全自动洗衣机控制系统设计

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1、分数:华南理工大学广州学院课程设计任务书题 目：全自动洗衣机的PLC控制系统设计课 程：PLC技能培训课程设计专 业：自动化班 级：姓 名：学 号：第一部分一、课程设计目的编程序控制器（PLC）于20世纪60年代在美国诞生，在我国的发展 及应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生 产领域，成为提高工业装备电气自动化水平的重要设备和强大支柱。因此, PLC技术已成为电气自动化专业技能型人才必不可少的重要技能PLC技 能培训课程是电气设备及PLC课程实践教学环节，通过实践，可以 帮助学生加深对理论知识消化吸收，提高PLC编程技能。该课程设计的主要目的是通过运用三菱FX3U系

2、列PLC设计一控制系 统，掌握PLC控制系统设计原则、方法、过程和具体设计步骤。通过设计 还有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。电气设计必 须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备及控制 系统的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作 的整体观念。课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意 其他几方面能力的培养及提高，如独立工作能力及创造力；综合运用专业 及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品 手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资 料的能力。二、PLC应用系统设计的内容

3、和步骤1. 设计原则(1) 系统应最大限度地满足被控设备或生产过程的控制要求。(2) 在满足控制要求的前提下，应力求使系统简单、经济，操作方便。(3) 保证控制系统工作安全可靠。(4) 考虑到生产发展和生产工艺改进，在确定PLC容量时，应适当留 有裕量，使系统有扩展余地。2. 设计内容(1) 拟定控制系统设计的技术条件。(2) 确定电气传动控制方案和电动机、电磁阀等执行机构。(3) 选择PLC的型号。(4) 编制？1。输入、输出端子分配表。(5) 绘制输入、输出端子接线图。(6) 根据系统控制要求，用相应的编程语言(常用梯形图)设计程序。(7) 设计操作台、电气柜及非标准电气元件。(8) 编写

4、设计说明书和使用操作说明书。3. 设计主要步骤(1) 分析被控对象的控制要求，确定控制任务.(2) 选择和确定用户I/O设备.(3) 选择PLC的型号.(4) 系统的硬件、软件设计.(5) 系统联机统调三、课程设计任务:全自动洗衣机的PLC控制系统设计，即采用三菱FX3U系列PLC完成 全自动洗衣机的PLC控制系统设计。四、课程设计控制要求1、概述洗衣机的应用现在比较普遍。全自动洗衣机的实物示意图如图所示。全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）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水

5、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，将水由外桶排出 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、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮全自动洗衣机控制系统设计 用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报 警。排水按钮用来实现手动排水。电机功率为2.2KW，AC380V.2、设计任务和要求该全自动洗衣机的要求可以用下图流程图来表示。PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。

6、启动时开始进水， 水满（即水位到达高水位）时停止进水并开始正转洗涤。正转洗涤15 s后暂 停，暂停3 s后开始反转洗涤。反转洗涤15s后暂停，暂停3 s后，若正、 反洗涤未满3次，则返回从正转洗涤开始的动作；若正、反洗涤满3次时, 则开始排水。排水水位若下降到低位时，开始脱水并继续排水。脱水10s 即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成3次大循环，则返回 从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了 3次大循环，则进 行洗完报警。报警10s结束全部过程，自动停机。此外，还要求可以按排水按钮以实现手动排水；按停止按钮以实现搬运，停止进水、排 水、脱水及报警。全自动洗衣机曲件流奁图五、

7、具体完成项目1、选择三菱可编程控制器具体型号，编制？1。输入、输出端子分配 表及绘制输入、输出端子接线图。2、绘制全自动洗衣机的PLC控制流程图。3、根据系统控制要求，完成全自动洗衣机的PLC控制程序编程，程序 元件要有注释。4、上机调试、答辩、验收。六、课程设计报告内容：根据上述设计要求，提交设计报告，包括上述设计基本内容、设计说明 书、使用说明书、设计心得体会。七、设计时间安排（共2周）序 号具体内容时间 （天）11自学布置内容2.熟悉项目控制要求、设计任务。12设计并绘制系统原理图（含：I / O连接图 及地址分配）23设计PLC控制程序（含：系统控制流程图、 梯形图）34上机模拟调试、

8、答辩、验收25编写设计报告（含：设计基本内容、设计和使用说明书、设计总结）2八、设计完成期限：各班学号21-40号的同学完成该课题。每位同学提交一份设计报告。本设计任务书于2016年11月15日发出，2016年12月15日前上 交设计报告。本课题的调试、答辩、验收具体时间待定。地点：PLC实验 室。内容摘要本文介绍了利用三菱系列PLC对全自动洗衣机控制系统总体控制，阐述 了控制方案。实现全自动洗衣机控制系统总体控制有多种，可以采用早期 的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展，单 片机、PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断 更新。本文采用日本三菱公司

9、生产的S7-200型PLC作为核心控制器进行 全自动洗衣机控制系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯 形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据全自动洗衣机控制系统总体 控制要求和特点，确定PLC的输入输出分配，并进行现场调试。关键词：PLC ；全自动洗衣机控制系统；PLC程序设计全自动洗衣机控制系统设计目录第1章引言0第2章全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定02.1总体控制方案确定02.1.1控制系统方案选择02.1.2洗衣机的PLC控制系统概述1第3章全自动洗衣机的基本结构23.1全自动洗衣机的原理和构造23.2洗涤脱水系统43.3排水和进水系统43.4电动机及传动系统4第4章电

10、气控制系统54.1控制系统结构54.2控制系统原理64.3主电路图6第5章主要器件的选择75.1电动机的选择75.2可编程控制器外部设计75.2.1 PLC的选型75.2.2 I/O分配表及接线图9第6章软件设计116.1系统的顺序功能图设计116.2全自动洗衣机的控制要求设计步骤116.2.1控制要求116.2.2控制程序的执行过程116.4控制系统的梯形图设计136.5语句表156.6程序运行17结论21设计总结22参考文献23第1章引言洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺 少的家用电器。传统的基于继电器的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自 动化程度的要求了。洗衣

11、机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化 技术的发展。而随着PLC技术的发展，用PLC作为控制器，就能很好地满 足全自动洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根 据不同场合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的 半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发 展。自动洗衣机就是将洗衣的全过程（泡浸-洗涤-漂洗-脱水）预先设定好N个 程序，洗衣时选择其中一个程序，打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过 程就会自动完成，洗衣完成时由蜂鸣器发出响声。通过PLC课程设计，进一步掌握PLC的原理和系统设计方法。培养和 锻炼应用PLC的能力。为今

12、后实际应用和设计PLC系统打下良好的基础。要求了解PLC控制系统设计的全过程，熟悉PLC系统设计的相关内容， 掌握系统的方法和步骤。主要包括：系统工艺过程和控制要求；系统分析和 方案论证、系统功能图；硬件设计、程序设计；系统的调试步骤和方法。完 成一个小型系统上位机和下位机的设计。第2章全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定2.1总体控制方案确定2.1.1控制系统方案选择单片机系统的特点：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

13、构简单，处理速 度快。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 进行选择及确定，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的使用更加灵活及多变。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

14、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，特别是梯形图及逻辑功能图，形象直观，动态监测效 果逼真，且及计算机控制容易。因此，选用PLC作为控制系统。2.1.2洗衣机的PLC控制系统概述全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境 的能力。在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制 系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序相 对复杂；其次，在设计控制系统硬件时.要有多种电路保护装置，如电流保 护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等这样增加了硬件的复 杂性，隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费

15、用，在各种控制系统中广 泛运用的PLC能克服单片机的缺点。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。因此在运用中，硬件也相对简单，提 高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图所示:图2-1 PLC控制系统的硬件组成框图第3章全自动洗衣机的基本结构3.1全自动洗衣机的原理和构造全自动洗衣机在结构上大致可分为3中类型，即波轮式，滚筒式和搅拌 式。我国的洗衣机在结构上主要有波轮式和滚筒式两类，产品的类型以波轮 式为主，其他类型为辅。首先做一下比较：滚筒式洗衣机具有如下性能：1）更好的软化衣物纤维，减小洗涤过程中衣物的损伤和变形，并且还 可以使洗后的衣物柔软而蓬松。2）提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物质及污 物的化学反应速度，提高洗衣粉中酶的活性，同时有利于溶解汗渍，血渍， 降低灰尘，油污的粘附作用，从而可在同样的洗净比下大幅度降低洗涤过程 对机械力的需求。3）温度高有利于污物在水中的扩散。4）高温能有效的杀死一些细菌。没有加温的洗涤的波轮式洗衣机无论怎样的水