自动洗衣机PLC控制系统设计

1、河北工程大学课程设计说明书（2013 /2014学年第学期）课程名称：可编程序控制器课程设计题 目： 自动洗衣机PLC控制系统设计专业班级 ：学生姓名 ：学 号：指导教师：设计周数：设计成绩：2014年6月25日1、课程设计目的1.1 了解自动洗衣机的结构、电器系统和控制要求。1.2 掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。1.4 进一步熟悉常用设备、元器件的类型和特征，并掌握合理运用原则和使用方法。培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。1.5 熟悉上下位机的连接方法。1.6 综合运用所学的理论知识独立完成一个课题，培养学生独立分析和解决实际问题的能力，学会撰写课程设计总结报告

2、。2、课程设计正文：2.1 系统分析：2.1.1工作原理全自动洗衣机实物示意图如下所示。全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同 一中心轴安放的。外桶固定，做盛水用，内桶可以旋转，做脱水（甩干）用，内桶的四周有很多小 孔，使内、外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进、排水电磁阀来执行。进水时，通过 电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开。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

3、来启动洗衣机工作。停止按钮用开实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排 水按钮用来实现手动排水。2.1.1PLC控制系统本课题主要着重于全自动洗衣机的控制，要求洗衣机能实现进水、洗涤、排水、脱水、报警， 所采用的控制方法操作简单、稳定可靠、维护与维修方便。控制方法确定后投入生产要缩短控制系统的设计的时间、调试周期，且要降低成本。传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，这也 是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏,而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继

4、电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。 这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。采用PLC控制比继电器控制好的多，我们采用PLC来控制。(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。(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。(3)易学易用，深受工程技术人员欢

5、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。(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。(5)体积小，重量轻，能耗低，由于体积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。本课题需研制出可靠性高、易于操作的全自动洗衣机控制方法，该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、离合器控制、进排水电磁阀控制、循环控制、保护和联锁。研究的具体内容包括：(1)深

6、入了解洗衣机的发展、结构及控制要求。(2)控制系统设计。包括硬件设计，PLM选择，各硬件模块的介绍，软件设计，编程方法。(3)对编写好的编译程序进行实际调试。2.2 系统设计：全自动洗衣机实物示意图如下所示。全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同 一中心轴安放的。外桶固定，做盛水用，内桶可以旋转，做脱水(甩干)用，内桶的四周有很多小 孔，使内、外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进、排水电磁阀来执行。进水时，通过 电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开。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

7、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。停止按钮用开实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排 水按钮用来实现手动排水。述水口2.2.1 技术要求1 .开始 选择好水位按键后按下启动按钮，PLC关闭出水阀门，打开进水阀门给洗衣机灌水，同时检测水位。当水位达到或高于设定水位后停止注水。2 .洗涤 完成注水后启动洗涤：正转 5秒，停2秒，然后反转5秒，停2秒。如此循环6次便完 成了洗涤。3 .排水 排水一直排到水位检测值小于某个预定值，然后延时4秒停止排水。4 .灌水洗衣机灌水直道水位达到或高于设定水位后

8、停止注水。5 .漂洗 漂洗时正转5秒，停2秒，反转5秒，停2秒。如此循环5次便完成了漂洗。6 . 第二遍漂洗 重复3、4、5步。7 .结束 排水直到水位检测值小于某个预定值，然后延时6秒停止排水。8 .警报 起动报警器鸣响2秒，然后停机。2.2.2控制系统框图PLC此次设计根据全自动洗衣机的工作原理，洗衣机的工作流程由进水，洗衣， 排水，和脱水四个 过程组成。在半自动洗衣机中，这四个过程分别用相应的按扭开关来控制。利用可编程控制器 实现控制，用于说明PLC控制的原理方法，特点及工作特色。此次全自动洗衣机控制系统设计利用了 西门子S7-200系列PLC的特点,对按M ,电磁阀,开关等其他一些输入

9、/输出点进行控制,实现了洗衣2。机洗衣过程的自动化。根据以上要求PLC的控制系统框图如下图S7-200PLC进水/排水电侬阀洗涂电机<)(、脱水电机<J报警装置)图2控制系统框图2.3程序流程图2.4 PLC外部接线图IM10,010,110,210.310,410,510,610,72M11,011,111.2ML+24VDCILQ0,0Q01Q0.3Q0.4Q0.5NLIAC2.5控制符号说明aSymbolAddbessComment1中水位选择开美11 4显制中水位2手动控制脱水建11.1控制手动脱水3中水位传感器11.0桧测中水位4手动1空制排水II.3实现手劭控制持水5目

10、动样水11.2实现自动排水6电机谆止计时罟4T50电机倬止计时1秒7电机停止计时署三T49电机停止计时1壮8电机反转计时罟2T48柔和模式电机反转时间讯49电机正转计时器2T46柔和模式电机正转时间计时10电机停止计时警2T47柔和模式电机停止计时1秒11由,机反转接触器Q0.2电机反转控制12电机停止计时署1T44标准信式电机停止时间计时13电机反转计时器1T45标准模式电机反转时间计的14电机正转计时器1143标准模式电机正转时间计时15电机正辕擅触器QD.1电机正情控制16漂洗次数计数署C21洗条1地计数17a漂洗计时器141澧洗1砌计时18漂注排蹄照罟T42漂洸排水时间忖酎19漂洗子过

11、程计数VW0当前麟子过程进行计数2D洗澡次数计数器C20洗潦1硼计数21g洗液计时器T39洗衣14秒计时22祇水位传感器107低水位检测Z3洗亲播水计时器T40洗潦排水时间计时24高水位传感翳ins高水位校测25蛭鸣署Q0.5声音提示26脱水离合器Q0.4脱水。金27排水高含器Q0.3排水控制28柔和模式按钮10 5柔和模式选择29标准便式报包10.4标准倡式选择30低水位按钮10.3低水f退择31高水位按钮IQ2高水位选择32僖止按用I0 1停止洗衣机33启动按钮I0.0启动洗衣机34蟾鸣器计时器T38蛙明器发声时间计时35脱力国的器T37脱”时间计时36曲K电磁阀Q00进水控制aSymbo

12、lAddressCo'mnnent|1死七失累SBR0洸条孑程序2SEFI去洗SBR1漂洗子程序3SBR-标准SBR2糅准洗衣子程序4SERM 和SBR3柔和洗衣子程序5INT_0INTOINTERRUPT ROUTINE COMMENTS6MAINBl疣衣机王程序2.6 PLC 程序:Network 7电机反转僖止后计时1钟一M2.2电机停止计时器hINTONPT100巾尊20-SymbolAdcfcftssComment电机停止计时器4T50电机倬止计时1秒【洗衣机主程序Network 1 NeMerk TileI上电初始化程序一5M01进水电磁阀-IIC R ) 6M0 0T R

13、 )19脱水计时券14SymbolAddiessCorrrnerit进水电磁阀进水抵制脱水计时器T3?脱水时间计时Network 2停止按初进水电磁阀T IC 闩)6SymbolAddress：Comment进水电磁阀Q0.0进水控制僖止投钮10.1僖止洗衣机Met work 3I启动、惇正程庠启动拄加信止拄出蜷呜器计时器WQ0II_I J I1 J IC 3MO.DSymbolAddressComment醉鸣器计时器T38蛭呜器发声时间计时启动搅钮10.0启动洗衣机停止按包10.1倬止洗衣机Network 41高水位选择1高水位按担MOLOJIM0.2 J y IM0.111 11 , 1M

14、0111SyimbolAdcfireM匚 omment高水位扭担10.2高水位选择Network 5I低水位迭择 低水位*安相MOOM0.1M0.2M0.2SymbolAddressComment低水位按钮I0.3低水位选择Network 6I标准洗衣根式选择 标准式才询MOOM04M0.3II II1 / IC )M0.3Symbol| Address| Comment标港镇式技相J I0.41标也模式选彩Network 7柔和洗衣模式选择柔和模式按钮M0.0M0.3丁M0.4M0.4 (Symbol| Address| Comment柔和模式按钮10.5.柔和模式选择Network 8I进

15、行洗涤子过程IM0.0手动控制脱水键SBRJOCkl111 ' 1匚NSymbol| Address| Comment用动控制脱水键11.1I控制手动脱水INetwork 9I进行漂魂子过程MO.O中水位传感器手动控制脱水键SBR苴洗CM1 11 11 , 1CNSymbolAddress| Comment手动控制脱水铺11.1J空制手动脱水中水位传感翳11.0I检测中水位Network 10I洗涤、潦洗过程结束后洗衣机脱水、排水并计时停止按担中水位传感器手动控制脱水该排水离合器脱水离合器脱水计时器|lNTON40- PT100 mjSymbolAddressComment排水离合器Q

16、0.3排水控制手劭控制脱水键11.1控制手动脱水停止投制10 1停止洗衣机脱水计时器T37脱水时间计时脱水离合器Q0.4脱水控制中水位传感器11.0诏疝本永健Network 11洗衣完成后蛭呜器响并计蜷呜器计时器pNTOM'20- PT100 msSymbolI AddressComment蛭呜器Q0.5声音提示蛭呜器计时器JT39蛭呜委发声时询讨时脱水计时器| T37脱水时间计时Network 1 Network TitleI高水位检刎 高水位传感器洗涤排水计时器M0.6M0.6ICI低水位检测低水位传感器洗淙排水计时器M0.7< )SymbolAddressComment高水

17、位传感击10.6高水位检测洗涤汪永计时器T40先涤排水时间计时1Network 2M0.7SymbolAddressComment低水位传感器10.7低丞位检则洗深排水计时器T40潴泵拜永前问计时1Network 3I高或低水位到位，进水电磁阀关断SymbolAddress| Comment进水电邀祠Q0.0进水控制Network 4进行标准或柔和洗衣子过程M0.6 11M0.3 11SBR_标准CM1111匚NNetwork 5I进行标准或柔和洗衣子过程M0.7 11M0.4 11SBRM 和CM1111u NNetwork 6|以1碘为单位计为砍，相当于洗衣循环了欧电机反转接触器洗涤次数计

18、数器CUCTURFVSymbolAddressComment电机反转按触器Q0.2电机反转控制高水位传感器I0.6高水位检则回涂次数计数器C20疣泵砌讦数INetwork 7洗涤次数计数器电机正转接触器IIC R )2SymbolAddressComment电机正港接触器0.1电机正转控制洗漆次数计数器C201洗涤1碘计数1Network 8I洗衣机开始排水并计时碘一手动控制排水排水离合器IJT( s )1洗涤排水计时器pN TON40-PTIOOnwSymbolAddress| Comment排水离合器Q0.3排水控制手动控制排水11.3实现手加空制排水陕涂排水计时器T40I洗涤排水时间计留

19、INetwork 9洗涤排水计时器 排水离合器I I(R)1Symbol| Address| Comment排水离合器IQ0.3排水控制洗涤排水计时器1T40|洗潦排水时间计时-漂洗子程序Network 1 Network TideI漂洗过程循而赢SM0.0ENINDX1-INIT2-FINALFORENOSymboI AddressComment漂洗子过程计数|vwoI当前漂洗子过程进行计数1Network 2I高水位检测一自动排水M1.3T H-p(rSymboAddressComment自掰冰I1.2实现自动排水Network 5SBR_标准 ENSBRM 和 ENI进行标准或柔和洗衣子

20、过程M1.6M1,3M0,3I / IpH I1M0.4Network 6|以14秒为单位计数欧，相当于洗衣循环了欧p 1ri 1tiiP I p 1cuCl uD尸I5-nFV漂洗次数计数器电机反特接触器高水位传感器II漂洗次数计数器漂洗排水计时器M1.6M1.6/IC )SymbolAddressComment电机反转接触器Q0.2电机反转控制高水位传感器10.6高水位检测漂洗次数计数器C21I洗涤1例计数Netwoik 7SymbolAddress| Comment漂洗次数计数器C21洗涤1例计数|漂洗排水计时器_T42I漂洗排水时间计时Network 8先衣机开始排水并计时创进水电磁祠

21、排水离合器中水位选择开关SymbdAddressComment进水电磁阀Q0.0送水控制排水离合器Q0.3排水控制漂洗排水计时器T42漂洗排水时间计时|巾水位选择开关ZJ11.4【控祠中永仓一INetwork 9漂洗排水计时器 排水离合器I I（R）1|SymbdAddressComment排水离合器Q0.3排水控制漂洗出永计时器T42漂洗排水时间计时标准洗衣子程序Network 1 Network TitleI标准法衣开始，电机正转M0.3M2.0M0.0电机正转接触器电机正转接触器SymbclI Address| Comment电机正转接触器IQ0.11电机正转控制1Network 2I电

22、机正转计时取一电机正转接触器电机正转计时器11|眄 TON50-PT100 msSymbcl| Address| Comment电机正转计时器1T43辰s模式电机正转时间计时匣机正转接触器_Q0.1_I电机正转控制INetwork 3M2.0I电机正转地停止一电机正转计时器1电机反转计时器1I H-pH / I()M2.0I-SymbolAddressComment电机反转计时器1T45标准模式电机反转时间计时电机正转计时器1T43I标准模式电机正转时间计时INetwork 4I电机正转停止后计时确一M2.0电机信止计时器11眄 TON20- PT100m$Symbol| AddressCom

23、mentI电机停止计时器1JJ44I标准模式电机停止时间计时Netwoik 5I电机反转并计时丽电机反转接触器Y )电机反转计时器1pN TONI电机反转期停止 电机反转计时器1M1.7(50- PT 100 msSymbolAddressComment电机反转计时器1T45标准模式电机反转时间计时电机反转接触器Q0.2电机反转控制电机停止计时器1_T44I标准模式电机停止时间计时1Network 6INTONPT100 m$电机停止计时器220-M1.7SymboAddressComment电机反转计时器1T45标准模式电机反转时间计时电机信止计时器2T47柔和模式电机停止计时1秒Netwo

24、rk 7电机反转停止后计时空M1.7电机停止计时器2电机111 / 11正转接触器二 R)11 11 ' 1'SymboAddressComment电机停止计时器2T47柔和模式电机停止计时1秒电机正转接触器Q0.1I轴疏及树1Network 31电机正转型僖止电机正转计时器2电机反转计时器2M2.1I Frp-I，I()rJSymbolAddressComment电机 电机反转计时器2T48I柔和模式电机反转时间计时正转计时器2T46柔和寝7电机正转时间计时一Network 4I电机正转停止后计时1秒M2.1I电机停止计时器3110-INTONPT100 msSymt| Ad

25、dressComment电机停止计时器3T49I电机停止计时1秒Network 5电机反转笄计时融电机停止计时器3电机反需计时器2MO O电机反转接触器-FT 1 00 mSymbolAddressComment电机反转计时器2T43柔和模式电机反转时间计时电机反转接触器qo.2电机反转控制电机停止计时器3T43电机停止计时1秒Network 6电机反转取停止电机反转计时器2M22_SvmbolAddressComment电机反转计时器2T43柔和模式电机反转时间计时3 .课程设计总结：1 .系统设计与设备选型a.分析所控制的设备或系统。PLC最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器

26、，机群或一个生产过程。b.判断要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求。（选型要求）输出信号进行赋值，与 PLC的输入编号相对应。2 . I/O赋值（分配输入输出）将要控制的设备或系统的输入3 .设计控制原理图a.设计出较完整的控制草图。b.编写控制程序。c.在达到你的控制目的的前提下尽量简化程序。4 .程序写入PLC将你的程序写入可编程控制器。5 .编辑调试修改你的程序a.程序查错（逻辑及语法检查）b.在局部插入END,分段调试程序。c.整体运行调试6 .监视运行情况调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。各功能单元调试完成后，再调试全部程序，调

27、试各部分的接口情况，直到满意为止。从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求， 则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROMs以防程序丢失。4 .课程设计心得体会：持续两周的关于全自动洗衣机 PLC控制的课程设计已经结束了， 通过此次PLC程序设方f实践， 我实在是获益不浅.PLC是今年刚接触的一门新课，刚开始对这门课程很敢兴趣，可是学起来的时 候感觉有点难度，所以学起来的有点畏惧感，以致没怎么学好，每次上实训课的时候，虽然都是尝试着去操作，可还是只会

28、简单的输入程序。这次全自动洗衣机 PLC控制课程设计让我进一步熟悉了PLC程序设计，而且得到了用PLC程序设计解决实际问题的宝贵经验.PLC程序设计是一门重要专业基础课程，适用于大型系统软件和应用软件的开发。课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现提出分析和解决实际问题，锻炼实践能力白重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察 过程.这次课设我可以说是顺利的完成了，在设计中遇到了很多程序和硬件上的问题，最后在老师 和同学的帮助下迎刃而解。同时也让我学到了一些技巧，我由衷的感谢他们的帮助。通过这次实训，我们了解到其实编一个程序也不像刚开始所想象中的那么难，那么复杂，只要我们肯用心用脑，肯去花

29、功夫钻研就会一定会有收获，其实在课程设计中运用的很多知识在课堂上老师都已经很详细讲过，但我们就是缺少了那一份灵动，所以我学到了除了要有扎实的基本功外， 有一点点的变通的灵泛性还是必要的。总之我们倾心投入，大家都很努力，为了课程设计能够顺利通过，我们查阅了很多资料，也请教了老师，这两周时间很快就过去了，但这两周过的很愉快，相信加上我的坚持不懈，以后一定会在PLC程序设计的学习中得到更多的知识和经验。这次设计，让我进一步的了解了 PLC程序设计，而且还得到了用 PLC程序设计解决实际问题的宝贵经验。经过这一周的课程设计，感觉收获很大，对PLC也产生了更大的兴趣，对程序设计思想有了初步的理解和体会，对PLC的各种功能有了更进一步的了解，并且将平时没有彻底掌握的知识有了深刻的理解，同时自己在这次的课程设计时间中，看到了自己还存在很多方面的不足：1、对于PLC程序指令的不熟悉是课程设计中所遇到的最大的问题。2、程序基础的不扎实是课程设计不能完美，高效的完成的最大影响。这些不足将提醒我努力学习以便能更好的完善自我。5 .参考文献：1廖常初.PLC基础及应用.北京：机械工业出版社2史国生.电气控制与可编程控制器技术 .北京：化学工业出版社，20033孙振强.可编程控制器原理及应用教程 .北京：清华大学出版社4阮友德.电气控制与PLC实训教程.北京：人民邮电出版社，20065吴中俊，黄永红