洗衣机PLC控制系统设计

课程名称 电气控制与 PLC 课题名称 洗衣机电气控制系统设计 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 2013 年 6 月 21 日设计内容与要求一. 课程设计的性质与目的本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。二. 课程设计的内容1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2.绘制洗衣机控制系统的 PLC I/O 接线图和梯形图，写出指令程序清单。3.选择电器元件，列出电器元件明细表。4.上机调试程序。5.编写设计说明书。三. 课程设计的要求1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的 GB472884电气图用图形符号 、GB698887电气制图和 GB715987电气技术中的文字符号制定通则的有关规定。3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于 7000 字。主要设计条件1.PLC 实验设备若干。2.参考文献若干。设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。2.课程设计任务书。3.说明书目录。4.正文（按设计内容逐项书写） 。5.参考文献。6.附录。7.课程设计评分表。设计进度安排第 1 周：1.星期一上午：课题内容介绍。2.星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。3.星期二星期五：确定控制方案。绘制洗衣机电气控制系统的PLC I/O 接线图和梯形图，写出指令程序清单。设计控制系统的工艺图纸。选择电器元件，列出电器元件明细表。第 2 周：4.星期一：上机调试程序。5.星期二星期五：编写设计说明书,答辩。参考文献1廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆：重庆大学出版社2万太福.可编程序控制器及其应用M. 重庆：重庆大学出版社3刘祖润.毕业设计指导.北京：机械工业出版社4谢桂林.电力拖动与控制. 北京：中国矿业大学出版社5工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. 北京：水利电力出版社课题：洗衣机电气控制系统设计一.洗衣机概述洗衣机结构示意图如图 1 所示。 图 1 洗衣机结构示意图洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水(甩干)用。内桶和四周有很多小孔，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 YV1 和排水电磁阀 YV2 来执行。进水时，通过电控系统使进水阀 YV1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 YV2打开，将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机 M 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 CL合上，由洗涤电机 M 带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关 SL2 和SL1 分别用来检测高、低水位。起动按钮 SB1 用来起动洗衣机工作。停止按钮 SB2 用来实现手动停止进水、脱水及报警。排水按钮 SB3 用来实现手动排水。二.设计要求 该洗衣机的控制要求可以用图 2 所示的流程图来表示。PC 投入运行，系统处于初始状态，准备好起动。起动时开始进水(YV1 得电)。水满(即水位到达高水位)时(SL2 动作)停止进水并开始洗涤正转(KM1 得电)，正洗 15S 后暂停。暂停 3S 后开始洗涤反转(KM2 得电)。反洗 15S 后暂停。暂停 3S 后，若正、反洗未满 3 次，则返回到从正洗开始的动作处；若正、反洗满 3 次，则开始排水(YV2 得电)。水位下降到低水位时(SL1 复位)开始脱水(YV3 得电)并继续排水。脱水 10S 即完成一次从进水到脱水的大循环过程。若未完成 3 次大循环，则返回到从进水开始的动作处，进行下一次大循环；若完成了 3 次大循环，则进行洗完报警(BE 得电)。报警5s 后结束全部过程，自动停机。此外，还要求能通过按排水按钮来实现手动排水；按停止按钮来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。初 始 状 态进 水洗 涤 正 转启 动高 水 位暂 停洗 涤 反 转15s3s暂 停排 水15s3s且 小 循 环 满 20次脱 水 ,排 水报 警低 水 位60s且 大 循 环 满 3次停 机5s60s且 大 循 环3s且 小 循 环未 满 20次未 满 3次小循环 大循环运 行图 2 洗衣机流程图三.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或 PC I/O 接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。 2.选择电气元件，编制电气元件明细表。3.设计操作面板电器元件布置图。4.上机调试程序。5.编写设计说明书。前 言这个课程设计是我校自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性实验教学环节，是实现理论知识与实际生活相结合的重要手段。我的课程设计是做基于 PLC 控制的洗衣机电气控制系统，它是在我们学习 PLC编程及应用这门课后对我们所学习的理论知识与实际生活联系的一次检验。在这次课程设计中所使用的是西门子公司生产的 S7-200PLC 来实现对洗衣机控制系统的控制。在这份课程设计是以洗衣机的工作原理和硬件结构为基础，以实现洗衣机控制要求为重点来写的。在这份课程设计中首先第 1 章概述中介绍了洗衣机的基础知识简介及控制要求；第 2 章洗衣机控制系统方案的选择中介绍了继电器控制方案、单片机控制方案、PLC 控制方案的优缺点及这次课程设计为什么选择用 PLC 控制方案；在第 3、4 章对洗衣机控制系统软、硬件的设计进行了详细说明；第 5 章则是对第 4 章所设计出的控制系统软件部分的调试。目 录第 1 章 洗衣机控制系统概述 .11.1 洗衣机的用途及基本组成结构 .11.2 控制要求 .2第 2 章 控制方案论证 .32.1 继电器控制方案 .32.2 单片机控制方案 .32.3 PLC 控制方案 .42.4 结论 .5第 3 章 控制系统硬件设计 .63.1 电动机控制线路的设计 .63.1.1 电动机控制线路电器元件的选择 .63.1.2 电动机控制线路原理图设计 .73.2 PLC 控制系统设计 .83.2.1 PLC 的 I/O 口分配 .83.2.2 PLC 的定时/计数器说明 .93.3 PLC 外部接电路设计 .10第 4 章 控制系统软件设计 .114.1 洗衣机工作过程顺序功能图设计 .114.2 洗衣机控制程序设计 .12第 5 章 控制系统调试 .155.1 仿真软件调试步骤 .155.2 洗衣机控制系统系统的仿真调试 .15结束语 .16参考文献 .17致 谢 .18附 录 .19电气信息学院课程设计评分表 .231第 1章 洗衣机控制系统概述1.1洗衣机的用途及基本组成结构自动洗衣机就是将洗衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好 N 个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由蜂鸣器发出响声。洗衣机的结构如图1.1 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低水位开关排水口内桶外桶波盘洗涤电机图 1.1 自动洗衣机示意图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。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶2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。1.2 控制要求PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（1） 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。（2）当水位到达高水位后开始洗涤。（3）洗涤时，正转 15 秒后暂停，暂停 3 秒后开始反转洗涤，反转洗涤 15 秒后暂停，暂停 3 秒。（4） 若没完成正、反洗 3 次，则返回到从正洗开始的动作，若