中北大学全自动洗衣机PLC控制系统

1、 中北大学机电传动控制课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 软件学院 专 业： 软件工程机电一体化方向 题 目： 家用全自动洗衣机PLC控制系统设计 指导教师： 赵俊生 职称: 副教授 2013年 12月 日摘 要随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用电器产品。洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。基于全自动洗衣机的应用日益广泛，可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，具有可靠性高，控制功能强，使用灵活方便等优点。特别是由PLC实现的控制系统，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，结构简单，抗干扰能

2、力强，运行稳定可靠，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活等，并且有完善的自诊断和显示功能，维修工作极为简单。本次设计利用西门子S7200PLC控制全自动洗衣机，实现了洗衣机的全自动注水、洗涤、排水、脱水、门开关保护、检测水位高中低、工作状态显示、显示洗涤剩余时间、完成报警等一系列功能。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

3、进行甩干。高、中、低浮球水位开关分别用来检测高、中、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。按下停止按钮洗衣机停止自动运行，需手动来完成排水、脱水。排水按钮用来实现手动排水。脱水按钮实现手动脱水。关键词：全自动洗衣机 西门子S7200 目录第1章PLC控制系统设计。1.1 plc特点。1.2 PLC控制系统设计的基本原则 。第2章全自动洗衣机PLC控制 。2.1 动作顺序 2.2 全自动洗衣机控制元件布置图 2.3 PLC输入/输出继电器地址分配2.4 I/O口连接图2.5 全自动洗衣机控制流程图2.6 全自动洗衣机控制自动运行功能图2.7 全自动洗衣机控制梯形图第1章 PLC控制系统设计 1.1

4、 PLC的特点1.1.1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路

5、及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。1.1.2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。1.1.3易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接

6、受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。1.1.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。1.1.5体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积

7、小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.2 PLC控制系统设计的基本原则 1.2.1 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。1.2.2. 保证PLC控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者

8、在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。1.2.3 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。1.2.4适应发展的需要

9、由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。第2章 全自动洗衣机PLC控制2.1动作顺序 该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、进排水电磁阀控制、脱水、门开关保护、检测水位高低、工作状态显示、显示洗涤剩余时间、完成报警等一系列工作，研究的具体内容包括：（1） 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、 低）水 位，自动关水（2）进水结束2秒后开始洗涤（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒（4）

10、如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒（5） 开始清洗，重复（1）（4），清洗两遍（6） 清洗完成，报警3秒并自动停机（7） 具有手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）（8）设有门开关保护，打开门后所有工作结束，关门后继续洗涤（9）洗衣机设有洗涤剩余时间显示、高低水位显示、工作过程指示2.2 全自动洗衣机控制元件布置图 2.3 PLC输入/输出继电器地址分配全自动洗衣机控制系统PLC输入输出继电器地址分配如下所示:输入电路器件输出电路器件I0.0启动按钮SB1Q0.0启动指示灯L1I0.1停止按钮SB2Q0.1注水电磁阀YV1I0.2低水位选择开关KB1Q0.2正转洗涤KM2I0.3中水位选择开关KB2Q0.3反转洗涤KM3I0.4高水位选择开关KB3Q0.4脱水电磁离合器YCI0.5低水位浮球开关SQ1Q0.5排水电磁阀YV2I0.6中水位浮球开关SQ2Q0.6注水指示灯L2I0.7高水位浮球开关SQ3Q0.7洗涤指示灯L3I1.0箱底水位检测开关SQ4Q1.0排水指示灯L4I1.1手动排水按钮SB3Q1.1脱水指示灯L5I1.2自动排水按钮SB4Q1.2蜂鸣器I1.3门开关SQ52.4 I/O口连接图全自动洗衣机控制系统选择S7-200系列PLC，型号为S7-200-CPU-226AD/DC/RELAY作为控制单元。S7-200-CPU-2