机电传动课设-全自动洗衣机

1、学 号： 课 程 设 计题 目洗衣机的PLC控制系统设计学 院专 业班 级姓 名指导教师2013年7月5日II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。PLC是专门应用手工业现场自动控制装置，在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PLC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

2、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。本文基于S7-300PLC，结合编程软件STEP7-V5.5和仿真软件S7-Plcsim完成了洗衣机PLC系统的程序设计以及设计系统的仿真，给出了一套洗衣机PLC系统的设计方案。并依据仿真，验证了系统的可行性。关键词：PLC 全自动洗衣机 S7-300仿真目录摘要I一、全自动洗衣机控制系统的控制要求11.1 全自动洗衣机的工作原理11.2 设备控制要求1二、全自动洗衣机控制系统分析22.1 控制系统构成图22.2 I/O分析3三、全自动洗衣机控制系统程序设计和调试33.1 软件选择33.2 程序的流程图、构成和相关设置33.2.1 程序

3、流程图33.2.2 程序的构成53.2.3 程序的下载、安装和调试5四、全自动洗衣机控制系统PLC程序64.1 地址分配64.2 源程序设计74.2.1 辅助继电器程序设计74.2.2 计数器程序设计94.2.3 定时器程序设计104.2.4 进水程序设计124.2.5 洗涤程序设计124.2.6 排水程序设计134.2.7 脱水程序设计144.2.8 报警程序设计14总结16参考文献16附录：17一、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1-1所示：图1-1 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

4、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如图1-2所示，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

5、开，将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘正、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。图1-2 全自动洗衣机实物图洗衣机必须具有如下功能： 水位控制：高水位、中水位和低水位3档； 洗涤方式：标准洗涤和快速洗涤3种； 标准洗涤过程为：进水洗涤（正转3s，反转2s，停1s，200次）排水（20s）脱水（10s）停止，循环3次； 快速洗涤过程为：进水洗涤（正转3s，反转2s，停1s，200次）排水（20s）脱水（10

6、s）停止，循环2次。 此外，还要求可以按下排水按钮以实现手动排水；按停止按钮可实现手动停止进水、排水、脱水及报警。二、全自动洗衣机控制系统分析2.1 控制系统构成图 控制系统图如图2-1所示。图2-1 全自动洗衣机控制系统图2.2 I/O分析 分析系统控制图可以知道，输入口有：启动，停止，高水位选择，中水位选择、低水位选择，高水位检测，中水位检测，低水位检测，标准工作模式选择，快速工作模式选择，手动排水按钮总共11个。输出口有：进水电磁阀，排水电磁阀，正转电磁继电器，反转电磁继电器，脱水桶离合器，报警开关共6个。三、全自动洗衣机控制系统程序设计和调试3.1 软件选择编程软件采用西门子公司为其生

7、产的PLC而设计的编程软件STEP7-V5.5，仿真软件为S7-Plcsim。3.2 程序的流程图、构成和相关设置3.2.1 程序流程图 (1) 自动运行流程图自动运行流程图如图3-1所示。图3-1 自动运行流程图（2）手动运行流程图手动运行流程图如图3-2所示。图3-2 手动运行流程图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，可以手动进行停止和排水。3.2.3 程序的下载、安装和调试在使用STEP7-V5.5进行程序编写过程时，可以随时将程序下载到S7-Plcs

8、im中进行软件仿真，验证是否满足设计要求。经仿真软件验证能够实现所要求的功能后，可以将程序下载到PLC硬件中进行调试，测试各输出能否达到最终的设计要求，若能达到要求，则本次设计圆满成功，若不能实现相关功能，则分析原因，总结经验。四、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）、高水位浮球开关、中水位浮球开关、低水位浮球开关、模式选择开关（标准模式、快速模式）、手动排水开关共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

9、和反转继电器，所以输出点应该有6个。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水位选择按钮(高水位)I0.3水位选择按钮(中水位)I0.4水位选择按钮(低水位)I0.5高水位浮球开关I0.6中水位浮球开关I0.7低水位浮球开关I1.0标准模式选择按钮I1.1快速模式选择按钮I1.2手动排水开关表4-1 输入地址分配输出地址对应的外部设备Q4.0进水电磁阀Q4.1排水电磁阀Q4.2洗涤电动机正转继电器Q4.3洗涤电动机反转继电器Q4.4脱水桶Q4.5报警器表4-2输出地址分配4.2 源程序设计4.2.1 辅助继电器程序设计在本程序中，辅助继电器的功能如下表所示：辅助继电器功能

10、M0.0启动标志M0.1停止标志M0.2高水位选择标志M0.3中水位选择标志M0.4低水位选择标志M0.5水位到达标志M0.6模式选择指示表4-3 辅助继电器的功能 辅助继电器线圈的梯形图如下所示：图4-1 启动标志图4-2 停止标志图4-3 高水位选择标志图4-4 中水位选择标志图4-5 低水位选择标志图4-6 水位到达标志图4-7 模式选择指示4.2.2 计数器程序设计计数器的功能分配如下表计数器功能C0洗涤计数（200次）C1快速模式计数C2标准模式计数表4-4 计数器的功能计数器的的线圈梯形图如下：图4-8 洗涤次数计数图4-9 模式计数4.2.3 定时器程序设计定时器功能如下表：定时

11、器功能T0正转3s计时T1反转2s计时T2停1s计时T3排水20s计时T4脱水10s计时表4-5 定时器功能定时器线圈梯形图如下：图4-10 正转计时图4-11反转计时图4-12 停计时图4-13 排水计时图4-14 脱水计时4.2.4 进水程序设计在自动运行情况下,按下启动按钮或者脱水完毕,而且洗衣大循环未到模式设定次数（标准模式为3次，快速模式为2次）时,开始进水,当水位到设定水位后停止进水,进入洗衣过程，当停止按钮按下时立即停止进水。它的梯形图如图4-15所示。图4-15 进水梯形图4.2.5 洗涤程序设计进水到设定水位后，开始洗衣，先正转3s，然后反转2s，再停1s，这样循环200次后

12、进入排水过程。所对应的梯形图如图下图所示。图4-16 正转图4-17 反转图4-18 停1s4.2.6 排水程序设计洗衣过程完毕后，进入排水过程。排水20s后停止排水。或者在手动运行状态下闭合手动排水开关，开始排水，断开开关，停止排水。所对应的梯形图如图4-19所示。图4-19 排水梯形图4.2.7 脱水程序设计排水结束后，开始脱水，脱水10s后停止脱水。脱水完成后判断整个洗衣过程是否完成，若完成，停止并报警，若未完成，则进水进行洗一次循环洗涤。所对应的梯形图如图4-20所示。图4-20 脱水梯形图4.2.8 报警程序设计洗衣大循环结束后，开始报警，等待手动结束报警，这样整个洗衣过程结束。所对

13、应的梯形图如图4-21所示.图4-21 洗完报警梯形图总结 这次课程设计是基于S7-300PLC编程的，这个与我们在课堂上学习的S7-200PLC稍有些不同。最主要的区别是两款软件的模块图形有所不同，这使得我们在设计程序时不能一步到位，而只能先用S7-200设计出程序草图，然后根据S7-300中具有相应功能的模块的用法修改好电路图，然后进行仿真验证。或者是直接学习S7-300软件的编程，然后直接设计程序。不管是哪一种方法，我们都在在这个过程中更进一步的了解了西门子PLC的编程方法与技巧，这为我们以后学习其他类型的PLC打下了坚实的基础，相信在本次课程设计之后，PLC技术将逐渐成我的一项技能。参

14、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,2004. 5 赵先仲.机电系统设计M.机械工业出版社,2004.附录：STL语句Network1：启动信号 A( O I 0.0 O M 0.0 ) AN I 0.1 = M 0.0Network2：停止信号 A( O I 0.1 O M 0.1 ) AN I 0.0 = M 0.1Network3：模式选择 A( O I 1.1 O

15、 M 0.6 ) AN I 1.0 AN M 0.1 = M 0.6Network4：高水位选择 A( O I 0.2 O M 0.2 ) AN I 0.3 AN I 0.4 AN M 0.1 = M 0.2Network5：中水位选择 A( O I 0.3 O M 0.3 ) AN I 0.2 AN I 0.4 AN M 0.1 = M 0.3Network6：低水位选择 A( O I 0.4 O M 0.4 ) AN I 0.2 AN I 0.2 AN M 0.1 = M 0.4Network7：进水 A( A M 0.2 AN I 0.5 O A M 0.3 AN I 0.6 O A M

16、 0.4 AN I 0.7 ) A C 1 A C 2 AN Q 4.3 AN Q 4.4 AN M 0.1 = Q 4.0Network8：水位判断 A( A M 0.2 A I 0.5 O A M 0.3 A I 0.6 O A M 0.4 A I 0.7 ) AN M 0.1 = M 0.5Network9：正转 A M 0.5 AN T 0 AN I 0.1 A C 0 = Q 4.1Network10：反转 A T 0 AN T 1 AN I 0.1 A C 0 = Q 4.2Network11：计数200次 A T 2 CD C 0 BLD 101 A Q 4.0 L C#200

17、S C 0 NOP 0 NOP 0 NOP 0 NOP 0Network12：排水 A( O M 0.5 O Q 4.3 ) AN C 0 AN T 3 AN M 0.1 O I 1.2 = Q 4.3Network13：脱水 A T 3 AN T 4 AN M 0.1 = Q 4.4Network14：大循环 A T 4 = L 20.0 A L 20.0 A M 0.6 CD C 1 BLD 101 A I 0.0 L C#2 S C 1 NOP 0 NOP 0 NOP 0 NOP 0 A L 20.0 AN M 0.6 CD C 2 BLD 101 A I 0.0 L C#3 S C 2 NOP 0 NOP 0 NOP 0 NOP 0Network15：报警 A( ON C 1 ON C 2 )