

12、章 結(jié)論及體會.................................................................................................................14</p><p>　　參考文獻.......................................................................

13、............................................................25</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　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(yīng)用也十分廣泛，本課題在于工業(yè)用洗衣機的研究，工業(yè)洗衣機適用于洗滌棉、毛、化纖、絲綢等衣物

14、織品。水磨洗滌機可用于服裝廠水洗牛仔服及絲綢等衣物。工業(yè)用洗衣機適用于賓館、飯店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠等領(lǐng)域，滿足大容量的洗衣要求。但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，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(shù)的發(fā)展。而隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，用PLC作為控制器，就能很好地滿足全自動洗衣機對自動化的要求，并且控制方式靈活多樣，控制模式可以根據(jù)不同場合的應(yīng)用而有所不同。自動化技術(shù)的飛速發(fā)展使得洗衣

15、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。</p><p>　　自動洗衣機就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好N個程序,洗衣時選擇其中一個程序,打開水龍頭和啟動洗衣機開關(guān)后洗衣的全過程就會自動完成,洗衣完成時由蜂鳴器發(fā)出響聲。</p><p>　　通過PLC課程設(shè)計，進一步掌握PLC的原理和系統(tǒng)設(shè)計方法。培養(yǎng)和鍛煉應(yīng)用PLC的能力。為

16、今后實際應(yīng)用和設(shè)計PLC系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　要求了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的全過程，熟悉PLC系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，掌握系統(tǒng)的方法和步驟。主要包括：系統(tǒng)工藝過程和控制要求；系統(tǒng)分析和方案論證、系統(tǒng)功能圖；硬件設(shè)計、程序設(shè)計；系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。完成一個小型系統(tǒng)上位機和下位機的設(shè)計。</p><p>　　第2章 課程設(shè)計指標(biāo)</p><p>　　該全

17、自動洗衣機的設(shè)計要求可以用流程圖來表示。</p><p>　　PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動。啟動時開始進水，水滿（即水位達到高水位）時停止進水并開始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌15S后暫停，暫停3S后開始反洗滌。反轉(zhuǎn)15S后暫停，暫停3S后，若正、反洗滌未滿3次，則返回從正洗滌開始的動作；若正、反洗滌滿3次時，則開始排水。排水水位若降到低水位時，開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10S即完成一次從進水到脫水的工作過程

18、。未完成3次大循環(huán)，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警10S結(jié)束全部過程，自動停機。</p><p>　　此外，還要求可以按排水按鈕以實現(xiàn)手動排水；按停止按鈕以實現(xiàn)搬運，停止進水、排水、脫水及報警。</p><p><b>　　課程的設(shè)計步驟</b></p><p><b>　　3.

19、1課程的要求</b></p><p>　?。?）PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動。</p><p>　?。?）按下啟動按扭及水位選擇開關(guān)，開始進水，水滿（即水位到達高低）時停止進水。</p><p>　?。?）洗滌時，正轉(zhuǎn)15秒后暫停，暫停3秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌15秒后暫停，暫停3秒,一個小的循環(huán)結(jié)束。</p><p

20、>　?。?） 若小循環(huán)未完成3次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開始的動作，循環(huán)完成了3次后，則開始排水，排空后（水位下降到低位）開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程，一個大的工作循環(huán)。</p><p>　?。?） 若大循環(huán)未完成3次，則返回從進水開始的全部動作，循環(huán)完成了3次后，則進行洗完報警。</p><p>　?。?）報警10秒結(jié)束全部過程，自動停機。</

21、p><p>　?。?） 此外按排水按鈕可實現(xiàn)手動排水；按停車按扭可停止進水、排水、脫水及報警。</p><p>　　3.2課程的工藝過程</p><p>　　按下啟動按鈕，I0.0接通，Q0.0接通并自鎖，Q0.0接通，進水電磁閥打開，開始進水。</p><p>　　到高水位時，I0.3接通，I0.3常閉觸點斷開，Q0.0斷開，進水電磁閥關(guān)閉，進

22、水停止；Q0.1接通，電動機正轉(zhuǎn)(15S),正轉(zhuǎn)洗滌，同時T38開始計時，T38計時到，T38常閉觸點斷開，Q0.1斷開，正洗結(jié)束；T38常開觸點閉合，M0.0進行自鎖，T42開始計時，T42計時到，T42常開觸點閉合，Q0.2接通，反洗，T39開始計時。T39計時到，T39常閉觸點斷開，Q0.2斷開，反洗暫停；T39常開觸點閉合，M0.1進行自鎖，T43開始計時。T43計時到，T43常開觸點閉合，C50計一次數(shù)；T43常閉觸點斷開，使

23、T38、T42、T39、T43復(fù)位，Q0.0又接通，重復(fù)進行以上從正洗開始的全部動作，直到C50計滿3次數(shù)時，C50常開觸點接通，排水，Q0,3對C50實現(xiàn)復(fù)位，準(zhǔn)備下一次循環(huán)時再計數(shù)。</p><p>　　排水到低水位時，I0.4接通，Q0.4接通，開始脫水（10S），T40開始計時。T40計時到，T40常閉觸點斷開，脫水完畢，停止排水和脫水；T40常開觸點接通，C51計一次數(shù)。Q0.1常閉觸點閉合，Q0.0又

24、接通，重復(fù)進行從進水開始的全部動作，直到C51計滿3次數(shù)時，C51常閉觸點斷開，M0.0斷開，停止洗滌；C51常開觸點接通，Q0.5接通并自保，報警。C51常開觸點接通又使C51復(fù)位，C51常閉觸點閉合，準(zhǔn)備好下一次啟動。Q0.5常開觸點接通，T41開始計時。T41計時到，T41常閉觸點斷開，停止報警。</p><p>　　運行中按停止按鈕時，I0.1常閉觸點斷開，則M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.

25、5斷開，停止進水、排水、脫水及報警。</p><p>　　按排水按鈕時，I0.2常開觸點閉合，進行手動排水。</p><p><b>　　3.3主電路 </b></p><p>　　全自動洗衣機的主電路圖如圖所示</p><p>　　上圖可知，KM1控制直流電動機正轉(zhuǎn)；KM2控制直流電動機機反轉(zhuǎn);KM3控制電動機轉(zhuǎn)動進

26、行甩干脫水。FU1是熔斷器進行保護電路，F(xiàn)R是熱繼電器，熱元件額定電流接近或略大于電動機的額定電流，也是用來保護電路的。</p><p><b>　　3.4控制電路</b></p><p>　　第4章 課程的硬件設(shè)計</p><p>　　4.1 PLC的選型</p><p>　　PLC的功能日益強大，一般PLC都具有開關(guān)

27、量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時可考慮以下幾點：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實時控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動洗衣機控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求了。</p><p>　　綜上所述，結(jié)合下表分析</p><p>　　很據(jù)上表可知，該全自動洗

28、衣機控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU-224（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進行。同時由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個數(shù)字量輸入點和10個數(shù)字量輸出點，完全能滿足全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。</p><p><b>　　4.2 I/O分配</b></p><p>　　I/O點數(shù)

29、是PLC的一項重要指標(biāo)。合理選擇I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出總點數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點?？紤]到今后的調(diào)整和擴充，一般應(yīng)在估計的總點數(shù)上再加上20%—30%的備用量。該系統(tǒng)有5個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點，考慮余量后需要7個數(shù)字輸入點 8個輸出點。</p><p>　　可編程序控制器I

30、/O分配表</p><p>　　表1. I/O分配表</p><p>　　4.3 PLC接線圖</p><p><b>　　第5章 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　5.1 流程圖 </b></p><p>　　本課程設(shè)計的要求可以用流程圖來表示，如下圖所示。&l

31、t;/p><p>　　全自動洗衣機動作流程圖</p><p><b>　　5.2 程序的編制</b></p><p><b>　　第6章 結(jié)論及體會</b></p><p>　　回顧起此次PLC課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，剛開始拿到題目，感覺很簡單，從選題到定稿，從理論到實踐，在星期的時間里，可以說得是

32、苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。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，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做關(guān)于PLC的課程設(shè)計，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過

33、程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。</p><p>　　通過本系統(tǒng)的設(shè)計，我了解了PLC基本邏輯指令的應(yīng)用，知道怎樣去設(shè)計一個PLC應(yīng)用程序，也感覺得到了PLC在控制方面的巨大優(yōu)勢和潛力，同時也更增強了我學(xué)好PLC的決心和信心。對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)有了深入的理解。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子PLC的特點，對按鈕

34、、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點設(shè)備進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設(shè)計出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序,充分表其實用性。</p><p>　　總結(jié)一個星期來

35、的設(shè)計，體會如下：</p><p>　　第一：任何工作都的與人打交道，課程設(shè)計設(shè)計也不例外，這就需要我們充分的利用好彼此的力量，充分的協(xié)作，針對設(shè)計中出現(xiàn)的問題，站在不同的角度分析問題，匯結(jié)大家的意見，最終達成一致，發(fā)揮了團隊精神。</p><p>　　第二：對待任何工作，責(zé)任心是必要的；這次畢業(yè)設(shè)計的體會，我收獲至深。然更重要的是，在責(zé)任心的驅(qū)使下，又該采用何種方法完成，采用何種方法更省

36、時省力，解決問題的方案很多，永遠(yuǎn)堅信“方法總比困難多”，我想首先分析任務(wù)本身，就拿畢業(yè)設(shè)計來說，課題有了，關(guān)鍵是何處著手。何時何地查找相關(guān)資料等等，尋找突破口充分的解決好問題。</p><p>　　第三：遇到不懂的問題，及時請教老師，抓緊設(shè)計的每分每秒，需要調(diào)整和改變的地方及時做出改動，而不能墨守成規(guī)，做人也是同樣的道理。</p><p>　　第四：時刻保持奮進的頭腦，不斷接受新事物，挑戰(zhàn)

37、新的問題。千萬記住秒針不停的劃圈，我們的思想也應(yīng)不斷的修正提高。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　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，2008.2.王振民.PLC原理及應(yīng)用 [M].大慶石油學(xué)院.3.謝克明，夏路易.可編程控制器原理與程序設(shè)計 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.4.劉

38、常用低壓電器與可編程序控制器 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.5.吳存宏.淺談PLC在全自動洗衣機中運用 [J] .家用電器科技，2000，(4).6.工業(yè)可編程控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 [J] .航天技術(shù)與民品，1999，(5).</p><p>　　7.殷洪義.可編程控制器選擇設(shè)計與維護 [M] .北京：機械工業(yè)出版社，2002.8.求是科技.PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐 [M] .北京：