基于PLC系统的全自动洗衣机 - 图文

黄山学院PLC课程设计说明书

PLC

课程设计说明书

设计题目： 全自动洗衣机 姓 名： 指导教师： 院 系： 信息工程学院 专 业： 自动化 学 号：

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目 录

摘要............................................................................................................................................3 第1章 引言...............................................................................................................................3

1.1设计目的......................................................................................................................4 1.1设计内容......................................................................................................................4 1.1设计功能......................................................................................................................4 第2章 系统分析及硬件设计...................................................................................................5

2.1系统工作说明.............................................................................................................5 2.2 I/O分配图………….....................................................................................................7 2.3电气工程接线图….......................................................................................................7 第3章软件设计……………….................................................................................................8

3.1系统流程图...................................................................................................................8 3.2系统程序设计...............................................................................................................8 第4章 程序梯形图…………....................................................................................................9

4.1PLC梯形图……….......................................................................................................9 4.2系统调试……………..................................................................................................12 第5章总结………….................................................................................................................12 参考文献

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基于PLC系统的全自动洗衣机

摘要：本次课程设计根据自动洗衣机的工作原理和结构，利用S7-200可编程控制器PLC实现控制，对全自动洗衣机的控制系统进行了全面的理论分析，通过本系统的设计，对西门子S7-200系列PLC的特点有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了西门子S7-200系列PLC的特点，对按钮，开关等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。在此基础上提出了基于PLC的全自动洗衣机控制方案，并对方案进行了论证，根据洗衣机的工作原理，设计了流程及程序，对按钮、继电器、开关、等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于洗涤、排水、脱水的时间均由PLC内计数器进行控制，所以只要改变计数器参数就可以改变时间。具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活等特点。

关键词：全自动 洗衣机 PLC

第1章 引言

随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。纵观洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。

本课题主要着重于全自动洗衣机的控制，要求洗衣机能实现进水、洗涤、排水、脱水、报警，所采用的控制方法操作简单、稳定可靠、维护与维修方便。控制方法确定后投入生产要缩短控制系统的设计的时间、调试周期，且要降低成本。

传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，这也是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。所以，我决定采用PLC对洗衣机进行控制。原因是PLC有很多优点，可以有效的解决上述洗衣机的问题。因此，本课题我主要用可编程逻辑控制器即PLC进行设计运行以及调试。讲述的是如何利用 PLC 实现全自动洗衣机的控制，实现洗衣、清水、脱水的全自动控制。可以改善洗衣机系统的控制品质，并真正地达到了实时全自动控制的要求。

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1.1 设计目的

1．《PLC课程设计》是与专业课《可编程控制器》相配套的一门重要的实践课程，是理论与实践相结合的一个重要教学环节，其目的是培养学生对可编程控制器的应用能力，同时通过课程设计使学生了解和掌握PLC应用系统的设计过程、方法及实现，为以后设计和实现PLC应用系统打下良好基础。

2.掌握plc的编程软件平台、定时器、计数器、传送指令、主子程序等有关指 令的编程方法；

3.熟悉plc与上位机通讯、软件调试的方法；

4.培养学生的综合设计设计能力、分析问题与解决问题的能力。 1.2 设计内容

全自动洗衣机通过三个开关 QS、SB1、SB2 对洗衣机的洗涤过程进行控制：QS是系统运行控制开关，控制整个洗衣过程。SB1是洗涤方式选择按钮，控制强洗/弱洗两种洗涤方式的切换，即按一下，进入强洗状态，再按一下，又进入弱洗状态，如此反复循环。SB2是运行/暂停两种状态的选择按钮，即按一下，进入运行状态，再按一下，又进入暂停状态，如此反复循环。洗涤水位由机械方式实现控制，通过转换开关设置各种洗涤水位，由检测开关输出触点“通”、“断”信号，表示“水位到（ON）”及“水排空（OFF）”两种状态。洗衣程序必须经过一洗二漂，洗衣结束，报警提示10秒。

整个工作过程

动作要求如下：

? 洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。 ? 洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。

? 脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。 洗涤完成由蜂鸣器报警。 1.3 设计功能

全自动洗衣机系统中，PLC主要完成以下功能： 1．检测功能

（1）检测洗衣的方式：强洗或者是弱洗的选择。 （2）检测洗衣时的水位：高水位或者是低水位的选择。 （3）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。 （4）检测排水是否已经完成。

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2. 控制功能

（1）控制进水、洗涤、排水、脱水等洗衣机的动作。 （2）控制洗涤、脱水等的时间长短。 （3）控制洗涤的次数。

（4）控制在洗衣机完成一个动作后到下一个动作的准确转换。 （5）控制完成洗衣时的信号提示。

第2章 系统分析即硬件设计

2.1 系统工作说明

选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣机的控制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自动洗衣机系统中总共有7个数字量输入，10个数字量输出，共需17点I/O,根据I/O点数及程序容量，选择了CPU224作为其主机。

启动按钮用来控制全自动洗衣机开始工作与否，一般地，在用户在洗衣机内放入衣服，且已经准备好开始洗衣服之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开始洗衣。

停止按钮用来控制运行中的全自动洗衣机停止工作与否。在洗衣服的过程中，用户需要停止洗衣机，就可以直接按下停止按钮，洗衣机即会停止工作。

高低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位高低，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统设定下的两个水位中的相对高一点的水位。反之则是低水位。

强洗标准洗涤开关用来设置洗衣机洗衣服的模式，当选择强洗时，洗衣机自动按照强洗模式洗衣服。反之则相反，选择标准洗模式。需要说明的是，标准模式与强洗模式的 选择必须在用户一开始洗衣之前完成。

高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了高水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将高水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。

低水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了低水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将低水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。同样零水位探测器用来探测是否将水排干。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将零位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。

进水电磁阀用来控制洗衣机的进水。当然洗衣机需要外界进水时，PLC主机发出控制信号，进水电磁阀会打开，水自动从外界送入洗衣机筒内，当水已经达到了设定的水位时，PLC主机发出信号自动关闭进水电池阀，同时控制洗衣机进入下一个洗衣步骤。

电机正转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的正转。可以直接用PLC主机的数字量输

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出端口来连接电机正转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。

电机反转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的反转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。

排水离合器用于PLC主机控制洗衣机机筒内的排放。选用数字式离合器，可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接到排水离合器，当洗衣机在完成洗衣或者漂洗后，需要将机筒内的脏水排出机筒，此时，PLC主机发出控制命令打开排水离合器，进行排水。

洗衣机洗衣服的最后一道工序就是对衣服进行脱水，脱水电磁离合器正是用于PLC主机控制洗衣机进行脱水，脱水需要电机带动机筒旋转，有了电磁离合器后，就可以直接使用PLC主机的数字量输出端口来控制电磁离合器，最终达到控制脱水执行电机的目的。在脱水过程不涉及电机的调速问题，因此，用PLC主机加电磁离合器这样一种比较觉得简单的方式就可以完成控制任务。

蜂鸣器用来指示洗衣机洗衣过程中的一些声音提示，也采用电磁阀控制。对于各个程序中的指示灯也采用电磁阀进行控制。

全自动洗衣机控制系统为单机控制系统。 PLC的输入点，包括启动按钮、停止按钮、高低水位按钮、标准强洗模式按钮、高水位探测器、低水位探测器，零水位探测器一共7点；输出点包括进水电磁阀、电机正转接触器、电机反转接触器、排水离合器、脱水离合器、蜂鸣器接触器和四个指示灯接触器一共10点。

由于点数不多，考虑20%～30%的余量，选用小型PLC便可实现， 本次设计选择西门子S7-200系列的CPU224型的PLC，可以满足使用需求。它的主要特点是：

·14输入/10输出共24个数字量I/O点。 ·13KB的程序和数据存储空间。

·6个独立的30KHZ的高速计数器，2路独立的20KHZ的高速脉冲输出。 ·具有PID控制器。 ·1个RS485通信/编程口。

·具有多点接口MPI（Multi Point Interface）通信协议 ·具有点对点接口PPI(Point to Point Interface)通信协议 ·具有自由通信口

·I/O端子排可以很容易地整体拆卸

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2.2 I/O分配图

下图为全自动洗衣机中PLC主机的I\\O资源分配

图1 I/O端口分配图

2.3 电气工程接线图

根据I/O分配及s7200的接口设计，如图2-2为全自动洗衣机PLC I\\O接线图。

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图2 PLC电气接线图

第3章 软件设计

3.1 系统流程图

图3 系统流程图

3.2 系统程序设计

图4 功能指令

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运用计数器与定时器一起进行程序的编写步进梯形图进行控制。PLC顺序控制编程的主要依据是状态流程图，运用STL和RET步进指令进行编程。利用SET置位指令将某状态的状态继电器元件置位后，该状态的步进点闭合，这时顺序控制进入该状态。 当转移至下一状态的条件满足时，利用SET置位指令又将下一状态的状态寄存器置位，这时顺序控制进入下一个状态，而上一个状态寄存器自动复位。

第4章 程序梯形图

4.1PLC梯形图

网络1：启动，把IN值赋值给MW0变成M1.0 网络2：M1.0上升沿使Q0.0 得电，洗衣机进水 网络3：检测水位的高低，等水位达到预定值时进

水关闭,Q0.2得电，电机正转。

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网络4：Q0.2得电进行延时，I0.5是强弱转换进行

延时。

网络5：Q0.2关闭Q0.3得电，电机反转。

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网络6：Q0.3进行延时，T38或T44得电 网络7：I0.1是恢复状态

网络10：C0 得电正反转关闭，Q0.1得电，排水打

开，M1.2得电M1.0,M1.1关闭

网络11：C1得电进行记数，满3次记满。

网络8：反转关闭正传打开，I0.1进行切换。 网络9：C0 得电进行记数，满五次记满。

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网络12：C1通电，排水打开。M1.3得电，正反转

关闭。

网络13：C3得电进行记数，满3次记满。

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网络14：C3通电，排水打开。M1.1得电，正反转

关闭。M1.0、M1.2关闭

网络15：I0.2打开排水打开，其他关闭。

网络16：低水位关闭M10.0得电。 网络17：M10.0延时T39延时1秒。

网络18：T39上升沿排水关闭，进水打开，M10.0

关闭。

网络19：M1.3得电延时5秒。

网络20：T45得电报警得电，其他关闭。 网络21：报警得电延时4秒。

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网络22：T46得电都关闭 网络23：所有关闭。

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4.2系统调试

连接好PLC，打开软件，选定合适的通信端口。首先用软件远程使PLC停止工作，RUN灯熄灭。然后把编好的程序写入PLC，再用软件启动PLC，发现PLC的RUN指示灯亮，程序运行时，按下启动按钮SD，置位状态寄存器MOV，控制进水阀开始进水。由外部跟定液位信号，如选定高水位洗涤，则先闭合SL3,过一会儿再闭合SL1，相当于已达到高水位，从而置位S21，S20自动复位，关闭进水，同时启动T38计时器暂停3s。计时完毕，T0常开点闭合，置位Q0.3，洗衣机开始正转，并开启T40计时器计时3s。计时完毕，T40常开点闭合，置位Q0.2，开启暂停2s的T39计时器。计时完毕，T41常开点闭合，计时到时，并启动计时器C0，计数一次，同时返回，直到计数器计到5次时，即洗涤完成。

I0.5切换强/弱洗。洗涤完成后，在进行漂洗，每次3洗，两个大循环完成。然后Q0.5进行报警得电则表示一次洗衣服完成。

第5章 总结

通过本系统的设计，对全自动洗衣机的控制系统有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了西门子PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点设备进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由PLC内计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。可以把上面设定的程序时间定下来,作为固定程序使用,也可以根据衣物的质地,数量及油污的程度来编程。只要稍作改变,就可以设计出诸如要多洗多甩的牛仔类衣物,轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通用的标准洗涤程序,充分表其实用性。

通过这次设计，对自动控制原理及应用有了进一步认识，在一个多月的设计过程中学到了许多东西，不仅仅是毕业设计中的。也学到了不少其它的东西。设计中，我们遇到不懂或不明白的地方。除了查阅相关资料， 袁老师也给了我们很多的指导。总之，这次设计为我们打开了以后面向实际应用的大门，为我们以后做各项工作和进一步学习奠定了基础。

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参 考 文 献

[1] 王莺.工业可编程控制器的现状与发展趋势[J] .北京：航天技术与民品1999，5：30. [2] 潘元明.国内外全自动洗衣机现状[J].家电大视野，2003，11：92.

[3] 吴中俊主编.可编程控制器原理及应用[M] .北京：机械工业出版社，2004.28-29. [4] 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J] .家用电器科技，2000，4：52-54. [5] 蒋金周.全自动洗衣机的PLC智能控制 [J] .北京：机电一体化，2004，5:83-85. [6] 吴中俊.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2004.29-34. [7] 王永华.电气控制及PLC应用技术[M] .北京:北京航空航天大学出版社，2003.80-96. [8] 许谬.电气控制与PLC控制技术[M] .北京：.机械工业出版社，2005.153-154. [9] 殷洪义.可编程控制器选择设计与维护[M] .北京︰机械工业出版社，2002.24-49. [10] 罗宇航.流行PLC实用程序及设计[M] .西安电子科技大学出版社，2006.271.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5h8g.html