全自动洗衣机PLC控制系统设计.doc

全自动洗衣机PLC控制系统设计摘要：随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的洗衣机装置远远不能满足当前高度自动化的需要。是专门应用手工业现场自动控制装置，再系统软硬件上采用抗干扰措施当工作程序需要改变时，只需改变的内部程序，重新编程而无需对外围进行重新改动。在洗衣机领域，全自动洗衣机以其固有的优点还是赢得了很多的消费者的信赖，应用而生，它将是现在到未来的星星产品，所以有必要开发和改善现有的全自动洗衣机。应用最先进的科技技术 ，投入最少的资金，不仅会使厂家产品更具市场竞争力，而且现在plc价格也在下降，更易达到自动化控制，得到更多的赢得消费者的青睐。1. 全自动洗衣机控制系统的控制要求1.1 全自动洗衣机的工作原理 普通洗衣机的工作流程示意图如图1所示 图1 普通洗衣机工作流程图 洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水和脱水4个过程组成。在半自动洗衣机中，这4个过程分别用相应的按钮开关来控制。全自动洗衣机中，这4个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。自动洗衣机的进水、洗衣、排水和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。 1.2 设备控制要求全自动洗衣机控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。1.2.1 正常运行“正常运行”方式具体控制要求如下：（1）将水位通过水位选择开关设在合适的位置（高、中、低），按下“启动”按钮，开始进水，达到设定的水位（高、中、低）后，停止进水；（2）进水停止2s后开始洗衣；（3）洗衣时，正转5s ，然后反转5s ；（4）如此循环6次，总共60s后开始排水，排空后脱水3s ；（5）然后再进水，重复（1）（4）步，如此循环共2次；（6）洗衣过程完成，报警2s并自动停机。1.2.2 强制停止“强制停止”方式具体控制要求如下：（1）若按下“停止”按钮，洗衣过程停止，即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合；（2）可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。2 全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置2.1 控制系统构成图 2.1.1 控制系统图 控制系统图如图2所示。图2 全自动洗衣机控制系统图2.1.2 I/O地址分配 由于CPU模块有14点数字量输入，有10点数字量输出，所以不再需要输入/输出模块。采用I/O分配采用自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是I0.0 I1.2，输出端子对应的输出地址是Q0.0 Q1.1 。2.2 模块功能概述 CPU 模块采用西门子的CPU-224 (AC/DC继电器)模块，它控制着整个系统按照控制要求有条不紊地运行。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、数字量输入和输出模块。3. 全自动洗衣机控制系统程序设计和调试3.1 编程软件选择编程软件才用西门子公司为其生产的PLC而设计的编程软件STEP7-Micro/Win32 。3.2 程序的流程图、构成和相关设置3.2.1 流程图(1) 正常运行流程图正常运行流程图如图3所示。图3 正常运行流图（2）强制停止流程图强制停止流程图如图4所示。图4 强制停止流程图3.2.2 程序的构成这个程序有自动方式和手动方式两种。在自动方式下，PLC将运行已经设置好的程序和参数（适用于机械一切都工作正常的情况下）。在手动方式下是在紧急停止情况下，可以手动进行排水和脱水。3.2.3 程序的下载、安装和调试全自动洗衣机程序是由STEP7-Micro/Win32软件的指令完成，正常工作时程序存放在存储卡中，若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下，运行STEP7-Micro/Win32编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试，也可用编程器进行调试。4. 全自动洗衣机控制系统PLC程序4.1 地址分配这个控制系统的输入有启动按钮、停止按钮、水位选择开关（高水位、中水位、低水位）、手动排水开关、自动排水开关、高水位浮球开关、中水位浮球开关、低水位浮球开关、水排空浮球开关共11个输入点。外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、洗涤电动机、脱水桶、报警器共5个设备。但是由于洗涤电动机有正转和反转两个状态，分别对应正转继电器和反转继电器，所以输出点应该有6个。表1 输入地址分配输入地址对应的外部设备I0.0启动按钮I0.1停止按钮I0.2水位选择开关(高水位)I0.3水位选择开关(中水位)I0.4水位选择开关(低水位)I0.5手动排水开关I0.6手动脱水开关I0.7高水位浮球开关I1.0中水位浮球开关I1.1低水位浮球开关I1.2水排空浮球开关表2 输出地址分配输出地址对应的外部设备Q0.0进水电磁阀Q0.1排水电磁阀Q0.2洗涤电动机正转继电器Q0.3洗涤电动机反转继电器Q0.4脱水桶Q0.5报警器4.2 源程序 4.2.1 辅助继电器在本程序中，M0.0 是按下启动按钮的辅助继电器；M0.1 是判断洗衣机水位是否和设定水位不一致的辅助继电器；M0.2 是判断洗衣机水位是否和设定水位一致的辅助继电器；M0.3 是停止自动洗衣的辅助继电器。他的梯形图如图5。 图5 辅助继电器梯形图4.2.2 进水在正常情况下,按下启动按钮或者脱水完毕,而且洗衣大循环未到2次时,开始进水,当水位到设定水位后停止进水,等待2s后进入洗衣过程。在强制停止情况下，当停止按钮按下时立即停止进水。它的梯形图如图6所示。图6 进水梯形图4.2.3 洗衣进水到设定水位后，开始洗衣，先正转5s，然后再反转5s，这样循环6次后进入排水过程。所对应的梯形图如图7所示图7 洗衣梯形图4.2.4 排水洗衣过程完毕后，进入排水过程。水排空后停止排水。所对应的梯形图如图8所示。 图8 排水梯形图4.2.5 脱水水排空后，开始脱水，脱水3s后停止脱水。因为判断水排空是否在排水完毕后，所以要用到排水完毕辅助继电器。它的助记符程序为：M0.4所对应的梯形图如图9所示。 图9 脱水梯形图4.2.6 洗完报警洗衣大循环2次后，开始洗完报警过程，3s后停止报警，这样整个洗衣过程结束。所对应的梯形图如图10所示. 图10 洗完报警梯形图 5 总结 通过这次PLC课设让我成长了很多，它不仅锻炼了我的动手能力，同时使我对与其相关的知识更加加深了了解，我不仅更加了解了PLC编程方法与工作原理，也学会如何去分析编程程序，并能尝试自己去编程，从中学到了不少东西。我们是三人一组做的全自动洗衣机课题，虽然我们有时为一个问题争吵辩论，但是我们乐在其中，毕竟这也是加快进步的一种方式，课设以前感觉PLC程序特别复杂，不过通过这次实践，通过和同学的交流，自己去图书馆查书，现在想想，其实也没我想的那么难。这真是一次宝贵的经验，感谢学校给我们这此机会，同时更加感谢各位指导老师对我们无私的帮助。参考文献 1 张国德,李红.PLC原理及应用M.机械工业出版社,2010. 2 王永华.现代电气及可编程控制技术M.北京航空航天大学,2002. 3 胡学林.可编程控制器应用技术M.高等教育出版社,2002. 4 张建民,等.机电一体化系统设计M.高等教育出版社