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1、河北工程大学课程设计说明书 （2013 /2014 学年第学期）课程名称 ： 可编程序控制器课程设计 题 目 ： 自动洗衣机PLC控制系统设计 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计周数 ： 设计成绩 ： 2014年 6月 25日1、课程设计目的1.1了解自动洗衣机的结构、电器系统和控制要求。1.2掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。1.4进一步熟悉常用设备、元器件的类型和特征，并掌握合理运用原则和使用方法。培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。1.5熟悉上下位机的连接方法。1.6综合运用所学的理论知识独立完成一个课题，培养学生独立分析和解决实际问题的能
2、力,学会撰写课程设计总结报告。2、课程设计正文：2.1系统分析： 2.1.1工作原理 全自动洗衣机实物示意图如下所示。全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心轴安放的。外桶固定，做盛水用，内桶可以旋转，做脱水（甩干）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、排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开。将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘正、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，由洗涤电机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高
3、、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用开实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。2.1.1PLC控制系统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
4、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
5、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。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
6、：（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。2.2系统设计：全自动洗衣机实物示意图如下所示。全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心轴安放的。外桶固定，做盛水用，内桶可以旋转，做脱水（甩干）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、排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开。将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘正、反转来实现，此时脱
7、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。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用开实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。2.2.1 技术要求1 开始 选择好水位按键后按下启动按钮，PLC关闭出水阀门，打开进水阀门给洗衣机灌水，同时检测水位。当水位达到或高于设定水位后停止注水。2 洗涤 完成注水后启动洗涤：正转5秒，停2秒，然后反转5秒，停2秒。如此循环6次便完成了洗涤。3 排水 排水一直排到水位检测值小于某个预定值，然后延时4秒停止排水。4 灌水 洗衣机灌水直道水位达到或高于设定水位后停止注水。
8、5 漂洗 漂洗时正转5秒，停2秒，反转5秒，停2秒。如此循环5次便完成了漂洗。6 第二遍漂洗 重复3、4、5步。7 结束 排水直到水位检测值小于某个预定值，然后延时6秒停止排水。8 警报 起动报警器鸣响2秒，然后停机。2.2.2 控制系统框图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,对按鈕,电磁阀,开关等其他一些输入/输出点进行控制,实现了洗
9、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 程序流程图： 开始启动电源注水，到水位后停水洗衣机正转5秒，停2秒洗衣机正转5秒，停2秒洗衣机反转5秒，停2秒洗衣机停转监测水位高于水位，则排水低于水位，则灌水洗衣机反转5秒，停2秒延时2秒排水，当水位小于某个预定值时，停止排水 结束2.4 PLC外部接线图2.5控制符号说明2.6 PLC程序：3.课程设计总结： 1. 系统设计与设备选型 a. 分析所控制的设备或系统。PLC最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。 b. 判断要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制
10、器的点数要求。（选型要求）2. I/O赋值（分配输入输出）将要控制的设备或系统的输入输出信号进行赋值，与PLC的输入编号相对应。3. 设计控制原理图 a. 设计出较完整的控制草图。 b. 编写控制程序。 c. 在达到你的控制目的的前提下尽量简化程序。4. 程序写入PLC 将你的程序写入可编程控制器。5. 编辑调试修改你的程序 a.程序查错(逻辑及语法检查） b.在局部插入END，分段调试程序。 c.整体运行调试6. 监视运行情况调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。各功能单元调试完成后，再调试全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。从PLC只连接输入设备、再连接
11、输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。4课程设计心得体会： 持续两周的关于全自动洗衣机PLC控制的课程设计已经结束了，通过此次PLC程序设计实践,我实在是获益不浅.PLC是今年刚接触的一门新课，刚开始对这门课程很敢兴趣，可是学起来的时候感觉有点难度，所以学起来的有点畏惧感，以致没怎么学好,每次上实训课的时候，虽然都是尝试着去操作，可还是只会简单的输入程序。这次全自动洗衣机PLC控制课程设计让我进一步熟悉了PLC程序
12、设计，而且得到了用PLC程序设计解决实际问题的宝贵经验. PLC程序设计是一门重要专业基础课程，适用于大型系统软件和应用软件的开发。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现提出分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.这次课设我可以说是顺利的完成了，在设计中遇到了很多程序和硬件上的问题，最后在老师和同学的帮助下迎刃而解。同时也让我学到了一些技巧，我由衷的感谢他们的帮助。通过这次实训，我们了解到其实编一个程序也不像刚开始所想象中的那么难，那么复杂，只要我们肯用心用脑，肯去花功夫钻研就会一定会有收获，其实在课程设计中运用的很多知识在课堂上老师都已经很详细
13、讲过，但我们就是缺少了那一份灵动，所以我学到了除了要有扎实的基本功外，有一点点的变通的灵泛性还是必要的。总之我们倾心投入，大家都很努力，为了课程设计能够顺利通过，我们查阅了很多资料，也请教了老师，这两周时间很快就过去了，但这两周过的很愉快，相信加上我的坚持不懈，以后一定会在PLC程序设计的学习中得到更多的知识和经验。这次设计,让我进一步的了解了PLC程序设计,而且还得到了用PLC程序设计解决实际问题的宝贵经验。经过这一周的课程设计，感觉收获很大，对PLC也产生了更大的兴趣，对程序设计思想有了初步的理解和体会，对PLC的各种功能有了更进一步的了解，并且将平时没有彻底掌握的知识有了深刻的理解，同时
14、自己在这次的课程设计时间中，看到了自己还存在很多方面的不足：1、对于PLC程序指令的不熟悉是课程设计中所遇到的最大的问题。2、程序基础的不扎实是课程设计不能完美，高效的完成的最大影响。这些不足将提醒我努力学习以便能更好的完善自我。5参考文献：1廖常初. PLC基础及应用.北京：机械工业出版社 2史国生. 电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003 3孙振强. 可编程控制器原理及应用教程.北京：清华大学出版社 4阮友德. 电气控制与PLC实训教程.北京：人民邮电出版社，20065 吴中俊，黄永红主编，可编程序控制器原理及应用，机械工业出版社， 2004； 6 西门子公司，SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册，2002； 课程设计评 语课程设计成 绩指导教师（签字） 年 月 日22
