基于S7-200的全自动洗衣机课程设计讲解

1、南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 摘要 本次课程设计根据自动洗衣机的工作原理和结构，利用 S7-200可编程控制器 PLC 实 现控制，对全自动洗衣机的控制系统进行了全面的理论分析，通过本系统的设计，对西门 子 S7-200系列 PLC 的特点有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了西门子 S7-200 系列 PLC 的特点，对按钮，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。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，设计了流程及程序，对按钮、继电器、开关、等其它一些输入 / 输出点进行控制，

2、 实现了洗衣机洗衣过程的自动化。 由于洗涤、排水、脱水的时间均由 PLC 内计数器进行控制，所以只要改变计数器参数就可以改变时间。具有智能化程度高、安全 可靠、方便、灵活等特点。 关键词 ：PLC；全自动洗衣机； 程序控制；器 继电器。 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 目录 第 1 章 绪论 3 第 2 章 课程设计的设计指标 4 第 3 章 课程设计的设计步骤 5 3.1 课程设计的要求 5 3.2 课程设计的工艺过程 5 3.3 课程设计的主电路 6 3.4 课程设计的控制电路 7 第 4 章 课程设计的硬件设计 8 4.1课程设计的 PLC 选型8 4.2课程设计的 I

3、/O 分配8 4.3课程设计的 PLC 接线图9 第 5 章 课程设计的软件设计 10 5.1 课程设计的流程图 10 5.2 课程设计的程序编制 10 第 6 章 结论及体会 14 参考文献 25 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 第 1章 绪 论 洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电 器。在工业生产中的应用也十分广泛，本课题在于工业用洗衣机的研究，工业洗衣机适用 于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣 物。工业用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域，满足大容量的洗衣要求。 但是传统的基于继

4、电器的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣 机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。而随着PLC 技术的发展， 用 PLC 作为控制器， 就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求， 并且控制方式灵活多 样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由 初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。 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。 通过

5、PLC课程设计，进一步掌握 PLC的原理和系统设计方法。培养和锻炼应用 PLC的 能力。为今后实际应用和设计 PLC系统打下良好的基础。 要求了解 PLC控制系统设计的全过程，熟悉 PLC系统设计的相关内容，掌握系统的方 法和步骤。主要包括：系统工艺过程和控制要求；系统分析和方案论证、系统功能图；硬 件设计、程序设计；系统的调试步骤和方法。完成一个小型系统上位机和下位机的设计。 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 第 2 章 课程设计指标 该全自动洗衣机的设计要求可以用流程图来表示。 PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。启动时开始进水，水满（即水位达 到高水位）时停止

6、进水并开始正转洗涤。正转洗涤 15S后暂停，暂停 3S 后开始反洗涤。 反转 15S后暂停，暂停 3S后，若正、反洗涤未满 3 次，则返回从正洗涤开始的动作；若 正、反洗涤满 3 次时，则开始排水。排水水位若降到低水位时，开始脱水并继续排水。脱 水 10S即完成一次从进水到脱水的工作过程。未完成 3 次大循环，则返回从进水开始的全 部动作，进行下一次大循环；若完成了 3 次大循环，则进行洗完报警。报警 10S结束全部 过程，自动停机。 此外，还要求可以按排水按钮以实现手动排水；按停止按钮以实现搬运，停止进水、 排水、脱水及报警。 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 第 3章 课程

7、的设计步骤 3.1 课程的要求 （1）PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。 （2）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。 （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 , 一个小的循环结束。 （4）若小循环未完成 3 次，则返回从正转洗涤开始的动作，循环完成了 3次后，则开始 排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水 10 秒即完成一次从进水到 脱水的工作循环过程，一个大的工作循环。 （5）若大循环未完成 3 次，则返回从进水开始的全部动作，循环完成了 3次后，则进行 （ 6）

8、报警 10 秒结束全部过程，自动停机。 （ 7） 此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。 3.2 课程的工艺过程 按下启动按钮， I0.0接通，Q0.0接通并自锁， Q0.0接通，进水电磁阀打开， 开始进水。 到高水位时， I0.3接通， I0.3 常闭触点断开， Q0.0断开，进水电磁阀关闭，进水停止； Q0.1 接通，电动机正转 （15S）,正转洗涤，同时 T38 开始计时， T38 计时到， T38 常闭触点 断开， Q0.1断开，正洗结束； T38常开触点闭合， M0.0 进行自锁， T42开始计时， T42计 时到， T42常开触点闭合， Q0.2接通

9、，反洗， T39开始计时。 T39计时到， T39常闭触点 断开， Q0.2断开，反洗暂停； T39常开触点闭合， M0.1 进行自锁， T43开始计时。 T43计 时到， T43 常开触点闭合， C50 计一次数； T43 常闭触点断开，使 T38、T42、T39、T43 复位， Q0.0又接通，重复进行以上从正洗开始的全部动作，直到 C50计满 3次数时， C50 常开触点接通，排水， Q0,3对 C50实现复位，准备下一次循环时再计数。 排水到低水位时， I0.4 接通， Q0.4接通，开始脱水（ 10S），T40 开始计时。 T40 计时 到，T40常闭触点断开，脱水完毕，停止排水和脱

10、水； T40常开触点接通， C51计一次数。 Q0.1 常闭触点闭合， Q0.0 又接通，重复进行从进水开始的全部动作，直到 C51 计满 3 次 数时， C51常闭触点断开， M0.0断开，停止洗涤； C51常开触点接通， Q0.5接通并自保， 报警。 C51 常开触点接通又使 C51复位， C51 常闭触点闭合，准备好下一次启动。 Q0.5常 开触点接通， T41开始计时。 T41计时到， T41常闭触点断开，停止报警。 运行中按停止按钮时， I0.1 常闭触点断开，则 M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5断开， 停止进水、排水、脱水及报警。 按排水按钮时， I0.2 常开触点

11、闭合，进行手动排水。 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 3.3 主电路 上图可知， KM1控制直流电动机正转； KM2控制直流电动机机反转 ;KM3 控制电动机转 动进行甩干脱水。 FU1是熔断器进行保护电路， FR是热继电器，热元件额定电流接近或略 大于电动机的额定电流，也是用来保护电路的。 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 3.4控制电路 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 第 4 章 课程的硬件设计 4.1 PLC 的选型 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

12、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 CPU221 CPU222 CPU224 CPU226 程序存储器 2048字节 4096字节 用户数据存储器 1024字节 2560字节 用户存储器类型 EEPROM 数据后备典型时间 50h 190h I/O 6 输入 4 输出 8 输入 6 输出 14输入 10输出 24 输入 16 输出 扩展模块数量 无 2个

13、7个 数字量 I/O 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 很据上表可知， 该全自动洗衣机控制系统 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。 4

14、.2 I/O 分配 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 5 个数 字输入点 6 个数字输出点，考虑余量后需要 7 个数字输入点 8 个输出点。 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 可编程序控制器 I/O 分配表 表 1. I/O 分配表 输入 输出 I0.0 启动按钮 Q0.0

15、进水电磁阀 I0.1 停止按钮 Q0.1 电动机正转接触器 I0.2 排水开关 Q0.2 电动机反转接触器 I0.3 高水位开关 Q0.3 排水电磁阀 I0.4 低水位开关 Q0.4 脱水电磁阀 Q0.5 报警蜂鸣器 4.3 PLC 接线图 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 第 5 章 软件设计 5.1 流程图 本课程设计的要求可以用流程图来表示，如下图所示。 全自动洗衣机动作流程图 5.2 程序的编制 10 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 11 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 12 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 13 南

16、京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计 第 6 章 结论及体会 回顾起此次 PLC课程设计，至今我仍感慨颇多，刚开始拿到题目，感觉很简单，从选 题到定稿，从理论到实践，在星期的时间里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很 多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学 到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识 是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正 为社会服务， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 在设计的过程中遇到问题， 可以说得是困难重重，这毕竟第一次做关于 P

17、LC的课程设计，难免会遇到过各种各样的问 题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻， 掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。 通过本系统的设计，我了解了 PLC基本逻辑指令的应用，知道怎样去设计一个 PLC应 用程序，也感觉得到了 PLC在控制方面的巨大优势和潜力，同时也更增强了我学好 PLC的 决心和信心。对全自动洗衣机的控制系统有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了 西门子 PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点设备进行控制，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

18、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 ,充分表其 实用性。 总结一个星期来的设计，体会如下： 第一：任何工作都的与人打交道，课程设计设计也不例外，这就需要我们充分的利用 好彼此的力量，充分的协作，针对设计中出现的问题，站在不同的角度分析问题，汇结大 家的意见，最终达成一致，发挥了团队精神。 第二：对待任何工作，责任心是必要的；这次毕业设计的体会，我收获至深。然更重 要的是，在责任心的驱使下，又该采用何种方法完成，采用何种