基于PLC在全自动洗衣机中的设计

1、目 录1 绪论11.1选题背景11.2 PLC的发展概况11.3全自动洗衣机发展概况22 PLC控制系统概述32.1 PLC控制系统的特点32.2 PLC的选型32.2.1 S7-200系列PLC的特点.42.2.2 S7-200系列PLC的编程语言.42.2.3 S7-200系列PLC定时器与计数器63 全自动洗衣机PLC控制系统程序设计83.1全自动洗衣机控制系统概述83.1.1 节水工作原理.83.2.设计特点93.3 硬件描述.93.4 软件设计.103.4.1 全自动洗衣机PLC控制方案.103.4.2全自动洗衣机PLC控制I/O地址分配表及外部接线图123.4.3 全自动洗衣机PL

2、C控制系统流程图.133.4.4全自动洗衣机PLC控制系统梯形图及语句表163.5故障检测.244 系统仿真25结论28致谢29参考文献301 绪论1.1选题背景 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。在工业生产中应用也十分广泛。但是传统的基于继电器的控制，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来作为控制器，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

3、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。 1.2 PLC的发展概况 可编程序控制器自问世以来，发展极其迅速。1971年，日本开始生产可编程控制器，1973年，欧洲开始生产可编程控制器。到现在，世界各国的一些著名电器厂家几乎都在生产可编程控制器，可编程控制器已作为一个独立的工业设备进行生产，已成为当代电控装置的主导。 早期的可编程控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成，它采用了一些计算机技术，但简化了一些计算机的内部电路，对工业现场环境适应性好，指令系统简单，一般只有逻辑运算的功能。人们把它称之为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controlle

4、r）缩写为PLC。随着微电子技术和集成电路的发展，特别是微处理器和微计算机的迅速发展，在20世纪70年代中期，美国、日本、联邦德国等国的一些厂家在可编程控制器中引入微机技术，微处理器及其他大规模集成电路芯片成为其核心部件，使可编程控制器具有了自诊断功能，可靠性有了大幅度提高。国外工业界在1980年正式命名为可编程控制器(Programmable Controller),缩写为PC。但由于它和个人计算机(Personal Computer)的简称容易混淆，仍把可编程控制器缩写为PLC. 进入20世纪80年代，可编程控制器都采用了微处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存储器（ROM）或单片

5、机作为其核心，处理速度大大提高，增加了多种特殊功能，体积进一步减小。20世纪90年代末，PLC几乎完全计算机话，速度更快，功能更强，各种智能模块不断开发出来，使其不断扩展着它在各类工业控制过程中的作用。 近年来，可编程控制器发展更为迅速，更新换代周期缩短为3年左右。展望未来，可编程控制器在规模上和功能上将向两大方向发展：一是大型可编程控制器向高速、大容量和高性能方向发展。如有的机型扫描速度高达0.1mm/k字(0.1us/步)，可处理几万个开关量I/O信号和多个模拟量I/O信号，用户程序存储器达十几兆字节；二是发展简易经济超小型可编程控制器，以适应单机控制和小型设备自动化的需要。另外，不断增强

6、PLC工业过程控制的功能，研制采用工业标准总线，使同一工业控制系统中能连接不同的控制设备，增强可编程控制器的联网通信功能，便于分散控制和集中控制的实现，大力开发智能I/O模块，增强可编程控制器的功能等都是其发展方向。 1.3全自动洗衣机发展概况 全自动洗衣机是一种除放、取衣物和开动洗衣机这三道手续外，其余洗衣各程序全部自动完成的设备。1874年美国的比尔布莱克斯通发明了木制手摇洗衣机，这是世界上第一台人工搅动洗衣机。1911年美国人又研制了世界上第一台电动洗衣机。1920年美国的玛依塔格公司又把洗衣机的木制桶改为铝制桶体，第二年又把铝制桶体改为外层铸铝、内层为铜板的双层结构。1936年，他们又

7、将搪瓷用于洗衣机桶体。与此同时，世界各地也相继出现了洗衣机。欧洲国家研究成功了喷流式洗衣机和滚筒式洗衣机。1932年后，美国一家公司研制成功了第一台前装式滚筒全自动洗衣机，洗涤、漂洗和脱水都在同一个滚筒内自动完成，使洗衣机的发展跃上了一个新台阶。这种滚筒洗衣机，目前在欧洲、美洲等地得到了广泛的应用。第二次世界大战结束后，洗衣机得到了迅速的发展，研制出具有独特风格的波轮式洗衣机。这种洗衣机由于其波轮安装在洗衣桶底，又称涡卷式洗衣机。近几十年，在工业发达国家，全自动洗衣机制造技术又得到迅速发展，其年总产量及社会普及率均以达到相当高得水平。目前世界洗衣机年总产量近5000万台，而全自动洗衣机的产量呈

8、增长趋势，在技术性能上正向着节水、节能、高效、结构合理的方向发展。微电脑控制功能、新型的洗涤方式、高速脱水以及低噪音等方面都有了很大提高。 （为防止抄袭，以省去下内容）图3-4 全自动洗衣机PLC控制系统顺序功能图(b)图3-5全自动洗衣机PLC控制梯形图(c)图3-5全自动洗衣机PLC控制梯形图(d)图3-5全自动洗衣机PLC控制梯形图（e）表3-5 全自动洗衣机PLC控制语句表序列号助记符操作数序列号助记符操作数001LDI0.0041LDM0.4002OM0.0042AT39003ANM0.1043OM0.5004=M0.0044ANM0.6005TONT37, +3000045=M0.

9、5006LDM0.0046TONT40, +20007AT37047LDM0.5008ANI0.1048AT40009OM0.1049OM0.6010ANM0.2050ANM0.7011=M0.1051=M0.6012LDM0.1052TONT41, +150013LDM0.2053LDM0.6014CTUC104, +5054AT41015LDM0.0055OM0.7016AI0.1056ANM1.0017LDM0.1057=M0.7018AC104058LDM0.7019OLD059LDM1.0020OM0.2060CTUC100, +15021ANM0.3061LDM0.7022=M0.

10、2062AC100023LDM0.2063OM1.0024AI0.6064ANM1.1025LDM0.7065=M1.0026ANC100066LDM1.0027OLD067LDM1.1028LDM1.0068CTUC101, +3029ANC101069LDM1.0030OLD070AC101031OM0.3071OM1.1032ANM0.4072ANM1.2033=M0.3073=M1.1034TONT38, +20074LDM1.1035LDM0.3075AI0.7036AT38076OM1.2037OM0.4077ANM1.3038ANM0.5078=M1.2039=M0.4079TO

11、NT42,+1200040TONT39, +150080LDM1.2序列号助记符操作数序列号助记符操作号081AT42119=M2.0082LDM2.2120LDM2.0083ANC103121LDM2.1084OLD122CTUC102, +5085OM1.3123LDM2.0086ANM1.4124AC102087=M1.3125OM2.1088LDM1.3126ANM2.2089AI0.6127=M2.1090LDM2.0128LDM2.1091ANC102129AI0.7092OLD130OM2.2093OM1.4131ANM2.3094ANM1.5132=M2.2095=M1.413

12、3TONT47, +1200096TONT43, +10134LDM2.2097LDM1.4135AT47098AT43136OM2.3099OM1.5137ANM2.4100ANM1.6138=M2.3101=M1.5139LDM2.3102TONT44, +100140LDM2.4103LDM1.5141CTUC103, +3104AT44142LDM2.3105OM1.6143AC103106ANM1.7144OM2.4107=M1.6145ANM2.5108TONT45, +10146=M2.4109LDM1.6147TONT48, +30110AT45148LDM2.4111OM1.

13、7149AT48112ANM2.0150AI0.2113=M1.7151OM2.5114TONT46, +100152ANM2.6115LDM1.7153=M2.5116AT46154=Q0.6117OM2.0155TONT49, +100118ANM2.1156LDM2.4 序列号助记符操作数序列号助记符操作数157AT48172LDM0.6158ANI0.2173OM1.7159LDM2.5174=Q0.2160AT49175LDM1.1161OLD176OM1.2162OM2.6177OM2.1163ANM0.0178OM2.2164=M2.6179=Q0.3165=Q0.7180LDM

14、1.2166LDM0.2181OM2.2167OM1.3182=Q0.4168=Q0.0183LDM1.5169LDM0.4184OM1.7170OM1.5186=Q0.5171=Q0.1 3.5故障检测 由于一些故障并非洗衣机内在得软件或硬件问题，而是由于用户自己操作不当而引起得。因此这类问题用户一般可以解决，根本不需要去请专业人员进行检修。表3-6为简单的故障及其原因。 表3-6 全自动洗衣机PLC控制系统故障及其原因故障代码异常现象故障原因E0启动预约后，运行停止上盖没盖E1不排水或排水过慢排水系统故障E2洗涤、漂洗、脱水时运行停止上盖没盖好E3安全开关动作、不脱水衣物放偏E4不进水或进

15、水缓慢进水阀故障E5操作失效水位传感器故障 4 系统仿真调试 S7-200的编程软件STEP7-Micro/WIN32可以方便地在Windows环境下对PLC编程、调试、监控，使得PLC的编程更加方便、快捷。还可用模拟软件对程序进行检验，以提高程序的准确性。为了便于系统仿真，将预约洗涤的时间调短为60秒、烘干时间调为2分钟， 并将洗涤次数和清洗次数设置为3次。具体分析如下： （1）电源开关I0.0使初始状态M0.0置位为1。 当I0.1断开，T37计时60s，当T37置位为1，状态转移M0.1。 当I0.1闭合，状态转移M0.2。 （2）状态转移到M0.1，C104计数，当计数器不够1-24次

16、时，状态转移到M0.0。 计数器满1-24次时，状态转移到M0.2。（3）如图4-1所示，当按下进水启动按扭I0.1，状态转移到M0.2，Q0.0立即得电。（图中RUN指示灯亮（RUN处左边为涂黑小方块）表示程序正在运行状态；按扭处数字1的指示灯亮（1处上方为涂黑小方块）表示按下的按扭为I0.1；输出处数字0的指示灯亮（0处上方为涂黑小方块）表示Q0.0得电，也就是模拟进水。）直到I0.6闭合，状态转移到M0.3。图4-1 全自动洗衣机PLC控制进水模拟演示图状态转移到M0.7，C100计数，当计数器不够15次时，状态转移到M0.3。 计数器满15次时，状态转移到M1.0。 状态转移到M1.0

17、，C101计数，当计数器不够3次时，状态转移到M0.3。 计数器满3次时，状态转移到M1.1。 （4）状态转移到M0.3，T38计时2s,当T38置位为1，状态转移到M0.4。 （5）状态转移到M0.4，启动Q0.1（电机正转），T39计时15s，当T39置位 为1，状态转移到M0.5。 （6）状态转移到M0.5，T38计时2s,当T40置位为1，状态转移到M0.6。 （7）如图4-2所示，状态转移到M0.6，Q0.2得电，T41开始延时15s，（图为程序运行状态，按扭处没有指示灯亮表示没有按任何按扭；输出处数字2的指示灯亮（2上方为涂黑小方块）表示Q0.2得电，也就是模拟电机正转；定时器的延

18、时状态不会在模拟图中显示。）直到T41置位为1，状态转移到M0.7。图4-2 全自动洗衣机PLC控制电机反转模拟演示图（8）状态转移到M1.1，启动Q0.3（排水），当I0.3闭合，状态转移到M1.2。 （9）状态转移到M1.2，启动Q0.3（排水）、Q0.4（脱水），T42计时30s, 当T42置位为1，状态转移到M1.3。 状态转移到M2.3，C103计数，当计数器不够3次时，状态转移到M1.3， 计数器满3次时，状态转移到M2.4。 （10）状态转移到M1.3，启动Q0.0（进水），当I0.2闭合，状态转移到 M1.4。 状态转移到M2.0，C102计数，当计数器不够5次时，状态转移到M

19、1.4。计数器满15次时，状态转移到M2.1。 (11)状态转移到M1.4，T43计时1s,当T43置位为1，状态转移到M1.5。 (12)状态转移到M1.5，启动Q0.1（电机正传）、Q0.5（喷淋式进水），T44 计时10s，当T44置位为1，状态转移到M1.6。 (13)状态转移到M1.6，T45计时1s,当T45置位为1，状态转移到M1.7。 (14)状态转移到M1.7，启动Q0.2（电机反转）、Q0.5（喷淋式进水），T46 计时10s，当T46置位为1，状态转移到M2.0。 (15)状态转移到M2.1，启动Q0.3（排水），当I0.3闭合，状态转移到M2.2。 (16)如图4-3所

20、示,状态转移到M2.2， Q0.3（排水）、Q0.4（脱水）得电，T47计时30s。（图为程序运行状态，按扭处没有指示灯亮表示没有按任何按扭；输出处数字3、4指示灯同时亮（3、4处上方均为涂黑小方块）表示Q0.3、Q0.4同时的电，也就是模拟排水和脱水。）直到T47置位为1，状态转移到M2.4。图4-3 全自动洗衣机PLC控制排水、脱水模拟演示图（17）状态转移到M2.4，T48计时3s，当I0.4断开，状态转移到M2.5。当I0.4闭合,状态转移到M2.5。 （18）状态转移到M2.5，启动Q0.6（烘干），T49计时120s，当T49置位为1时，状态转移到M2.6。 （19）状态转移到M2.6，启动Q0.7（自动停止），并返回初始状态。 （20）程序结束。 结论本设计选用PLC作为全自动洗衣机的控制核心,并根据其节水、节能、高效、结构合理的特点进行的程序设计。从而使洗衣机达到全自动工作（洗涤清洗脱水烘干）的控制过程。由于本设计是面向用户的家用电器，所以程序设计时在PLC硬件的选择上主要考虑的是它的性价比。本设计选择的PLC硬件都具有较高的性价比。本设计程序设计方法选择的是准确性较高的顺序控制法，通过洗衣机的工作过程、流程图进行程序设计。此设计