全自动洗衣机PLC课程设计.pdf

佛山科学技术学院课程设计用纸 1 摘摘要要 本文利用可编程控制器 PLC 实现了洗衣机的全自动控制 说明 了 PLC 控制的原理方法 特点及控制洗衣机的特色 文章在介绍 洗衣机结构的同时 对全自动洗衣机的控制系统进行分析 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对程序及其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 并实现了多 台控制 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 关关 键键 词词 PLC 全自动洗衣机 控制 佛山科学技术学院课程设计用纸 2 目录目录目录目录 1 设计任务分析 3 2 全自动洗衣机总体方案的设计 3 2 1 洗衣机的工作方式 3 2 2 全自动洗衣机设计的主要内容 3 2 3 全自动洗衣机设计的具体要求 4 3 全自动洗衣机面板布置图及功能分析 4 3 1 全自动洗衣机面板布置 4 3 2 全自动洗衣机的功能分析 5 3 3 各状态下部分输出器件动作关系 5 4 硬件电路设计 6 5 软件系统设计 7 5 1 I O 端口分配 8 5 2 I O 端口接线图 8 6 全自动洗衣机的动作流程图 9 7 程序调试 13 7 1 部分调试 13 7 2 系统整体调试 21 8 设计体会 24 参考文献 26 附录 全自动洗衣机 PLC 控制程序 27 佛山科学技术学院课程设计用纸 3 1 1 设计任务分析 设计任务分析 全自动洗衣机因操作方便 节省人力和资源 有多种功能可 自主选择等优点 现在已得到了普遍的应用 全自动洗衣机主要 是通过 PLC 程序为核心进行控制 主要是通过点击的运转来带动 洗衣机波轮工作 为了使洗衣机安装程序正常运转 再次加入了 水位开关 洗涤选择开关 漂洗选择开关等 通过各种开关组成 控制电路 来控制电动机 进水电磁阀 排水电磁阀及蜂鸣器的 电压输出 使洗衣机实现程序运转 从而达到洗衣的目的 2 2 全自动洗衣机总体方案的设计 全自动洗衣机总体方案的设计 2 12 1 洗衣机的工作方式洗衣机的工作方式 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 用于脱水 内 桶的周围有很多小孔 使内外桶的水流相通 洗衣机的进水和排 水分别有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 将水由外桶排除到机外 洗涤的正转 反转 由洗涤电动机拖动波轮正 反转来实现 洗涤和清漂时 脱水桶 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 中 低水位开关分别检测洗衣桶内的 高 中 低水位 按所需要功能悬着洗涤方式 洗涤过程和水位 后 按启动按钮 洗衣机按所选择的要求进行洗涤 过程完成后 声响报警停止工作 2 22 2 全自动洗衣机设计的主要内容全自动洗衣机设计的主要内容 本洗衣机具有两种洗涤方式 标准洗和轻柔洗 标准洗可以 佛山科学技术学院课程设计用纸 4 选择全程洗 洗涤 清漂 脱水全过程 清漂洗 清漂和脱水过 程 脱水中任意一种 轻柔洗只能为全程洗 每种洗涤方式有高 中 低三种水位供选择 洗涤过程中只能改变水位 而不能改变 已选择的洗涤程序 2 32 3 全自动洗衣机设计的具体要求全自动洗衣机设计的具体要求 1 按下电源按钮 系统默认标准全程洗涤洗 中水位 2 根据所需要求进行水位选择 洗涤程序选择和洗涤方式 选择 3 按下启动按钮 洗衣机按照所选择的方式进行洗涤 4 水位选择要求按动水位按钮一次 进行一次水位选择 按照高 中 低循环式选择 某个水位被选择时 对应水位指示 灯点亮 5 洗涤程序选择要求按动一次程序选择按钮 进行一次选 择 按照全程洗 清漂洗 脱水循环式选择 对应的指示灯点亮 6 洗涤方式序选择要求按动一次程序选择按钮 进行一次 选择 按照标准洗 轻柔洗循环式选择 对应的指示灯点亮 7 如清漂过程中 清漂指示灯断续点亮 显示系统处于清 漂过程中 清漂过程结束 清漂指示灯熄灭 洗涤过程 脱水过 程与此相同 8 洗衣过程中 按下启动 暂停按钮 暂停洗衣 再按启 动 暂停按钮 系统从暂停点处开始运行 洗衣过程中按下电源开 关按钮 系统复位并断开电源 3 3 全自动洗衣机面板布置图及功能分析 全自动洗衣机面板布置图及功能分析 3 13 1 全自动洗衣机面板布置全自动洗衣机面板布置 全自动洗衣机面板布置图如图 3 1 所示 佛山科学技术学院课程设计用纸 5 高 中 低 洗 涤 清 漂 脱 水 标 准 轻 柔 水位SB2程序选择SB3方式选择SB4启动 暂停SB1电源开 关SB0 正 转 反 转高水 位 开 关 中 水位 开 关 低水 位 开 关 进 水 阀 排 水 阀 脱 水 阀 蜂 鸣 器 图 3 1全自动洗衣机面板布置图 3 23 2 全自动洗衣机的功能分析全自动洗衣机的功能分析 本洗衣机具有三种的功能选择 即水位选择 洗涤程序 洗衣 过程 选择和洗涤方式选择 三种不同形式选择的功能如下 水位选择 分别有高 中 低三种水位 洗衣机水桶水位到达 所选择的水位时 相应的水位开关闭合 反之水位开关断开 洗涤程序选择 分为全程洗 洗涤 清漂 脱水全过程 清 漂洗 清漂和脱水过程 脱水三种 洗涤方式选择 分标准洗和轻柔洗两种 标准洗和轻柔洗的不 同在于 一是在洗涤 清漂 脱水各过程中所需时间不同 二是 标准洗可以选择全程洗 清漂洗 脱水中任意一种 轻柔洗只能 为全程洗 3 33 3 各状态下部分输出器件动作关系各状态下部分输出器件动作关系 洗衣过程中 各状态与部分输出器件的关系如图 3 2 所示 佛山科学技术学院课程设计用纸 6 表 3 2各状态下部分输出器件动作关系 进 水 电 磁阀 排 水 电 磁阀 脱 水 电 磁阀 电 动 机 正 转 接 触器 电 动 机 反 转 接 触器 报 警 蜂 鸣器 进水ONOFFOFFOFFOFF 洗 涤 正 转 OFFOFFOFFONOFFOFF 洗 涤 反 转 OFFOFFOFFOFFONOFF 清 漂 正 转 OFFOFFOFFONOFFOFF 清 漂 反 转 OFFOFFOFFOFFONOFF 排水OFFONOFFOFFOFFOFF 脱水OFFONONONOFFOFF 结 束 报 警 OFFOFFOFFOFFOFFON 4 4 硬件电路设计 硬件电路设计 硬件电路图如图 4 1 所示 佛山科学技术学院课程设计用纸 7 图 4 1硬件电路设计 5 5 软件系统设计 软件系统设计 佛山科学技术学院课程设计用纸 8 5 15 1 I OI O 端口分配端口分配 输入端的 I 0 端口分配如图 5 1 所示 输出端 I O 端口分配 如图 5 2 所示 表 5 1输入端 I 0 端口分配 名称功能I O 编号名称功能I O 编号 SB0电源开 关 按钮 X00SB4洗涤方式 选择按钮 X04 SB1启动 暂停 按钮 X01SQ1高水位开 关 X05 SB2水位设置 按钮 X02SQ2中水位开 关 X06 SB3程序选择 按钮 X03SQ3低水位开 关 X07 表 5 2输出端 I O 端口分配 名称功能I O 编号名称功能I O 编号 KM1电动机正 转接触器 Y00HL2中水位指 示灯 Y07 KM2电动机反 转接触器 Y01HL3低水位指 示灯 Y10 YV1进水电磁 阀 Y02HL4洗涤指示 灯 Y11 YV2排水电磁 阀 Y03HL5清漂指示 灯 Y12 YV3脱水电磁 阀 Y04HL6脱水指示 灯 Y13 5 25 2 I OI O 端口接线图端口接线图 I 0 端口接线图如图 5 3 所示 佛山科学技术学院课程设计用纸 9 图 5 3I 0 端口接线图 6 6 全自动洗衣机的动作流程图全自动洗衣机的动作流程图 洗衣机全过程流程图如图 6 1 所示 佛山科学技术学院课程设计用纸 10 图 6 1 洗衣全过程流程图 开始 停机 起动 按照选择方式洗涤 起动 选择洗涤方式洗涤程序水位 起动 工作完成报警 按照标准方式最后脱水 标准 2min 轻柔 1min 按照选择方式清漂 标 准 洗 涤 全 程 洗 涤 清漂加脱 水 N Y Y N N 佛山科学技术学院课程设计用纸 11 洗衣机洗涤过程流程图如图 6 2 所示 图 6 2 洗涤过程流程图 进水 到达选择水位 电机正转 标准 8s轻柔 3s 电机停止 2s N Y 电机反转 标准 8s轻柔 3s 电机停止 2s 洗涤标准时间到 标 准 10min 轻柔 6min 排水 时间 到达 低水位再拖延 5s 洗涤过程脱水 30s 佛山科学技术学院课程设计用纸 12 洗衣机清漂过程流程图如图 6 3 所示 图 6 3 清漂过程脱水 进水 清漂反转 标准 8s轻柔 3s 到达选择水位 清漂正转 标准 8s轻柔 3s 电机停止 2s 清漂过程脱水 30s 电机停止 2s 排水 排水时间 到达 低水位后再延时 5s 清漂时间到 标准 5min 轻柔 2min 脱水次数 等于 1 最后过程脱水 Y N Y N 佛山科学技术学院课程设计用纸 13 7 7 程序调试 程序调试 7 17 1 部分调试部分调试 7 1 1 电源开 关 电源开 关控制程序如图 7 1 所示 图 7 1电源开 关控制程序 如图 7 1 按下电源开 关按钮 产生一个上升沿微分输出 M10 并同时对所有计数器 所有状态 所有指示灯 主控开关复位 采用二分频电路原理 后接主控电路 M12 用于洗衣机工作完成断 开电源 7 1 2 启动 暂停 启动 暂停控制程序如图 7 2 所示 图 7 2启动 暂停控制程序 佛山科学技术学院课程设计用纸 14 如图 7 2 按下启动 暂停按钮 产生一个上升沿微分输出 M21 采用二分频电路原理 后接主控电路一级嵌套 N1 7 1 3 水位选择和进水 水位选择和进水控制程序如图 7 3 所示 图 7 3水位选择和进水控制程序 佛山科学技术学院课程设计用纸 15 如图 7 3 此模块采用一级嵌套 主控开关 M17 接通 此时计 数器 C0 的值为 0 K1 C0 M0 为 ON 中水位指示灯 0N 高 低水 位指示灯 OFF 符合设计要求默认中水位 按下一次水位选择按钮 C0 为 1 K1 C0 M1 为 ON 低水位指示灯亮 高 中水位指示灯 OFF 再按一次水位选择按钮 C0 为 2 K1C1 M3 为 ON K1 C2 M5 为 ON 标准洗指示灯 ON 轻柔洗指示灯 OFF 洗涤洗指示灯 ON 清漂洗指示灯 OFF 脱水指示灯 OFF 符合设计 佛山科学技术学院课程设计用纸 17 要求默认标准洗 全程洗 按下洗涤方式选择按钮 C0 为 1 K1 C0 M4 为 ON 标准洗 指示灯 OFF 轻柔洗指示灯 ON 洗涤洗指示灯 ON 清漂洗指示灯 OFF 脱水指示灯 OFF 符合设计要求循环式选择和轻柔洗只能为 全程洗 洗衣机工作后 M14 M15 自锁 洗涤方式选择按钮无效 程 序选择按钮无效 符合设计要求 7 1 5 洗涤过程指示灯闪烁 洗涤过程指示灯闪烁控制程序如图 7 5 所示 图 7 5洗涤过程指示灯闪烁控制程序 如图 7 5 当洗涤过程开始 主控开关 M18 得电 定时器 T20 和 T21 形成 0 5 秒震荡电路 使洗涤指示灯闪烁 当洗涤过程结 束 主控开关 M18 失电 洗涤指示灯停止闪烁 7 1 6 清漂过程指示灯闪烁 清漂过程指示灯闪烁控制程序如图 7 6 所示 佛山科学技术学院课程设计用纸 18 图 7 6清漂过程指示灯闪烁控制程序 如图 7 6 当清漂过程开始 主控开关 M19 得电 定时器 T22 和 T23 形成 0 5 秒震荡电路 使清漂指示灯闪烁 当清漂过程结 束 主控开关失电 清漂指示灯停止闪烁 7 1 7 脱水过程指示灯闪烁 脱水过程指示灯闪烁控制程序如图 7 7 所示 图 7 7脱水过程指示灯闪烁控制程序 如图 7 7 当脱水过程开始 主控开关 M20 得电 定时器 M24 和 M25 形成 0 5 秒震荡电路 使脱水指示灯闪烁 当脱水过程结 束 主控开关失电 脱水指示灯停止闪烁 7 1 8 洗涤过程电机正转 停 反转 停循环 洗涤过程电机正转 停 反转 停循环如图 7 8 所示 佛山科学技术学院课程设计用纸 19 图 7 8洗涤过程电机正转 停 反转 停循环控制程序 图 7 8 状态 S21 为洗涤过程电动机正转 停 状态 S22 为洗 涤过程电动机反转 停 清漂过程状态电机正转 停 反转 停与此 类似 状态分别为 S26 和 S27 执行完 S22 状态跳转回 S21 状态 如此循环 当洗涤时间到 佛山科学技术学院课程设计用纸 20 即计数器得电 将不再跳转回 S21 状态 清漂过程与此类似 7 1 9 排水到达低水位延时过程 排水到达低水位延时过程控制程序如图 7 9 所示 图 7 9排水到达低水位延时过程控制程序 图 7 9 此状态 S23 为洗涤过程排水到达低水位延时 清漂过 程与此类似 排水到达低水位再延时 5s 7 1 10 最后脱水过程 最后脱水过程控制程序如图 7 10 所示 图 7 10最后脱水过程控制程序 图 7 10 状态 S30 为最后过程脱水 排水电磁阀 ON 脱水电 佛山科学技术学院课程设计用纸 21 磁阀 ON 电机正转带动洗衣机内桶脱水 洗涤过程脱水和清漂过 程脱水与此类似 分别为状态 S24 和状态 S29 7 1 11 工作完成报警 停止工作 工作完成报警 停止工作如图 7 11 所示 图 7 11工作完成报警 停止工作控制程序 如图 7 11 洗衣机工作完成报警为状态 S31 定时器 T18 和 T19 形成 0 5 秒震荡电路 使蜂鸣器断续接通 计数 10 次后计数 器 C7 得电 M12 得电 断开电源 7 27 2 系统整体调试系统整体调试 7 2 1 标准全程洗过程调试 佛山科学技术学院课程设计用纸 22 按下电源开关 SB0 X0 默认为标准洗 中水位 全程洗 洗 涤洗 此时中水位指示灯 HL2 Y7 亮 洗涤指示灯 HL4 Y11 亮 标准洗指示灯 HL7 Y14 亮 按下启动 暂停开关 SB1 X1 进 水电磁阀打开 洗衣机开始进水 首先到达低水位 低水位开关 SQ3 X7 得电 然后到达中水位 中水位开关 SQ2 X6 得电 进 水电磁阀关闭 停止进水 电动机正转 8s 停 2s 反转 8s 停 2s 如此循环 10 分钟后排水电磁阀打开 开始排水 到达低水 位后 延时 5s 脱水电磁阀打开 进入洗涤过程脱水 30s 洗涤脱水结束后将进入清漂过程 进水电磁阀打开 到达中 水位后 电机正转 8s 停 2s 反转 8s 停 2s 如此循环 5 分钟 后排水电磁阀打开 开始排水 到达低水位后延时 5s 后判断脱水 次数是否等于 1 不等于 1 进入脱水状态 脱水 30s 再次清漂 等 于 1 就进入最后过程脱水 最后过程脱水 2min 脱水工作完成后 蜂鸣器报警 10 次 然后自动断开电源并复位 符合设计要求 7 2 2 标准清漂洗过程调试 运行情况与标准全程洗的清漂过程 脱水过程相同 符合设计 要求 7 2 3 标准脱水过程调试 运行情况与标准全程洗的脱水过程相同 符合设计要求 7 2 4 轻柔洗过程调试 按下电源开关 再按下洗涤方式选择按钮 选择轻柔洗 轻柔 洗指示灯 HL8 Y15 亮 此时按程序选择按钮无效 符合轻柔洗 只能为全程洗的设计要求 轻柔洗过程与标准全程洗过程类似 所不同的是正转 3s 停 2s 反转 3s 停 2s 洗涤 6min 清漂 2min 最后脱水 1min 符合设计要求 佛山科学技术学院课程设计用纸 23 7 2 5 水位功能设置调试 按下电源开关 默认中水位指示灯亮 第一次按下水位设置 按钮 低水位指示灯亮 第二次按下水位设置按钮 高水位指示 灯亮 第三次按下水位设置按钮 中水位指示灯亮 符合循环式 选择的设计要求 洗衣过程中 排水和脱水状态禁止进水 按水 位设置按钮 若选择水位高于此时水位将进水 到达选择水位停 止进水 若选择水位低于此时水位则不进水 符合在洗衣过程中 按水位按钮都有效 除排水和脱水状态外 洗衣桶的水位低于现 选择的水位时将进水的设计要求 7 2 6 程序选择功能调试 按下电源开关 默认标准全程洗 洗涤洗 洗涤指示灯 HL4 亮 第一次按下程序选择按钮 清漂指示灯亮 HL5 亮 第二次按 下程序选择按钮 脱水指示灯 HL6 亮 第三次按下程序选择按钮 洗涤指示灯亮 符合循环式选择 洗衣过程按此按钮无法选择 选择轻柔洗按此按钮无法选择 符合设计要求 7 2 7 洗涤方式选择功能调试 按下电源开关 默认为标准洗 标准洗指示灯 HL7 亮 第一 次按下洗涤方式选择按钮 轻柔洗指示灯 HL8 亮 第二次按下洗 涤方式选择按钮 标准洗指示灯亮 符合循环式选择的设计要求 洗衣过程按此按钮无法选择 符合设计要求 7 2 8 洗衣过程指示灯闪烁调试 按下电源开关 默认标准全程洗 按下启动开关 洗衣机进 入洗涤过程 洗涤指示灯闪烁 洗涤过程结束后 进入清漂过程 洗涤指示灯灭 同时清漂指示灯闪烁 清漂过程结束后 进入最 后脱水过程 清漂指示灯灭 同时脱水指示灯闪烁 最后脱水过 佛山科学技术学院课程设计用纸 24 程结束后 脱水指示灯灭 符合设计要求 7 2 9 启动 暂停功能测试 按下电源开关 按下启动 暂停按钮 洗衣机工作 此时按下 启动 暂停按钮 电动机停止 进水电磁阀关闭 排水电磁阀关闭 排水电磁阀关闭 指示灯停止闪烁 面板显示选择的功能 再按 下启动 暂停按钮 从暂停点开始运行 符合设计要求 8 8 设计体会 设计体会 通过本次的课程设计 我发现要完完整整地完成一个项目比想 象中要难得多 虽然硬件电路都是现成的了 但是在编程的时候 遇到了很多问题 由于整个程序非常长 首先编写程序