全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试

湖北轻工职业技术学院 机电工程系

项目：全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试

组 别： 第二大组第1小组

专业及班级： 11机电四班 学 生 姓 名： 胡远 学号：20110501435 学 生 姓 名： 游洋 学号：20110501420 指 导 教 师： 劳泽锋

目錄

一、设计目的……………………………………………………………… 3 二、全自动洗衣机PLC控制的控制要求…………………… 3 2.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理…… 3 2.2洗衣机控制要求…………………………………………………… 4 三、全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置……… 5 3.1控制系统硬件接线图……………………………………………… 6 3.2模块功能概述……………………………………………………… 6 四、全自动洗衣机控制系统程序设计和调试…………………… 6

4.1编程软件……………………………………………………………… 一、设计目的：

1、进一步掌握和巩固PLC控制的基本知识。 2、掌握PLC程序的设计，梯形图的编写及调试方法， 3、掌握电气线路安装与调试方法。 4、学会查阅有关专业资料及设计手册

2全自动洗衣机PLC控制的控制要求

2.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理 1、工艺要求及动作流程：

洗衣机的应用现在比较普遍。全自动洗衣机的实物示意图如下图1所示。

进水口启动按钮停止按钮排水按钮控制器高水位开关内桶外桶低水位开关排水口波盘洗涤电机

图1 自动洗衣机示意图

2全自动洗衣机的基本结构

全自动洗衣机主要部分有进水口、启动按钮、停止按钮、控制器、排水按钮、高水位控制开关、低水位控制开关、内桶、外桶、波潘、排水口及洗涤电机等构成。

全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外

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桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。 2、控制要求

1. 水位控制：高水位 ２５Ｓ 低水位进水 １０Ｓ ２.程序选择：全程序 简易程序 （１）全程序过程：（循环３次）

进水－洗涤（正转３Ｓ，停１Ｓ，反转２Ｓ，２００次）－排水（15Ｓ）－脱水（１０Ｓ）－停止

（２）简易程序：（循环２次）

进水－洗涤（正转３Ｓ，停１Ｓ，反转２Ｓ，２００次）－排水（15Ｓ）－脱水（１０Ｓ）－停止

2.1.2全自动洗衣机的工作流程

全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图1所示。

开始

进水 洗涤

排水 全自动洗衣机的单循环工作流程示意图

脱水

结束 4 湖北轻工职业技术学院机电工程系

简易程序 启动按钮 停止按钮 P L C 电磁排水阀 报警灯 洗涤电动机 加热电阻丝 脱水桶

电磁进水阀 手动排水开关 手动脱水开关 水位选择开关（高，中，低） 水位检测设备（高，中，低）

2.1.3全自动洗衣机的工作原理

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。

3全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置

3.1控制系统硬件接线图

3.1.1控制系统硬件接线图

全自动洗衣机的控制系统硬件接线示意图

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PLC外部接线图 3.1 I/O地址分配

由于S7-200 224 CPU模块有9点数字量输入，7点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块。模块上的输入端对应的输入地址是I0.0～I1.0，输出端对应的输出地址是Q0.0～Q0.6.

3.2模块功能概述

由于该模块采用直流24V供电(直流晶体管输出)，有9点数字量输入和7点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不在需要另外的数字量输入/输出模块。

4全自动洗衣机控制系统程序设计和调试

4.1编程软件

以西门子公司为S7-200PLC设计的V4.0 STEP 7编程软件。

4.2程序的流程图、构成和相关设置

4.2.1流程图

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⑴正常运行流程图 起动 进水 N 加热 Y 停止进水 Y 洗涤正转 30S N Y 暂停2S 洗涤反转 30S N Y Y 暂停2S N 洗5次 Y 排水 脱水 N 30S Y N 脱水3次 Y 报警3秒停机 流程图描述: 按下启动按扭,开始进水;进水到规定高度,使水位开关接通,实现洗涤正转,并停止进水, 2秒后开始洗涤,洗涤正转30S后,停止2秒,反转30S后,停2秒。计数器加1,累计洗涤次数;若未满5次则重复进行洗涤,直至洗涤达到5次,开始排水.由于排水,水位降低,当水位低于规定下限水位时,排空检测开关接通,开始脱水,脱水30S后,计数器加1,脱水停止.然后再返回到进水动作 重复上述过程3次,报警3秒并停机。 7 湖北轻工职业技术学院机电工程系

正常运行的流程图 4.2.2.程序的构成

在自动方式下，PLC将运行已经设置好的程序和参数（用于全自动洗衣机一切都工作正常的情况下）。

4.2.3.程序的下载、安装和调试

将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。全自动洗衣机程序是由V4.0 STEP 7 编程软件的指令完成。若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下,运行编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试。

5全自动洗衣机PLC控制系统程序

5.1系统资源分配

5.1.1 数字量输入部分

全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱水按钮以及高水位、中水位、低水位和排空检测开关共11个输入点。具体的输入分配如表1所示。

表1 输入地址分配 名称 启动按钮 停止按钮 高水位按钮 低水位按钮 加热开关 手动脱水按钮 温度控制传感器 J简易程序 手动排水按钮 符号 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 ST1 SB7 SB8 地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0

5.1.2 数字量输出部分

全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣器、指示灯等。具体的输出分配如表2所示。 表2 输出地址分配 名称 进水阀控制继电器 电动机正转继电器 电动机反转继电器 排水发阀控制继电器 脱水控制继电器 符号 J1 J2 J3 J4 J5 地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 8 湖北轻工职业技术学院机电工程系

报警信号灯 加热电阻丝 5.1.3 定时器部分

具体的定时器分配如表3所示。 表3 定时器分配 定时器 T37 T38 T39 T40 T41 T42 T43 T44 5.1.4 计数器部分

具体的计数器分配如表4所示。 表4 计数器分配 计数器 C0 C1 C2 C3

HL J6 Q0.5 Q0.6 功能 高水位定时器25秒 低水位定时器15秒 洗涤正转定时3秒 洗涤反转定时2秒 正转转反转停1秒 排水定时15秒 脱水定时10秒 报警定时3秒 功能 洗涤1次 洗涤循环计数200次 清洗和漂洗计数3次 全程序 清洗和漂洗计数2次 简易程序 9 湖北轻工职业技术学院机电工程系

6程序梯形图

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六、程序调式与实训心得

程序调试:

程序调试在V4.0 STEP 7软件编写完程序后下载到S7-200PLC

中进行模拟调试软件中进行调试，CPU型号为CPU224，运行的预期效果为：

1.低水位下的全洗模式：按下I0.0和I0.3后进水指示灯亮Q0.0 亮，当低水位加水时间到时（加热器开始加热Q0.6接通，当加热到设定温度I0.6时电机正传接通）电机正转接触器Q0.1 亮，3秒后电机停1秒，1秒后反转电机接触器Q0.2亮，2秒后反转停止正转开始，如此循环200次，200次后电机停止，排水电磁阀接通排水指示灯Q0.3亮,15秒后排水电磁阀关闭，甩干电磁阀接通Q0.4亮，10秒后甩干

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电磁阀关闭低水位进水电磁阀接通Q0.0亮。进行上面的程序，如此循环3次洗涤完毕，报警指示灯Q0.5亮。

2.高水位下的全洗模式：按下启动I0.0 高水位选择I0.2 ，其他是按照低水位程序一样，只是加水时间不同。 3.简易程序就是清洗次数为2次。

4.手动排水按下I1.0后排水电磁阀Q0.3亮 。 5.手动脱水按下I0.5后脱水电磁阀Q0.4亮。 实训总结

经过 2天的努力，PLC 全自动洗衣机系统设计完毕，其功能基本达到要求。在设计系统的过程中我们遇到了很多的困难，因为比起 其他的 PLC 设计，洗衣机的系统程序比较复杂一些 。我们小组在之前找了一些关于洗衣机控制系统的资料， 首先对全自动洗衣机的洗衣 过程有所了解，根据课题的控制要求决定 I/O 设备及分配；接下来的 是要对全自动洗衣机状态转移图的设计，我们先把它的任务分解，弄清各状态的功能，再找出各状态的转移条件及方向，经过一翻的思考与讨论，我们艰难的完成了这一个步骤： 最困难的步骤就要数编程了， 编程的过程中有许多不懂的地方， 但在我们激烈的讨论与问老师的情况下，这一座堡垒终于被我们攻克了。 控制系统的设计是复杂的，也许会有许多不了解或不懂的地方，但是我们用自己的力量去解决问题，在这一过程中，我们不但增长了知识，也体会到了快乐。虽然课程结束了，但是自己学到课程 设计的实际操作知识，最重要的或者就是老师经常提的设计理念， 还有实际操作锻炼。

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在这过程中不乏遇到困难，但是在劳老师的指导和其他同学的讨论下 ，自己终于圆满完成了课程设计。

2013年6月18日

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在这过程中不乏遇到困难，但是在劳老师的指导和其他同学的讨论下 ，自己终于圆满完成了课程设计。

2013年6月18日

16 湖北轻工职业技术学院机电工程系

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