【毕业设计】全自动洗衣机的PLC编程控制系统

江西工业职业技术学校院第1页共26页1江西工业职业技术学院毕业设计说明书课题名称:全自动洗衣机的PLC控制系统系别机电系专业机电一体化班级09机电（3）班姓名李志彬学号20092755指导教师祝红芳起讫时间：2011年11月7日～_2012年3月1日江西工业职业技术学校院第2页共26页2摘要可编程控制器（PLC）是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置，它的成功性能强，可靠性高，体积小巧。该全自动洗衣机的设计是以西门子S7—200PLCCPU224为控制核心，分配有12个输入点和输出点，采用了7个定时器对电机转动进行计时，2个计数器对洗衣机进行循环控制。实现浸泡—洗涤—漂洗—脱水自动控制。S7—200汉化版仿真软件对程序进行调试，设计出一套合理的系统，实现预期功能。关键词：可编程控制器全自动洗衣机S7—200PLC自动控制CPU224江西工业职业技术学校院第3页共26页3目录第1章全自动洗衣机PLC的控制控制要求1.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理1.2洗衣机的控制要求第2章全自动洗衣机的控制系统资源配置和PLC选型2.1控制系统硬件接线图2.2PLC外形图2.3I/O的地址分配2.4PLC系统选型2.5其他硬件选择第3章全自动洗衣机控制系统程序设计3.1编程软件3.2流程图3.3源程序设计第4章程序调试4.1程序的下载4.2程序调试的步骤第5章课程设计总结与心得第6章参考文献江西工业职业技术学校院第4页共26页4前言随着社会的发展，工业话化的加速，出现了洗衣机，再就是自动洗衣机。无论是波轮式洗衣机也好，都朝着智能化，水流方式多样化，洗衣机创造化，设计更趋人性化四大特征方向发展，传统的电气控制已竟不能满足现状的要求了，使智能化得控制取代了传统的工业控制，洗衣机的工作原理：全自动化洗衣桶和脱水桶是以同一心安放的，内桶可以旋转，作为脱水桶。内同的周围有许多小孔，使内桶和外桶水流相通，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。进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经水管将水注入到外桶。排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶拍到机外。洗涤正传、反转由洗涤电动机驱动拨盘正反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶进行正反转甩干，高、低水位控制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。随着先进科学技术发展，应用于洗衣机上的技术越来越成熟，洗衣机的发展也越来越快，将来的洗衣机主要议一下方面发展：1.高度智能化2.健康化3.节水节能4.大容量和微型化本次设计主要采用PLC控制技术设计全自动洗衣机控制系统，跟传统的洗衣机有智能化、实时监控、人性的功能，本系统最大的优点集中体现在：实现功能齐全，外围电路简单，时间计算精确一以及可维护方面等。具有可靠性高，安全性好，开发价值高等一系列的优点。江西工业职业技术学校院第5页共26页5第1章全自动洗衣机PLC控制的控制要求1.1.全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理1）全自动洗衣机的基本结构2）全自动洗衣机的工作流程江西工业职业技术学校院第6页共26页63）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。洗涤的正传、反转由电动机驱动波盘正、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。洗涤完成由蜂鸣报警。1.2.洗衣机的控制要求（1）按下启动按钮及水位开关，开始进水直到中水位，关水。（2）2秒后开始洗涤。（3）洗涤时正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒。（4）如此循环5次，总共320秒后进行排水，排空后脱水30秒。（5）开始洗涤，重复（1）~（4），清洗两遍。（6）清洗完成，报警3秒自动停机。（7）若按下停车按钮，可手动排水和脱水。第2章全自动洗衣机控制系统资源配置和PLC选型2.1．制系统硬件接线图2.2.PLC的外形图外形图全自动洗衣机控制系统选择西门子公司的S7—200系列和控制单元，如图3所示为PLC的江西工业职业技术学校院第7页共26页72.3.I/O的地址分配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总共11个输入点，具体的输入分配如图下表所示。2）数字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、反洗涤电动机、蜂鸣器、指示灯等，具体的输出分配如下表所示江西工业职业技术学校院第8页共26页82.4.PLC的选型从上面的分析可以知道，系统共有12个输入点和9个输出点。如果选用CPU222，需要扩展单元，如果选用CPU226PLC，则价格较高，浪费较大。参照西门子S7—200PLC产品目录及市场实际价格，选用主机CPU224一台配置如图所示2.5．其它器件选择1）.输入器件：启动、停止选择点动按钮；水位选择开关选用具有动合触点但无自动复位的旋转开关；检测传感器选用液位开关；手动排水，手动脱水选择具有动合触点且自动复位的按钮。2).输出器件:启动、正传及脱水、反转选用接触线圈；进水电磁阀、排水电磁阀由于采用直流输入。所以选用国标为MB的电磁阀；报警与水位显示选用PG指示灯。3）主要电路部分：由低压断路器、热保护元件、动合触点及YXD120系列洗衣机专用电机组成。江西工业职业技术学校院第9页共26页9第3章全自动洗衣机控制系统程序设计3.1.编程软件西门子公司为S7—200PLC设计的STEP7—Microwin32V3.2编程软件S7—200汉化版仿真软件3.2．流程图1）正常流程图如图4所示流程图描述：按下启动按钮开始进水；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；洗涤正转30秒后，停止2秒，反转30秒后，停止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30秒后，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，报警并停止。2）.定时器、计数器分配定时器部分：计数器部分：江西工业职业技术学校院第10页共26页103）.正常程序运行流程图3.3源程序设计1）启动全自动洗衣机Q0.0是启动输出，M0.1是启动辅助继电器，当洗衣机的启动按钮按下时，Q0.0和M0.1得电。它的指令程序为：Network1开始洗涤LDI0.0OM0.1ANC2江西工业职业技术学校院第11页共26页11ANI0.1ANI0.1=M0.1=Q0.02)进水阀控制洗衣机启动后，再按下水位选择开关，进水电磁阀得电，洗衣机开始进水。当所选择的水位的限位开关动作后，进水电磁阀，洗衣机停止进水。它的指令程序为：Ｎetwork2进水阀控制LDM0.1EULDI0.5EUOLDＯＭ０.3ＡＮＭ０.2＝Ｍ０.3Network3LDI0.2江西工业职业技术学校院第12页共26页12ANI0.6LDI0.3ANI0.7OLDLDI0.4ANI1.0OLDAM0.3=Q0.4Network4LDQ0.4EDOM0.4AM0.1=M0.4Network6LDT37OM0.2ANC1AM0.1=M0.2江西工业职业技术学校院第13页共26页13江西工业职业技术学校院第14页共26页143)洗涤控制当进水电磁阀释放2秒后，洗衣机开始洗涤。洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒，如此循环5次，总共320秒，它指令程序为：江西工业职业技术学校院第15页共26页15江西工业职业技术学校院第16页共26页16江西工业职业技术学校院第17页共26页17江西工业职业技术学校院第18页共26页184）.水阀控制当洗涤循环5次结束后，排水电磁阀得电，洗衣机开始排水。它的指令程序为：5）.脱水控制当排空检测限位开关动作后，开始30秒脱水。它指令程序为：江西工业职业技术学校院第19页共26页196）.清洗和漂洗计数脱水结束后，洗衣机开始清洗，开始进水直到选择的水位，2秒后开始清洗。清洗时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒。循环5次后，开始排水，排空后脱水30秒。一共清洗两遍，它的指令程序为：7）.报警输出清洗完成后，报警3秒自动停机。它的指令程序为：江西工业职业技术学校院第20页共26页208）.水位指示显示全自动洗衣机的水位。它的指令程序为：Network21水位指示LDI0.6=Q0.6Network22LDI0.7=Q0.7Network23LDI1.0=Q1.0江西工业职业技术学校院第21页共26页21江西工业职业技术学校院第22页共26页22第4章程序调试4.1.程序的下载由于缺少硬件设备，用S7—200仿真软件来调试程序；将编写好的梯形图程序生产awl文件，运行S7—200仿真软件，选CPU型号为224，导入awl文件运行程序，若要修改程序，先将PLC设定为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。4.2.程序调试步骤1）.择ＣＰＵ型号为ＣPU224江西工业职业技术学校院第23页共26页232)转载程序：3）.运行程序：程序加载后，点便可运行仿真，下方是输入继电器，用点动指示灯控制，上方为输出继电器；梯形图中有颜色代表得电。江西工业职业技术学校院第24页共26页244）.检查程序运行后，按要求进行输入，观察输出是否达到控制要求a.正传定时器运行正常b.脱水定时运行正常江西工业职业技术学校院第25页共26页25c.反转定时正常d.循环计数正常江西工业职业技术学校院第26页共26页26第5章课程设计总结与心得该全自动洗衣机以西门子S7—200PLC为控制核心，实现了洗衣机的全过程（浸泡—洗涤—漂洗—脱水）自动控制，极大的方便了人们的日常生活，提高了人们的生活质量，使人们从那种繁重的体力劳动中解脱出来。系统实际合理，实现了预期功能。当然，该系统设计还存在着一些缺陷，比如：没有急停按钮、没有制动装置、成本高等。总之本设计还有一定的提升空间。经过将近三周的全自动洗衣机PLC课程设计，让我收获颇丰，不仅熟悉全自动洗衣机的工作工程，还学会了梯形图编程。一段时间的课程设计，让我加深了对PLC的认识和理解，也知道了PLC应用于工业控制的优点所在，更重要的是让我看到了自己知识的匮乏，也坚定了以后要不断的学习，不断地向身边的人虚心请教，同时要借助于图书馆和网络来扩展自己的知识面的决心。也只有这样，在以后的社会竞争中，这几家才能有立足之地，才能有所作为。本次课程设计制作过程如下；第6章参考文献（1）王永华、现代电气控制及PLC应用技术（M）.北京航空航天大学版社。2005年（2）廖常初.S7—200CNPLC基础教程.机械工业出版社.2006年（3）高正中.西门子S7—200CNPLC编程技术及工程应用。电子工业出版社。2010年1月1日（4）陈惠平.西门子S7—200系列PLC自学手册，人民邮电出版社.2008年8月1日