毕业设计（论文）-基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计.doc

毕业设计（论文）报告纸共38页第1页装订线第一章概述根据全自动洗衣机的工作原理,利用可编程控制器PLC实现控制,说明了PLC控制的原理方法,特点及控制洗衣机的特色。全自动洗衣机控制系统利用了西门子S7-200系列PLC的特点,对按鈕,电磁阀,开关等其他一些输入/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,充分表现现代家电品的实用性。在洗衣机控制方面，在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，PLC控制系统产生了。继1969年美国数字设备公司研制出世界第一台PLC，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期，从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来了。在许多领域都有广泛的应用。PLC的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制全自动洗衣机这个课题。毕业设计（论文）报告纸共38页第2页装订线第二章课题任务分析2.1整体功能介绍洗衣机的工作流程由进水，洗衣，排水，和脱水四个过程组成。在半自动洗衣机中，这四个过程分别用相应的按扭开关来控制。全自动洗衣机中，这四个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。2.2设备控制要求全自动洗衣机控制要求是能实现”正常运行“和”强制停止“两种控制要求。按下启动按扭，开始进水直到水满（即水位达到高水位）时停止进水开始洗涤正转洗涤时，正转30秒，停两秒，然后反转30秒，停2秒如此循环5次，总共320秒开始排水水位下降到低水位时开始脱水并继续排水，脱水30秒开始清洗，重复（1）到（4），清洗两遍清洗完成，报警3秒并自动停机若按下排水按扭可以实现手动排水若按下停车按扭，可实现手动停止进水，排水脱水及报警第三章控制系统的设计3.1控制系统框图毕业设计（论文）报告纸共38页第3页装订线图1系统框图3.2控制系统对应设备及实现功能对应的外部设备启动按扭停止按扭水位选择开关（高水位）水位选择开关（中水位）水位选择开关（低水位）手动排水开关手动脱水开关高水位浮球开关中水位浮球开关低水位浮球开关水排空浮球开关对应的输出设备进水电磁阀排水电磁阀洗涤电动机正转继电器洗涤电动机反转继电器脱水桶报警器S7-200PLC进水/排水电磁阀洗涤电机脱水电机毕业设计（论文）报告纸共38页第4页装订线3.3控制系统原理自动洗衣机的进水，洗衣，排水，脱水是通过水位开关，电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制，从而实现自动控制的，水位开关用来控制进水到洗衣机内高中低水位，电磁进水阀起着通断水源的作用。进水时，电磁进水阀打开，将水注入，排水时，电磁排水阀打开，将水排出，洗衣时，洗涤电动机启动，脱水时，脱水桶启动。第四章硬件电路的设计4.1系统的选型（1）IO点数统计：I/O点数是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。PLC的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上20%30%的备用量。该系统有11个数字输入点6个数字输出点，考虑余量后需要14个数字输入点10个输出点。统计得输入:启动按扭毕业设计（论文）报告纸共38页第5页装订线停止按扭水位选择开关（高水位）水位选择开关（中水位）水位选择开关（低水位）手动排水开关手动脱水开关高水位浮球开关中水位浮球开关低水位浮球开关水排空浮球开关统计得输出:进水电磁阀排水电磁阀洗涤电动机正转继电器洗涤电动机反转继电器脱水桶报警器（2）用户存储器容量的估算PLC常用的内存有EPROM、EEPROM和带锂电池供电的RAM。一般微型和小型PLC的存储容量是固定的，介于12KB之间。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略地估算。根据经验，每个I/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下：开关量输入元件：1020B/点开关量输出元件：510B/点定时器/计数器：2B/个模拟量：100150B/个通信接口：一个接口一般需要300B以上根据上面算出的总字节数再考虑增加25%左右的备用量，就可估算出用户程序所需的内存容毕业设计（论文）报告纸共38页第6页装订线量，从而选择合适的PLC内存。该系统有11个数字输入点6个数字输出点，需内存280B，有定时器6个，计时器2个，需内存16B，考虑余量后需要内存370B。（3）CPU功能与结构的选择PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些PLC还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应，PLC的处理速度应满足实时控制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单，小型PLC就能满足要求了。综上所述，结合下表分析CPU221CPU222CPU224CPU226程序存储器2048字4096字用户数据存储器1024字2560字用户存储器类型EEPROM数据后备典型时间50h190h本机IO6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出扩展模块数量无2个7个数字量IO印象区大小256（128入/128出）模拟量IO印象区大小无16入/16出32入/32出33Hz布尔指令执行速度0.37/微妙/指令内部继电器256计数器/定时器256/256顺序控制继电器256该控制系统CPU模块可采用CPU-224（AC/DC/继电器）模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。同时由于该模块采用交流220V供电，并且自带14个数字量输入点和10个数字量输出点，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。综上所述选用西门子S7-200型PLC毕业设计（论文）报告纸共38页第7页装订线4.2CPU单元设计集成的24V负载电源，可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU221，222具有180mA输出，CPU224，CPU224XP，CPU226分别输出280mA，400mA。可用负载电源。本设计中所用CPU为CPU224。本机数字量输入/输出点CPU224有14DI/10DO本机模拟最输入/输出点CPU224XP有2个AI/1AO。4.3硬件接线图