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1、机电工程学院课程设计说明书设计题目: 全自动洗衣机控制系统设计 学生姓名： 学 号： 20094805 专业班级： 机制F09 指导教师： 2012年 12 月 13日内容摘要本次课程设计主要是针对全自动洗衣机的控制系统进行设计，首先对其工作原理做一个大致的介绍，即洗衣机的工作流程图，本次的控制系统采用PLC控制，介绍了洗衣机的硬件配置和组成原理，并由此得到I/O分配表，PLC接线图，重点部分是控制程序和程序的调试。全自动洗衣机控制系统是典型的自动化系统，几乎由一到两个开关或者按钮就可以实现整个洗衣过程：一洗二漂；这三次每次都是一个相对独立的洗衣过程，用循环来实现；还可以分强洗，弱洗，每个分支
2、过程中也嵌套了循环，使其过程显得有些复杂，但功用很好。在完成这次课程设计的过程中，对于机电一体化的控制系统的设计有了一定的认识，掌握了基本的设计步骤，熟悉了课程中的相关知识，理论联系实际，使我对学过的知识有了更深层次的了解。关键词：洗衣机；控制系统；循环目 录目 录1第1章 引 言1第2章 系统总体方案设计22.1控制系统流程图22.2系统设计方案32.3洗衣机硬件配置及组成原理32.5 PLC接线图72.6 程序调试15第3章 结 论18第4章 设计总结19致谢20附录 程序语句表21参考文献24第1章 引 言这次设计是毕业前最后一次课程设计，也是为做毕业设计做铺垫吧，通过这次设计，将所学的
3、东西融会贯通。这篇设计论文是以西门子S7-200为主要载体，结合他对应的编程软件来对全自动洗衣机的控制进行编程，虽然没有具体的见到他的硬件，但是也对这样一个程序对应的接口做了了解。同时根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器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。全自动洗衣机控制系统利用了西门子S7-200系列PLC的特点，对按钮，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内定时器和计数器控制，所以只要改变定时器和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,充
4、分表现现代家电品的实用性。在洗衣机控制方面，在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，PLC控制系统产生了。继1969年美国数字设备公司研制出世界第一台PLC，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期，从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来了。在许多领域都有广泛的应用。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
5、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。第2章 系统总体方案设计2.1控制系统流程图如图2.1为全自动洗衣机的洗涤动作程流程图,根据控制流程图并按照设计任务书进行程序的设计；初始状态：暂停，高水位，强洗，工作寄存器清零通过SB3,SB1设定水位与方式，M置0，按SB2启动进水，到达规定水位，关进水，开始洗涤M=0,则N=4;M0，则N=2是强洗吗？电动机正转8秒电动机正转2秒暂停2秒暂停5秒电动机反转8秒电动机反转2秒暂停2秒暂停5秒满N次吗？满N次吗？排水，直至水排空甩干10秒M+1,M=3吗？报警提示10秒关机YESNOYESYESNONONO2.1全
6、自动洗衣机的洗涤动作程流程图2.2系统设计方案通常地，人们采用洗衣机来洗衣服需要经历洗涤、漂洗、排水、脱水等4个环节，而在全自动洗衣机中，这样的一个过程全由PLC来完成。并且，全自动洗衣机需要其控制系统足够可靠，以避免洗衣机轻易出现故障。全自动洗衣机的简单工作过程如图2.1所示。其中，洗衣的方式（强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在人们将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。并且是必须选择的洗衣参数。当选择了一种洗衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。全自动洗衣机系统中，PLC主要完成以下功能：1检测功能（1）检测洗衣的方式：强洗或者
7、是弱洗的选择。（2）检测洗衣时的水位：高水位或者是低水位的选择。（3）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。（4）检测排水是否已经完成。2. 控制功能（1）控制进水、洗涤、排水、脱水等洗衣机的动作。（2）控制洗涤、脱水等的时间长短。（3）控制洗涤的次数。（4）控制在洗衣机完成一个动作后到下一个动作的准确转换。（5）控制完成洗衣时的信号提示。2.3洗衣机硬件配置及组成原理根据控制流程图，来实现功能。选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣机的控制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自动洗衣机系
8、统中总共有7个数字量输入，10个数字量输出，共需17点I/O,根据I/O点数及程序容量，选择了CPU224作为其主机。启动按钮用来控制全自动洗衣机开始工作与否，一般地，在用户在洗衣机内放入衣服，且已经准备好开始洗衣服之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开始洗衣。停止按钮用来控制运行中的全自动洗衣机停止工作与否。在洗衣服的过程中，用户需要停止洗衣机，就可以直接按下停止按钮，洗衣机即会停止工作。高低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位高低，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统设定下的两个水位中的相对高一点的水位。反之则是低水位。强洗标准洗涤开关用来设置洗衣机洗衣服的模式，当选择
9、强洗时，洗衣机自动按照强洗模式洗衣服。反之则相反，选择标准洗模式。需要说明的是，标准模式与强洗模式的 选择必须在用户一开始洗衣之前完成。高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了高水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将高水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。低水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了低水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将低水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。同样零水位探测器用来探测是否将水排干。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将零位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。电机正转接触器用于PLC主机控
10、制洗衣机电机的正转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机正转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。电机反转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的反转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。排水离合器用于PLC主机控制洗衣机机筒内的排放。选用数字式离合器，可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接到排水离合器，当洗衣机在完成洗衣或者漂洗后，需要将机筒内的脏水排出机筒，此时，PLC主机发出控制命令打开排水离合器，进行排水。洗衣机洗衣服的最后一道工序就是对衣服进行脱水，脱水电磁离合器正是用于PL
11、C主机控制洗衣机进行脱水，脱水需要电机带动机筒旋转，有了电磁离合器后，就可以直接使用PLC主机的数字量输出端口来控制电磁离合器，最终达到控制脱水执行电机的目的。在脱水过程不涉及电机的调速问题，因此，用PLC主机加电磁离合器这样一种比较觉得简单的方式就可以完成控制任务。蜂鸣器用来指示洗衣机洗衣过程中的一些声音提示，也采用电磁阀控制。对于各个程序中的指示灯也采用电磁阀进行控制。全自动洗衣机控制系统为单机控制系统。 PLC的输入点，包括启动按钮、停止按钮、高低水位按钮、标准强洗模式按钮、高水位探测器、低水位探测器，零水位探测器一共7点；输出点包括进水电磁阀、电机正转接触器、电机反转接触器、排水离合器
12、、脱水离合器、蜂鸣器接触器和四个指示灯接触器一共10点。由于点数不多，考虑20%30%的余量，选用小型PLC便可实现， 本次设计选择西门子S7-200系列的CPU224型的PLC，可以满足使用需求。它的主要特点是：14输入/10输出共24个数字量I/O点。13KB的程序和数据存储空间。6个独立的30KHZ的高速计数器，2路独立的20KHZ的高速脉冲输出。具有PID控制器。1个RS485通信/编程口。具有多点接口MPI（Multi Point Interface）通信协议具有点对点接口PPI(Point to Point Interface)通信协议具有自由通信口I/O端子排可以很容易地整体拆卸
13、如表2.1为全自动洗衣机中PLC主机的IO资源分配，表2.2为全自动洗衣机中PLC主机中辅助继电器分配。2.4 I/O分配表根据控制要求，可列出下表：表2.1 全自动洗衣机PLC主机的I/O地址分配信号类型信号名称元件名称元件符号地址编号输入信号洗涤选择常开按钮SB1I0.3输入信号启动常开按钮SB2I0.1输入信号高水位常开按钮SB3I0.2输入信号高水位探测组合开关ST3I0.4输入信号低水位探测组合开关ST2I0.5输入信号零水位探测组合开关ST1I0.6输出信号进水电磁阀KM1Q0.0输出信号电动机正转接触器KM2Q0.1输出信号电动机反转接触器KM3Q0.2输出信号排水电磁阀KM4Q0.3输出信号脱水离合器KM5Q0.4输出信号报警接触器KM6Q0.5输出信号进水指示灯亮灯泡L1Q0.6表2.2 全自动洗衣机中plc主机中辅助继电器分配名称地址名称地址启动 停止M0.0蜂鸣器M0.5高水位M0.1洗涤高水位检测M0.6低水位M0.2洗涤低水位检测M0.7强洗模式M0.3零水位探测M1.5标准洗涤模式M0.4 2.5 PLC接线图I/O接线图如下：图2.5 I/O地址分配2.6 程序梯形图主程序如下：
