《电气控制与可编程控制器》课程设计说明书题目：自动洗衣机控制系统专业：电气工程及其自动化班级： 0922 姓名： 学号： 苏州科技学院机电工程系第一章绪论 --1.1课题的研究背景 -1.2洗衣机的发展概况 -1-1.3课题研究的目的与意义 1.4本课题研究的主要内容 第二章概述 - 2.1 PLC的控制特点 --2.2控制系统框图 --2.3控制系统对应设备及功能 第三章硬件电路的设计 - 3.1 PLC的选择 - 3.1.1 I/O点数统计 - 3.1.2 I/O储存器容量估计 - 3.1.3 CPU功能与结构的选择 - 3.2 PLC外部接线图 牛3.3洗衣机示意图 --第四章软件的设计 - 4.1 I/O分配表 --4.1.1输入地址分配表 4.1.2输出地址分配表 --4.1.3内部元件地址分配表 --4.2系统流程图 -1-1--4.2.1强制停止流程图 ---4.2.2正常运转流程图 ----4.3程序设计 " 4.3.1系统梯形图 -13 4.3.2系统指令语句表 第五章程序运行过程分析 第六章系统仿真 第七章模拟硬件连接 -4 结语 致谢 涉 参考文献 第_章绪论1.1课题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 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1.2洗衣机发展概况和现状全自动洗衣机已经是普及的家用电器，并且现在工业用的全自动洗衣机由 于其特殊性，也越来越多的采用 PLC、变频器和触摸屏该控制对象具有如 下功能：波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中 心装的外桶固定，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1.3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、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，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部，是实现 机电一体化的理想控制设备1.4本课题研究的主要内容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，PLC的选择，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第二章概述2.1 PLC的控制特点PLC系统的特点：1） 可靠性高，PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的 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，如指今表，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 机控制容易单片机系统的特点：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） 功能单一只具有使用中所需要的功能但是，它结构简单，处理速度快典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图1所示：1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PLC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，对按细,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图2控制系统框图2.3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 设备初步设计如表2-1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进水电磁阀停止按扭排水电磁阀排水按钮电机正转控制高水位开关电机反转控制低水位开关脱水电磁离合器报警蜂鸣器自动洗衣机的进水，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 PLC的选择3.1.1 I/O点数统计I/O点数是PLC的一项重要指标合理选择I/O点数既可使系统满足控制要 求，又可使系统总投资最低PLC的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需 控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占 用一个输入输出点考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上 20%—30%的备用量该系统有11个数字输入点6个数字输出点，具体的输入输 出见表3-1. [7]表3-1 I/O点数统计表输入点输出点启动按扭进水电磁阀停止按扭排水电磁阀排水按钮电机正转控制高水位开关电机反转控制低水位开关脱水电磁离合器报警蜂鸣器3.1.2 I/O储存器容量的估算PLC常用的内存有EPROM、EEPROM 和带锂电池供电的RAM一般微型 和小型PLC的存储容量是固定的，介于1 —2KB之间用户应用程序占用多少 内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等因此 在程序设计之前只能粗略地估算根据经验，每个I/O点及有关功能元件占用的 内存量大致如下：开关量输入元件：10—20B/点开关量输出元件：5 — 10B/点定时器/计数器：2B/个模拟量：100 — 150B^通信接口 ：一个接口一般需要300B以上⑻根据上面算出的总字节数再考虑增加25%左右的备用量，就可估算出用户程 序所需的内存容量，从而选择合适的PLC内存。
该系统有6个数字输入点7个 数字输出点，需内存280B，有定时器6个，计时器2个，需内存16B，考虑余 量后需要内存370B3.1.3 CPU功能与结构的选择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、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该模块采用交流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]综上所述此次设计选用西门子S7-200型PLC3.2 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，现根据以上的统计和选择对控制系统PLC的外部接线设计如下 图3。
遂水电磁阀群水电磁阀电州正转楼灿器电动耻觇转接胞器 脱水屯殖高立器蟠呜撮图3 PLC外部接线图3.3洗衣机示意图洗衣机的进水和排水分别有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机拖动，通过电磁阀离合器来控制，将动力传给 洗涤波轮或甩干桶（内桶）电磁离合器失电，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，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波 轮不转）水位高低分别有高低水位开关进行检测起动按钮用来起动洗衣机工 作[1°]蜂鸣器上水位开关下水位开关排水阀单相电动机第四章软件的设计4.1 I/O分配表4.1.1输。