林平娥毕业论文

1、日照职业技术学院 目 录第1章 前 言11.1设计内容 11.2 控制要求 1第2章 总体方案设计12.1 系统设计方案 12.2 系统硬件配置及组成原理1第3章 PLC控制系统设计 13.1 电动机主电路的设计 13.2 确定I/O数量，选择PLC类型 13.2.1 I/O数量的确定 13.2.2 PLC类型的选择 13.3 I/O点的分配与编号 13.4控制流程图 13.5 I/O接线图 13.6控制程序梯形图 13.7控制程序语句表 13.8程序调试1谢 辞 1参考文献 1 摘要介绍了采用可编程控制器作为核心控制部件的全自动洗衣机控制系统。介绍了洗衣机的结构，对全自动洗衣机的控制系统进行

2、了分析，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，设计了流程及程序，对按钮及其它一些输入/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，完成了进水系统、洗涤系统、排水系统、脱水系统、报警系统的设计，实现了强洗和柔和标准洗方式的选择，以及高低水位的选择。本系统的特点是，灵活的选用了检测系统，对洗衣的方式、洗衣时的水位和进、排水是否完成等进行检测，并把检测到的信号传递给PLC。由于洗涤，排水，脱水的时间均由PLC内计计时器控制，所以只要改变计时器参数就可以改变时间。具有智能化程度高、安全可靠、方便、

3、灵活等特点。由PLC做为中心控制器，来完成进水、洗涤、排水、脱水等洗衣的过程，实现其全自动功能。关键词：全自动洗衣机；PLC；控制系统 第1章 前言1.1设计内容利用西门子PLC的S7-200系列设计全自动洗衣机的控制系统。洗衣的方式（强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。当选择了一种洗衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。需要完成的内容：采用PLC控制,列出输入输出点分配表；画出PLC的输入输出设备的接线图；绘制功能流程图；利用STEP-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调

4、试。1.2控制要求具体操作过程见全自动洗衣机洗涤动作流程图。动作要求如下：1.洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。2.洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。3.脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。4.洗涤完成由蜂鸣器报警。5.洗衣机通过高水位限位检测ST3、低水位限位检测ST2、零水位限位检测ST1来检测水位的高度位置。水位选择由一个按钮完成。洗涤方式选择也由一个按钮完成。用四个LED发光二极管来指示当前的工况状态。 第2章 总体方案设计2.1 系统设计方案通常地，人们采用洗衣机来洗衣服需要经历洗涤、漂洗、排水、脱水等4个环节，而在

5、全自动洗衣机中，这样的一个过程全由PLC来完成。并且，全自动洗衣机需要其控制系统足够可靠，以避免洗衣机轻易出现故障。全自动洗衣机的简单工作过程如图2.1所示。其中，洗衣的方式（强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在人们将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。并且是必须选择的洗衣参数。当选择了一种洗衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。全自动洗衣机系统中，PLC主要完成以下功能：1检测功能（1）检测洗衣的方式：强洗或者是弱洗的选择。（2）检测洗衣时的水位：高水位或者是低水位的选择。（3）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。（4）检

6、测排水是否已经完成。2. 控制功能（1）控制进水、洗涤、排水、脱水等洗衣机的动作。（2）控制洗涤、脱水等的时间长短。（3）控制洗涤的次数。（4）控制在洗衣机完成一个动作后到下一个动作的准确转换。（5）控制完成洗衣时的信号提示。2.2 系统硬件配置及组成原理根据控制流程图，来实现功能。选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣机的控制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自动洗衣机系统中PLC主机型号的选择将在后面介绍。启动按钮用来控制全自动洗衣机开始工作，一般地，在用户在洗衣机内放入衣服，且已经准备好

7、开始洗衣服之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开始洗衣。停止按钮用来控制运行中的全自动洗衣机停止工作。在洗衣服的过程中，用户需要停止洗衣机，就可以直接按下停止按钮，洗衣机即会停止工作。高低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位高低，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统设定下的两个水位中的相对高一点的水位。反之则是低水位。强洗标准洗涤开关用来设置洗衣机洗衣服的模式，当选择强洗时，洗衣机自动按照强洗模式洗衣服。反之，选择弱洗洗模式。弱洗模式与强洗模式的 选择必须在用户一开始洗衣之前完成。高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了高水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将

8、高水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。低水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了低水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将低水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。同样零水位探测器用来探测是否将水排干。进水电磁阀用来控制洗衣机的进水。当然洗衣机需要外界进水时，PLC主机发出控制信号，进水电磁阀会打开，水自动从外界送入洗衣机筒内，当水已经达到了设定的水位时，PLC主机发出信号自动关闭进水电池阀，同时控制洗衣机进入下一个洗衣步骤。电机正转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的正转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机正转接触器，在洗衣机洗衣服的过程

9、中，电机会正转与反转同时轮流进行。电机反转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的反转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。排水离合器用于PLC主机控制洗衣机机筒内的排放。选用数字式离合器，可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接到排水离合器，当洗衣机在完成洗衣后，需要将机筒内的脏水排出机筒，此时，PLC主机发出控制命令打开排水离合器，进行排水。洗衣机洗衣服的最后一道工序就是对衣服进行脱水，脱水电磁离合器正是用于PLC主机控制洗衣机进行脱水，脱水需要电机带动机筒旋转，有了电磁离合器后，就可以直接使用PLC主机的数字量输出

10、端口来控制电磁离合器，最终达到控制脱水执行电机的目的。在脱水过程不涉及电机的调速问题，因此，用PLC主机加电磁离合器这样一种比较觉得简单的方式就可以完成控制任务。蜂鸣器用来指示洗衣机洗衣过程中的一些声音提示，也采用电磁阀控制。对于各个程序中的指示灯也采用电磁阀进行控制。 第3章 PLC控制系统设计3.1 电动主电路的设计如图3-1为主电路电机正反转的控制线路。图3-1主电路图3.2 确定I/O数量，选择PLC类型3.2.1 I/O数量的确定全自动洗衣机控制系统为单机控制系统。 PLC的输入点，包括启动按钮、停止按钮、高低水位选择按钮、弱洗强洗模式选择按钮、高水位探测器、低水位探测器，零水位探测

11、器一共7点；输出点包括进水电磁阀、电机正转接触器、电机反转接触器、排水离合器、脱水离合器、蜂鸣器接触器和四个指示灯接触器一共10点。3.3.2 PLC类型的选择由I/O点数的多少可将PLC分成小型PLC、中型PLC和大型PLC。PLC按结构形式可分为整体式和模块式两种。整体式PLC具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低等优点。一般小型或超小型PLC多采用这种结构。各模块做成插件式并组装在一个具有标准尺寸并带有若干插槽的机架内。模块式PLC配置灵活，装配和维修方便，易于扩展。一般大中型PLC都采用这种结构。由于点数不多，本次设计选择小型、整体式西门子S7-200系列的CPU224型的PLC，可以满

12、足使用需求。它的主要特点是：·14输入/10输出共24个数字量I/O点·13KB的程序和数据存储空间·6个独立的30KHZ的高速计数器，2路独立的20KHZ的高速脉冲输出·具有PID控制器·1个RS485通信/编程口·具有多点接口MPI（Multi Point Interface）通信协议·具有点对点接口PPI(Point to Point Interface)通信协议·具有自由通信口·I/O端子排可以很容易地整体拆卸3.3 I/O点地址的分配如表3-1所示为该控制系统的I/O分配表表3-1 I/O分配表

13、控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号启动信号常开按钮SB1I0.0停止信号常闭按钮SB2I0.1高低水位选择常开按钮SB3I0.2洗涤模式选择常闭按钮SB4I0.3高水位限位检测传感器ST3I0.4低水位限位检测传感器ST2I0.5零水位限位检测传感器ST1I0.6输出信号 进水电磁阀YV1Q0.0电机正转接触器KM2Q0.1电机反转接触器KM3Q0.2排水电磁阀YV2Q0.3脱水接触器 KM5Q0.4报警蜂鸣器HAQ0.5进水指示信号灯 HL1Q0.6脱水指示信号灯HL2Q0.7洗涤指示信号灯 HL3Q1.0排水指示信号灯 HL4Q1.13.4 控制流程图根据控制要求，建立全自动

14、洗衣机控制流程图，如图3-2所示，为全自动洗衣机的控制流程图。可以让设计人员清楚、明了的认清该系统的工作过程。暂停2秒暂停3秒满5次?吗？满3次?吗？排水，直至水排空甩干10秒报警提示5秒停机洗衣机洗涤过程进水，到达规定水位，开始洗涤是强洗吗?吗？电机正转8秒电机正转2秒暂停2秒暂停3秒电机反转8秒电机反转2秒YNYYNN图3-2 全自动洗衣机控制流程图3.5 I/O接线图I/O接线图是进行施工接线的主要技术文件，图3-3所示为全自动洗衣机控制系统的I/O接线图。 图3-3 I/O接线图3.6 控制程序梯形图在可编程控制器中有多种程序设计语言,梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。梯形

15、图由触点、线圈和应用指令等组成。触点代表逻辑输入条件。CPU运行扫描到触点符号时，便转到触点位指定的存储器位访问（即CPU对存储器的读操作）。在用户程序中常开触点和常闭触点可以使用无数多次。线圈通常代表逻辑输出结果和输出标志位，当线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为“1”时，“能流”可以到达线圈，使得线圈得电动作，则CPU将线圈的位地址指定的存储器的位置为“1”，逻辑运算结果为“0”时，线圈断电，存储器的位置为“0”。以下为用STEP7-Micro/WIN32软件编制的该控制系统的程序梯形图。图3-4主程序梯形图图3-5洗涤子程序梯形图图3-6强洗程序梯形 图3-7弱洗程序梯形图3.7 控制程序语

16、句表从STEP 7-Micro/WIN中自动生成语句表如下：主程序语句表Network 1 / 启动LD I0.0O M0.0AN I0.1AN T38= M0.0Network 2 / 高水位选择LD I0.2O M0.1A M0.0AN M0.2= M0.1Network 3 / 低水位选择LDN I0.2A M0.0AN M0.1= M0.2Network 4 / 强洗选择LD I0.3O M0.3A M0.0AN M0.4= M0.3Network 5 / 弱洗选择LDN I0.3A M0.0AN M0.3= M0.4Network 6 / 高水位检测LD I0.4O M0.

17、6A M0.0A M0.1= M0.6Network 7 / 低水位检测LD I0.5O M0.7A M0.0A M0.2= M0.7Network 8 / 零水位检测LD I0.6A M0.0= M1.5Network 9 / 进水控制LD SM0.0O Q0.0LD M0.1AN M0.6LD M0.2AN M0.7OLDALDA M0.0= Q0.0= Q0.6Network 10 / 调用洗涤子程序LD M0.0AN M1.0LD M0.6O M0.7ALDLD M0.3O M0.4ALDCALL SBR0= Q1.0Network 11 / 排水LD M1.0A M0.0= Q0.3

18、AN Q0.4= Q1.1Network 12 / 甩干LD M1.0AN M1.5A M0.0AN M1.2= Q0.4= Q0.7= Q0.1TON T37, 100Network 13 / 定时十秒LD T37O M1.2A M0.0= M1.2Network 14 / 蜂鸣五秒LD T37O Q0.5AN T38= Q0.5TON T38, 50调用子程序Network 1 / Network Title/ 强弱洗子程序调用LD M0.6O M0.7AN M1.0LPSA M0.3CALL SBR1LPPA M0.4CALL SBR2Network 2 / 定时十秒LD M0.3O M

19、0.4AN M1.0AN T39TON T39, 100Network 3 / 计数十LD T39A M0.3AN M0.4LD C20ON M0.0CTU C20, +10Network 4 / 计数三LD T39A M0.4AN M0.3LD C21ON M0.0CTU C21, +3Network 5 / 洗涤结束LD C20O C21O M1.0A M0.0= M1.0强洗Network 1 / 网络标题/ 电机正转八秒LD M0.3A M0.0AN M1.0AN M1.6AN M1.7AN Q0.2= Q0.1Network 2 / 定时八秒LD Q0.1TON T40, 80Net

20、work 3 / 暂停二秒LD T40O M1.6A M0.0AN T41= M1.6Network 4 LD M1.6TON T41, 20Network 5 / 电机反转八秒LD T41O Q0.2A M0.0AN M1.7= Q0.2TON T42, 80Network 6 / 暂停二秒LD T42O M1.7AN T43A M0.0= M1.7Network 7 LD M1.7TON T43, 20弱洗Network 1 / 网络标题/ 电机正转二秒LD M0.4A M0.0AN M1.0AN M2.2AN M2.3AN Q0.2= Q0.1Network 2 LD Q0.1TON T

21、44, 20Network 3 / 暂停三秒LD T44O M2.2A M0.0AN T45= M2.2Network 4 LD M2.2TON T45, 30Network 5 / 电机反转二秒LD T45O Q0.2A M0.0AN M2.3= Q0.2TON T46, 20Network 6 / 暂停三秒LD T46O M2.3A M0.0AN T47= M2.3Network 7 LD M2.3TON T47, 303.8 程序调试程序调试有模拟器调试和现场调试等方法，根据课程设计要求并结合实际情况使用了STEP 7-Micro/WIN模拟器进行了本程序的调试。西门子S720

22、0的仿真软件Simulation1.2版是从西班牙原版1.2直接汉化过来的，支持TD200仿真界面和增减计数器等多种指令。调试方法如下 ： 1.将在Step 7 Micro/Win中编译正确的程序在文件菜单中导出为AWL文件；    2.打开仿真软件，点“配置”-“CPU 型号”，然后选择CPU 224；3.点“程序”-“载入程序”；4.选择Step 7 Micro/Win的版本；5.将先前导出的AWL文件打开；6.点“PLC”-“运行”，开始调试程序；程序具体运行情况如下：1按下启动按钮SB1，I0.0为1，输出M0.0线圈得电，进水阀Q0.0通电打开，指示灯Q0.6亮,开始加水，如图3-8