全自动洗衣机(基于重量PLC控制设计)

目 录 第一章 绪论 1.1 课程设计的背景 1.2 洗衣机发展简单介绍 1.3 这次课程设计研究的目的与意义 第二章 概述 2.1 控制系统框图 2.2 控制系统对应设备及功能

2.3控制系统原理 第三章 硬件电路的设计

3.1系统控制要求

3.2 PLC的选择

3.3 PLC外部接线图 第四章 软件的设计 4.1 I/O分配表 4.2 程序流程图 4.3 源程序指令语句 第五章 调试分析 第六章 总结 第一章 绪论 1.1 课程设计的背景 这次设计是基于PLC的全自动洗衣机控制，采用PLC控制开发的周期短，开发成本低，可以直接用于工业现场控制。PLC控制具有实时性、信号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目，可靠性高，丰富的I/O卡件，质优价廉，性价比高，安装简单，维修方便，PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。因为它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能，所以在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统设计的灵活性及控制系统的可靠性。 1.2 洗衣机发展简单介绍

从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。世界上第一台洗衣机于1858年诞生，但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国发明了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。1910年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，美国改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。1932年，美国研制成功第一台前装式滚筒洗衣机。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。90年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。 全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成，所用的程序控制器可分为电动机驱动式和单片机式。从控制方式的发展阶段上分， 全自动洗衣机可分为两大类： 第一类：电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。 第二类：电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。电动控制全自动洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产品，是自动控制的初级阶段。随着计算机的及微电子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。 全自动洗衣机从结构上分有波轮式、搅拌式、滚筒式。目前,国内市场上销售的大都是波轮式和滚筒式，供应最多的是波轮式洗衣机。波轮式洗衣机的特点是洗净率高,但对衣服的磨损很大,随着人们生活水平不断地提高，丝绸,毛料,羊毛等大量走进普通家庭,厂商又适时地推出了滚筒洗衣机,它最大的优点是磨损率小,但洗净率比波轮式低,价格高。 洗衣机产品可以分三类：普通型、半自动型和全自动型。普通型和半自动型洗衣机，都需要人为参与操作，才能完成洗衣、甩干、排水全过程；而全自动洗衣机在整个洗涤、甩干、排水过程中，无需人为操作和监控。 1.3 这次课程设计研究的目的与意义 这次课设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，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。

第二章 概述

2.1 控制系统框图

这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。利用可编程控制器PLC实现控制,用于说明PLC控制的原理方法,特点及工作特色。这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,对按鈕,电磁阀,开关等其他一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。根据以上要求PLC的控制系统框图如下图

2.2 控制系统对应设备及功能 根据控制过程中的进水、洗涤、脱水、报警等控制要求，对控制所需的外部设备设计如下表 表2-1对应设备及功能表 对应的外部设备 对应的输出设备 启动按扭 启动指令 停止按扭 进水阀控制继电器 水位选择开关（高水位） 电动机正转及脱水继电器 水位选择开关（低水位） 电动机反转继电器 低重量传感器 排水阀控制继电器 高重量传感器 高水位指示灯 高水位传感器 低水位指示灯 低水位传感器 高重量指示灯 水排空传感器 低重量指示灯 手动排水开关

2.3控制系统原理 自动洗衣机的进水，洗衣，排水，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。 第三章 硬件电路的设计 3.1系统控制要求 （1）根据重量指示灯选择水位，按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高（ 低）水位，关水

（2）2s后开始洗涤 （3）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s （4）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s （5）清洗完成，报警3s并自动停机 （6）手动排水 3.2 PLC的选择 PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻辑运算、定时、计数、

数据处理等基本功能，有些PLC还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应，PLC的处理速度应满足实时控制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单，小型PLC就能满足要求了。 该控制系统CPU模块可采用CPU-224（AC/DC/继电器）模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。同时由于模块采用交流220V供电，并且自带14个数字量输入点和10个数字量输出点，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。[9] 所以这次设计选用西门子S7-200型PLC。 3.3 PLC外部接线图

根据全自动洗衣机的控制要求，对系统控制的I/O点数进行了统计和PLC型号进行了选择，控制系统PLC的外部接线设计如下图 第四章 软件的设计 4.1 I/O分配表 输入地址分配表 输入地址分配表 输入地址 对应的外部设备 I0.0 启动按扭

I0.1 停止按扭

I0.2 高重量传感器

I0.3 低重量传感器

I0.4 高水位选择开关

I0.5 低水位选择开关

I0.6 高水位传感器

I0.7 低水位传感器

I0.8 水排空传感器

I0.9 手动排水

输出地址分配表 名称 符号 地址 启动指令 J1 Q0.0 进水阀控制继电器 J2 Q0.1 电动机正转及脱水继电器 J3 Q0.4 电动机反转继电器 J4 Q0.5 排水阀控制继电器 J5 Q0.9 报警蜂鸣器 HA Q0.8 高水位指示灯 HL1 Q0.6 低水位指示灯 HL2 Q0.7 高重量指示灯 HW1 Q0.2 低重量指示灯 HW2 Q0.3

定时器部分

定时器分配