S7-200 PLC全自动洗衣机控制系统的设计

全自动洗衣机控制系统的设计课题名称：全自动洗衣机控制系统的设计班级学生姓名指导老师完成日期20XX.12

摘要本课题是基于PLC的全自动系统的控制系统的设计，选择西门子S7-200PLC为控制核心，通过选择不同的水位，和不同的洗衣模式，进行不同方式的洗衣。通过选择不同的水位，可以控制洗衣进水量。通过选择不同的标准洗和柔和洗模式，控制洗衣和清洗过程电机正转和反转时间。通过编写PLC梯形图实现洗衣的洗衣进水，正转洗涤，洗衣暂停，反转洗涤，排水，清洗进水，正转清洗，清洗暂停，反转清洗，排水，脱水等动作步骤。关键词：PLC洗衣机梯形图全套图纸加V信153893706或扣3346389411

AbstractIndustrialwashingmachinehasbecomeanimportantwashingequipment,ThistopicisbasedonthedesignofthePLCautomaticcontrolsystem,selecttheSIEMENSS7-200PLCasthecontrolcore,throughthechoiceofdifferentwaterlevels,anddifferentlaundrymode,differentwaysofwashing.Byselectingdifferentwaterlevels,theamountoflaundrywatercanbecontrolled.Byselectingadifferentstandardwashandsoftwashmode,controlthewashingandcleaningprocessofmotorforwardandreversetime.ThroughthepreparationofthePLCladderdiagramforwashingwashingwater,washinglaundryistransferred,suspended,reversewashing,drainage,watercleaning,cleaningcleaningistransferred,suspended,reversecleaning,drainage,dehydrationandothersteps.Keywords:PLCWashingMachineLadderDiagrams.

目录第一章绪论 5第二章总体设计 62.1控制系统结构图 62.2方案比较 72.3系统方框图 92.4控制流程图 10第三章硬件设计 163.1主电路设计 163.2控制电路图 173.3I/O口分配表 183.3PLC接线图 19第四章软件设计 214.1PLC内部使用地址 214.2PLC梯形图 224.3语句表程序 43第五章仿真测试 56设计总结 60参考文献 61

第一章绪论采用可编程控制系统控制洗衣机的全自动运行,包括启动、注水、正反转、脱水。此设计最大限度的满足了对全自动洗衣机的控制要求,具有操作简单、运行稳定、安全的特点。本设计的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安装的。外桶固定，作乘水用；内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有许多小孔，使内外桶水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电动机拖动，通过电磁阀离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电时，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电时，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别由高低水位开关进行检测，启动按钮用来启动洗衣机工作。

第二章总体设计2.1控制系统结构图波轮式全自动洗衣机通常都采用将洗涤（脱水）桶套装在盛水桶内的同轴套桶式结构，即全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有很多小孔，使内、外桶的水流相通。虽然它们各自牌号和型号都不同，但其结构都是由洗涤，脱水系统，进，排水系统，电动机和传动系统，电器控制系统以及支撑机构5大部分组成的。支撑机构主要有箱体，吊杆及控制台组成，它除了安装和连接洗衣机的各种零件外，还具有减振及防护，装饰的作用。全自动洗衣机内部结构图如图2-1所示。全自动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进行甩干。高、中、低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。停止按钮用来实现手动停止洗衣过程（进水、排水、脱水）和报警。手动脱水按钮分别用来实现手动脱水工作。图2-1洗衣机结构图2.2方案比较（一）总体方案设计整个设计过程是按思想工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务。（GB4728）及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括：工作条件；工程对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号合理、合用，减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。采用PLC控制全自动洗衣机，它具有可靠性高，操作简单等很多优点，可以克服单片机指令系统相对复杂、编写程序复杂、需要多种电路保护装置等缺点。PLC是一个整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路的功能，硬件和编程也相对简单。（二）方案介绍就目前的现状了解有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制、PLC控制。（1）继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。（2）单片机控制单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。单片机的额特点如下：1)要求环境，单片机对环境的适应能力较低，可靠性差。2)编程和PLC相比难以学习，主要是单片机采用汇编语言或者是C语言，这些高级语言和PLC语言相比，难以学习。3）功能单一具有使用中所需要的功能。但是，它结构简单，处理速度快。（3）PLC系统的特点1）可靠性高，PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。2）使用方便灵活，PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。3）编程简单，PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易2.3系统方框图系统框图如图2.2所示。PLCPLCS7-200CPU-224启动按扭停止按扭水位选择开关（高水位）水位选择开关（中水位）水位选择开关（低水位）手动排水开关进水电磁阀排水电磁阀洗涤电动机正转洗涤电动机反转脱水桶手动脱水开关高水位浮球开关中水位浮球开关低水位浮球开关标准洗柔和洗报警器图2.2系统控制方框图2.4控制流程图全自动洗衣机控制系统的详细工作过程如下。（1）按下启动按钮，洗衣机电源导通，准备进入洗衣状态。（2）用户设置水位高低，以及洗衣模式（标准模式或者柔和模式）。（3）洗衣机打开进水电磁阀，开始从外界输入水。（4）水位探测器检测到水已经到位，开始洗衣。（5）电动机正转与反转按照设计的洗衣模式切换时间长度进行轮流工作。（6）洗衣一直进行10min。（7）洗衣机打开排水离合器开始排水，并且持续3min。（8）洗衣机关闭排水离合器。（9）重复（3）~（8）步骤一次。（10）洗衣机打开进水电磁阀，开始进水。（11）水位探测器检测到水已经到位，开始清洗衣服。（12）电动机正转与反转按照设定的洗衣模式的切换时间长度进行轮流工作。（13）洗衣一直进行5min。（14）洗衣机打开排水离合器开始排水，并且持续3min。（15）洗衣机关闭排水离合器。（16）重复（10）~（15）步骤一次。（17）洗衣机控制脱水电磁离合器，进行脱水，同时打开排水离合器，使得脱水过程可以及时排除洗衣机机桶内的脏水。（18）持续脱水2min。（19）完成洗衣。洗衣主程序见图2-3所示。按启动按钮？按启动按钮？否是完成2次洗衣？洗衣子程序否是完成2次清洗清洗子程序否是脱水设定水位和设定洗衣模式脱水定时到？否是蜂鸣器蜂鸣时间？否是开始结束图2-3洗衣主流程洗衣子程序见图2-4所示进水到水位？进水到水位？否是选择标准模式标准洗衣否是洗衣时间到？否是排水打开电磁阀进水排水定时到？否是洗衣子程序开始洗衣子程序结束柔和洗衣洗衣时间到？是否图2-4洗衣子程序洗衣机子程序工作过程如下。（1）启动洗衣机子程序。（2）打开电磁阀进水，同时检测水位。（3）如果水位到达位置，选择洗衣模式，标准或者柔和。（4）洗衣10min。（5）排水3min。（6）排水时间到，洗衣子程序结束。清洗子程序见图2-3所示进水到水位？进水到水位？否是选择标准模式标准洗衣否是清洗时间到？否是排水打开电磁阀进水排水定时到？否是清洗子程序开始清洗子程序结束柔和洗衣清洗时间到？是否图2-5清洗子程序（1）启动清洗子程序。（2）打开电磁阀进水，并检测水是否在指定水位。（3）选择清洗模式，标准或者柔和。（4）开始清洗衣服，定时5min。（5）定时时间到，开始排水。（6）定时3min。（7）排水结束，清洗子程序结束。标准洗子程序见图2-4所示正转时间到？正转时间到？否是停止1秒停止时间到？否是反转3秒电机正转3秒反转定时到？否是标准洗子程序开始标准洗子程序结束标准洗模式结束？否是图2-6标准洗子程序在洗衣子程序和清洗子程序中洗衣服的模式有标准模式和柔和模式之分。标准模式洗衣服的流程图及柔和模式洗衣服的流程图如图2-4和-25所示，过程如下。（1）柔和模式；电动机先正转5s，停止1s，电动机再反转5s。（2）标准模式；电动机先正转3s，停止1s，电动机再反转3s。正转时间到？正转时间到？否是停止1秒停止时间到？否是反转5秒电机正转5秒反转定时到？否是柔和洗子程序开始柔和洗子程序结束标准洗模式结束？否是图2-7柔和洗子程序

第三章硬件设计3.1主电路设计全自动洗衣机的PLC控制系统主接线路图如图3-1所示。通过PLC来实现电动机的正反转，并且实现洗衣机按预先设置的程序自动执行，完成洗衣。当需要手动排水与脱水时，可以强制停止自动程序的运行，退出自动切换到手动操作。QF1是总设备断路器，起到接通断开设备作用。M1是洗涤正、反转和脱水电动机。KM1是洗涤正转和脱水正转启动接触器，通过PLC控制KM1，使用线圈得电，常开触点闭合，从而控制电机正转洗涤和脱水。KM2是洗涤反转中间继电器器，通过PLC控制KM2，使用线圈得电，常开触点闭合，从而控制电机反转洗涤。为防止全自动洗衣机在工作过程中，电路发生短路，损坏电动机和电路的各种电气设备，因此在主电路中安装了熔断器FU1，FU2,当电路出现短路故障时，能迅速、可靠的断开电源。全自动洗衣机在长时间工作下，为了防止电机绕组的温升超过额定值而损坏，采用热继电器FR1作为保护元件，与熔断器FU1/FU2搭配使用，可靠地保护电动机。图3-1主电路图3.2控制电路图控制电路见图3-2所示220V交流电经L，N供控制电路使用。QF3是控制电路断路器，可以通断控制电路电源。YV1是进水电磁阀，KA1是进水阀启动中间继电器常开触点，PLC通过控制KA1线圈得电，常开触点闭合，电磁阀YV1得电打开进水。YV2是排水电磁阀，KA2是排水阀启动中间继电器常开触点，PLC通过控制KA2线圈得电，常开触点闭合，电磁阀YV2得电打开排水。KM1是电机正转接触器，KM2是电机反转接触器。PLC通过控制正转中间继电器KA3或者脱水中间继电器KA5线圈得电，常开触点闭合，启动正转洗涤（或者清洗）或者脱水。PLC通过控制KA4反转洗涤（或者清洗）中间继电器线圈得电，常开触点闭合，启动反转洗涤（或者清洗）。YV3是脱水电磁阀，PLC通过控制KA5线圈得电，常开触点闭合，YV3线圈得电，启动脱水。A1是开关电源，将交流220V变成24V直流电，供的输入和输出使用。QF4是直流电源输出断路器，可以通断直流电源输出电路。图3-2控制电路图3.3I/O口分配表表3-1输入分配表功能作用内部地址外部编号启动按扭I0.0SB1停止按扭I0.1SB2水位选择开关（高水位）I0.2SB3水位选择开关（中水位）I0.3SB4水位选择开关（低水位）I0.4SB5手动排水开关I0.5SB6手动脱水开关I0.6SB7高水位浮球开关I0.7SL1中水位浮球开关I1.0SL2低水位浮球开关I1.1SL3标准洗I1.2SB8柔和洗I1.3SB9表3-2输出分配表功能作用内部地址外部编号进水电磁阀Q0.0KA1排水电磁阀Q0.1KA2洗涤电动机正转Q0.2KA3洗涤电动机反转Q0.3KA4脱水桶Q0.4KA5报警器Q0.5HA13.3PLC接线图PLC接线图见图3-3所示。S7-200PLC使用交流220V电源，外部开关SB1到SB9接PLC的输入。外部水位SL1到SL3接PLC的输入。KA1到KA5中间继电器线圈接PLC的输出。报警HA1接PLC的输出。图3-3PLC接线图

第四章软件设计4.1PLC内部使用地址为了方便编程和容易阅读，定义了内部使用地址，内部地址如下表4-1所示表4-1定时器、计数器说明系统启动标志M0.0水位与设定水位不相同M0.1水位与设定水位相同M0.2选择标准模式M0.3选择柔和模式M0.4洗衣第1次M4.0洗衣第2次M4.1清洗第1次M4.2清洗第2次M4.3启动脱水M4.4完成洗衣M4.5洗衣程序初始化M6.0洗衣电磁阀进水M6.1洗衣模式M6.2洗衣排水M6.3洗衣完成M6.4启动清洗子程序M8.0清洗进水M8.1选择清洗模式M8.2清洗排水M8.3清洗完成M8.4柔和电动机正转5sM10.0柔和电动机停1sM10.1柔和电动机反转5sM10.2标准模式电动机正转3SM11.0标准模式电动机停止1SM11.1标准电动机反转3sM11.2启动柔和模式M12.1启动标准标志M12.2启动洗衣程序M12.3清洗启动M12.4柔和洗衣模式M12.5标准洗衣模式M12.6持续脱水2minT37报警3秒完成T38柔和模式定时反转5sT101柔和模式定时停止1sT102柔和模式定时5sT103标准模式正转定时3ST111标准模式停止1S定时T112标准模式反转3S定时T113洗衣10minT120洗衣排水定时T121清洗衣服定时5minT130清洗排水定时3minT1314.2PLC梯形图主程序：系统启动标志:M0.0洗衣机水位与设定水位不同:M0.1洗衣机水位与设定水位相同:M0.2选择标准模式没选择模式则为标准模式选择柔和模式按下启动按钮，洗衣机电源导通，准备进入洗衣状态洗衣第1次调用洗衣洗衣第1次完成，执行洗衣第2次洗衣第2次完成，执行清洗第1次调用清洗清洗第1次完成，执行清洗第2次清洗第1次完成，执行清洗第2次持续脱水2min脱水完成，完成洗衣报警3秒完成完成，复位动作进水电磁阀:Q0.0排水电磁阀:Q0.1洗涤电动机正转:Q0.2洗涤电动机反转:Q0.3脱水桶报警器Q0.5洗衣模式启动柔和模式:M12.1启动标准标志:M12.2柔和模式：（1）柔和模式；电动机先正转5s，停止1s，电动机再反转5s。（2）标准模式；电动机先正转3s，停止1s，电动机再反转3s。柔和模式反转5s柔和电动机停1s:M10.1启动柔和停止1s柔和电动机反转5s:M10.2启动柔和模式反转定时5s柔和电动机先正转5s:M10.0标准模式：（2）标准模式；电动机先正转3s，停止1s，电动机再反转3s标准模式电动机先正转3S标准模式电动机正转定时标准模式电动机停止1S标准模式停止1S定时标准电动机反转3s标准模式反转3S定时循环洗衣子程序：启动洗衣程序。打开电磁阀进水，并检测水是否在指定水位到水位，如果水位到达位置，选择洗衣模式，标准或者柔和。选择洗衣模式，标准或者柔和。开始清洗衣服，洗衣10min定时时间到开始排水排水定时3min排水结束，洗衣子程序结束清洗子程序：启动清洗子程序。打开电磁阀进水，并检测水是否在指定水位到水位，选择清洗模式，标准或者柔和。选择清洗模式，标准或者柔和。开始清洗衣服，定时5min定时时间到开始排水排水定时3min排水结束，清洗子程序结束4.3语句表程序ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork1//系统启动标志:M0.0LDI0.0OM0.0ANI0.1=M0.0Network2//洗衣机水位与设定水位不同:M0.1////LDI0.2ANI0.7LDI0.3ANI1.0OLDLDI0.4ANI1.1OLD=M0.1Network3//洗衣机水位与设定水位相同:M0.2LDI0.2AI0.7LDI0.3AI1.0OLDLDI0.4AI1.1OLD=M0.2Network4//选择标准模式//没选择模式则为标准模式LDI1.2LDNM0.3ANM0.4OLDANI1.3SM0.3,1RM0.4,1Network5//选择柔和模式LDI1.3ANI1.2SM0.4,1RM0.3,1Network6//按下启动按钮，洗衣机电源导通，准备进入洗衣状态//洗衣第1次LDM0.0AW=MW4,0AW=MW6,0AW=MW8,0SM4.0,1RM6.4,1Network7//调用洗衣LDM0.0LDM4.0OM4.1ALDCALLSBR2=M12.3Network8//洗衣第1次完成，执行洗衣第2次LDM0.0AM4.0AM6.4SM4.1,1RM4.0,1RM6.4,1Network9//洗衣第2次完成，执行清洗第1次LDM0.0AM4.1AM6.4SM4.2,1RM4.1,1RM6.4,1Network10//调用清洗LDM0.0LDM4.2OM4.3ALDCALLSBR3=M12.4Network11//清洗第1次完成，执行清洗第2次LDM0.0AM4.2AM8.4SM4.3,1RM4.2,1RM8.4,1Network12//清洗第1次完成，执行清洗第2次LDM0.0AM4.3AM8.4SM4.4,1RM4.3,1RM8.4,1Network13//持续脱水2minLDM0.0AM4.4TONT37,1200Network14//脱水完成，完成洗衣LDM0.0AM4.4AT37SM4.5,1RM4.4,1Network15//报警3秒完成LDM0.0AM4.5TONT38,30Network16//完成，复位动作LDM0.0AM4.5AT38RM4.5,1RM0.0,16RM6.0,16RM8.0,16RM4.0,16RM10.0,16Network17//进水电磁阀:Q0.0LDM6.1OM8.1AM0.0=Q0.0Network18//排水电磁阀:Q0.1LDM6.3OM8.3OM4.4AM0.0LDI0.5ANM0.0OLD=Q0.1Network19//洗涤电动机正转:Q0.2LDM10.0OM11.0OM4.4AM0.0LDI0.6ANM0.0OLDANQ0.3=Q0.2Network20//洗涤电动机反转:Q0.3LDM10.2OM11.2AM0.0ANQ0.2=Q0.3Network21//脱水桶LDM4.4AM0.0LDI0.6ANM0.0OLD=Q0.4Network22//报警器Q0.5LDM4.5AM0.0=Q0.5Network23//洗衣模式LDSM0.0LPSAM12.1CALLSBR0LPPAM12.2CALLSBR1Network24//启动柔和模式:M12.1//启动标准标志:M12.2LDM4.0OM4.1OM4.2OM4.3AM0.0LPSAM0.3=M12.1LPPAM0.4=M12.2END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK柔和模式:SBR0TITLE=BEGINNetwork1//（1）柔和模式；电动机先正转5s，停止1s，电动机再反转5s。//（2）标准模式；电动机先正转3s，停止1s，电动机再反转3s。//LDM12.1ANM10.0ANM10.1ANM10.2SM10.0,1Network2//柔和模式反转5sLDM12.1AM10.0TONT101,50Network3//柔和电动机停1s:M10.1LDM12.1AM10.0AT101RM10.0,1SM10.1,1Network4//启动柔和停止1sLDM12.1AM10.1TONT102,10Network5//柔和电动机反转5s:M10.2LDM12.1AM10.1AT102RM10.1,1SM10.2,1Network6//启动柔和模式反转定时5sLDM12.1AM10.2TONT103,50Network7//柔和电动机先正转5s:M10.0LDM12.1AM10.2AT103RM10.2,1SM10.0,1END_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK标准模式:SBR1TITLE=BEGINNetwork1//（2）标准模式；电动机先正转3s，停止1s，电动机再反转3s。//LDM12.2ANM11.0ANM11.1ANM11.2SM11.0,1Network2//标准模式电动机先正转3S//标准模式电动机正转定时LDM12.2AM11.0TONT111,30Network3//标准模式电动机停止1SLDM12.2AM11.0AT111RM11.0,1SM11.1,1Network4//标准模式停止1S定时LDM12.2AM11.1TONT112,10Network5//标准电动机反转3sLDM12.2AM11.1AT112RM11.1,1SM11.2,1Network6//标准模式反转3S定时LDM12.2AM11.2TONT113,30Network7//循环LDM12.2AM11.2AT113RM11.2,1SM11.0,1END_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK洗衣子程序:SBR2TITLE=（1）启动洗衣机子程序。//（2）打开电磁阀进水，同时检测水位。//（3）如果水位到达位置，选择洗衣模式，标准或者柔和。//（4）洗衣10min。//（5）排水3min。//（6）排水时间到，洗衣子程序结束。//BEGINNetwork1//启动洗衣程序。LDM12.3AW=MW6,0SM6.0,1Network2//打开电磁阀进水，并检测水是否在指定水位LDM12.3AM6.0SM6.1,1RM6.0,1Network3//到水位，如果水位到达位置，选择洗衣模式，标准或者柔和。LDM12.3AM6.1AM0.2SM6.2,1RM6.1,1Network4//选择洗衣模式，标准或者柔和。LDM6.2AM12.3LPSAM0.4ANM0.3=M12.5LPPAM0.3ANM0.4=M12.6Network5//开始清洗衣服，洗衣10minLDM6.2AM12.3TONT120,6000Network6//定时时间到开始排水LDM6.2AM12.3AT120RM6.2,1SM6.3,1Network7//排水定时3minLDM6.3AM12.3TONT121,1800Network8//排水结束，洗衣子程序结束LDM6.3AM12.3AT121RM6.3,1SM6.4,1RM12.3,1END_SUBROUTINE_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK清洗子程序:SBR3TITLE=BEGINNetwork1//启动清洗子程序。LDM12.4AW=MW8,0SM8.0,1Network2//打开电磁阀进水，并检测水是否在指定水位LDM12.4AM8.0SM8.1,1RM8.0,1Network3//到水位，选择清洗模式，标