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1、洛洛 阳阳 理理 工工 学学 院院课课 程程 设设 计计基于 PLC 的全自动洗衣机控制系统的设计系 别 电气工程与自动化系 专 业 自动化 班 级 B 学 号 B 学生姓名 刘 洋 指导教师 何大庆 日 期 2013 年 12 月 20 号 摘摘 要要随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。纵观洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。根据全自动洗衣机的工作原理,利用可编程控
2、制器 PLC 实现控制,说明了 PLC 控制的原理方法,特点及控制洗衣机的特色。PLC 的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用 PLC 来控制全自动洗衣机这个课题。全自动洗衣机控制系统利用了西门子 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。由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由 PLC 内计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。可以把上面设定的程序时间定下来,作为固定程序使用,也可以根据衣物的质地,数量及油污的程度来编
3、程。该论文就怎样利用 PLC 来控制全自动洗衣机进行了调查，对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究，实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能。关键词关键词：PLC；自动；定时；控制目目 录录第一章 绪论.11.1 课题的研究背景 .11.2 洗衣机发展概况和现状.11.3 课题研究的目的与意义 .2 1.4 本课题研究的主要内容 .3第二章 概述.42.1 PLC 的控制特点.4 2.4 控制系统原理 .6第三章 硬件电路的设计.73.1 PLC 的选择.7 3.1.2 I/O 储存器容量的估算.7 3.1.3 CPU 功能与结构的选择.8 3.2 PLC 外部接线图.8第四章 软
4、件的设计.114.1 I/O 分配表.11 4.1.3 内部元件地址分配表 .11 4.2 系统流程图 .12 4.2.1 强制停止流程图.12 4.2.2 正常运行流程图.13 4.3 程序设计 .15 4.3.1 PLC 控制顺序功能图.15 4.3.2 系统梯形图 .16 4.3.3 系统指令语句表 .20第五章 程序运行过程分析.23结 语.24参 考 文 献.25- -1第一章第一章 绪论绪论1.11.1 课题课题的研究背景的研究背景本次设计基于 PLC 的全自动洗衣机控制，本文的课题源于市场上洗衣机产品。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
5、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。本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。 1.21.2 洗衣机发展概况洗衣机发展概况和现状和现状从古到今，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
6、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
7、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。- -2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
8、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
9、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。国内外洗衣机品牌有 海尔、小天鹅、荣事达、松下、惠而浦水仙、LG 熊猫、西门子、日立好用。1.31.3 课题研究的目的与意义课题研究的目的与意义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
10、、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- -3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
11、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
