1、XXXXX學院課程設計說明書設計題目: 全自動洗衣機控制系統設計（三） 學生姓名： XXXXX 學 號： XXXXX 專業班級： XXXXX 指導教師： XXXXX 2012年 12 月 08 日內容摘要本文介紹了采用可編程控制器（PLC）作為核心控制部件來控制在經過高低水位和強弱洗模式選擇后，洗衣機的進水、洗滌、排水、脫水、報警等的全自動控制系統。文章介紹了洗衣機的結構，對全自動洗衣機的控制系統進行了分析，在此基礎上提出了基于PLC的全自動洗衣機控制方案，并對方案進行了論證，根據洗衣機的工作原理，設計了流程圖及程序梯形圖，對按鈕及其它一些輸入/輸出點進行控制，實現了洗衣機洗衣過程的自動化。由

2、于洗滌，排水，脫水的時間均由PLC內計計時器控制，所以只要改變計時器參數就可以改變時間。具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活等特點。 關鍵詞：PLC；全自動洗衣機；按鈕1目 錄第1章 引 言1第2章 系統總體方案設計22.1控制系統流程圖22.2系統設計方案32.3洗衣機硬件配置及組成原理32.4 PLC接線圖82.5 程序梯形圖92.6 程序調試172.7 程序語句表22結 論28設計總結29謝辭30參考文獻3122第1章 引 言全自動洗衣機是將洗衣機的全過程如進水、洗滌、排水、脫水、報警等過程預先寫入N個程序，由程序來控制洗衣機的進水量、洗滌時間、循環次數、排水、脫水洗滌等，所有工作完成

3、后有蜂鳴器報警提示。 根據全自動洗衣機的工作原理，利用可編程控制器PLC來實現洗滌過程的控制。全自動洗衣機控制系統利用西門子S7-200系列PLC的特點，對按鈕，電磁閥，開關等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現了洗衣機洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌，排水，脫水的時間由PLC內定時器和計數器控制，所以只要改變定時器和計數器參數就可以改變洗滌時間和循環次數。也可以把上面設定的程序時間定下來，作為固定程序使用,充分表現現代家電品的實用性。在洗衣機控制方面，在PLC問世之前，工業控制領域中是繼電器占主導地位。但繼電器控制領域有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運行速度慢、適應性差、尤

4、其當生產工藝發生變化時，就必須重新設計、重新安裝，造成時間和資金的嚴重浪費。而利用PLC控制的優點是：可靠性高，耗電少，適應性強，運行速度快，壽命長等，為了進一步提高全自動洗衣機的功能和性能，避免傳統控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機這個課題。第2章 系統總體方案設計2.1控制系統流程圖 如圖2-1為全自動洗衣機的洗滌動作程流程圖,根據控制流程圖并按照設計任務書進行程序的設計；圖2-1全自動洗衣機的洗滌動作程流程圖2.2系統設計方案通常地，人們采用洗衣機來洗衣服需要經歷洗滌、漂洗、排水、脫水等4個環節，而在全自動洗衣機中，這樣的一個過程全由PLC來完成。并且，全自動洗衣機需要其

5、控制系統足夠可靠，以避免洗衣機輕易出現故障。全自動洗衣機的簡單工作過程如圖2.1所示。其中，洗衣的方式（強洗或是標準）、洗衣中的水位選擇（高水位洗衣、低水位洗衣等）等兩個方面需要在人們將衣服放入洗衣機洗衣服之后手動來選擇。并且是必須選擇的洗衣參數。當選擇了一種洗衣參數后，按下啟動按鈕，洗衣機就會自動完成洗衣服的整個過程。全自動洗衣機系統中，PLC主要完成以下功能：1檢測功能（1）檢測洗衣的方式：強洗或者是弱洗的選擇。（2）檢測洗衣時的水位：高水位或者是低水位的選擇。（3）檢測進水是否到了需要的水位，即進水是否完成。（4）檢測排水是否已經完成。2. 控制功能（1）控制進水、洗滌、排水、脫水等洗衣

6、機的動作。（2）控制洗滌、脫水等的時間長短。（3）控制洗滌的次數。（4）控制在洗衣機完成一個動作后到下一個動作的準確轉換。（5）控制完成洗衣時的信號提示。 針對洗滌循環次數的控制有兩種方案可供選擇： 方案一、利用計數器來控制循環次數，每循環一次，計數器加1，達到設定值后執行下一個程序。優缺點：思路簡單，易于理解，但程序量稍大，易出錯。方案二、利用循環程序指令，調用強洗弱洗子程序，循環完成執行下一程序。優缺點：優化程序結構，結構清晰，但在所下載模擬器中無法運行，調試。方案選擇：為加強常用計數器的運用熟練程度，并根據編者水平和無法調試的具體情況選擇方案一為最終方案。2.3洗衣機硬件配置及組成原理根

7、據控制流程圖，來實現功能。選擇西門子S7-200系列PLC作為此全自動洗衣機的控制主機。在西門子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自動洗衣機系統中總共有7個數字量輸入，10個數字量輸出，共需17點I/O,根據I/O點數及程序容量，選擇了CPU224作為其主機。啟動按鈕用來控制全自動洗衣機開始工作與否，一般地，在用戶在洗衣機內放入衣服，且已經準備好開始洗衣服之后，按下啟動按鈕，全自動洗衣機開始洗衣。停止按鈕用來控制運行中的全自動洗衣機停止工作與否。在洗衣服的過程中，用戶需要停止洗衣機，就可以直接按下停止按鈕，洗衣機即會

8、停止工作。高低水位是指洗衣機在洗衣過程中，洗衣機筒內保持的水位高低，一旦選擇了高水位，則在洗衣過程中的水位將保持系統設定下的兩個水位中的相對高一點的水位。反之則是低水位。強洗標準洗滌開關用來設置洗衣機洗衣服的模式，當選擇強洗時，洗衣機自動按照強洗模式洗衣服。反之則相反，選擇標準洗模式。需要說明的是，標準模式與強洗模式的 選擇必須在用戶一開始洗衣之前完成。高水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經達到了高水位。采用數字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將高水位探測器的輸出直接送到PLC主機的數字量輸入端口上。低水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經達到了低水位。采用數字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將

9、低水位探測器的輸出直接送到PLC主機的數字量輸入端口上。同樣零水位探測器用來探測是否將水排干。采用數字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將零位探測器的輸出直接送到PLC主機的數字量輸入端口上。進水電磁閥用來控制洗衣機的進水。當然洗衣機需要外界進水時，PLC主機發出控制信號，進水電磁閥會打開，水自動從外界送入洗衣機筒內，當水已經達到了設定的水位時，PLC主機發出信號自動關閉進水電磁閥，同時控制洗衣機進入下一個洗衣步驟。電機正轉接觸器用于PLC主機控制洗衣機電機的正轉。可以直接用PLC主機的數字量輸出端口來連接電機正轉接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉與反轉同時輪流進行。電機反轉接觸器用于P

10、LC主機控制洗衣機電機的反轉。可以直接用PLC主機的數字量輸出端口來連接電機反轉接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉與反轉同時輪流進行。排水電磁閥用于PLC主機控制洗衣機機筒內的排放。選用數字式電磁閥，可以直接用PLC主機的數字量輸出端口來連接到排水電磁閥，當洗衣機在完成洗衣或者漂洗后，需要將機筒內的臟水排出機筒，此時，PLC主機發出控制命令打開排水電磁閥，進行排水。洗衣機洗衣服的最后一道工序就是對衣服進行脫水，脫水電磁離合器正是用于PLC主機控制洗衣機進行脫水，脫水需要電機帶動機筒旋轉，有了電磁離合器后，就可以直接使用PLC主機的數字量輸出端口來控制電磁離合器，最終達到控制脫水執行電機

11、的目的。在脫水過程不涉及電機的調速問題，因此，用PLC主機加電磁離合器這樣一種比較覺得簡單的方式就可以完成控制任務。蜂鳴器用來指示洗衣機洗衣過程中的一些聲音提示，也采用電磁閥控制。對于各個程序中的指示燈也采用電磁閥進行控制。全自動洗衣機控制系統為單機控制系統。 PLC的輸入點，包括啟動按鈕、停止按鈕、高低水位按鈕、標準強洗模式按鈕、高水位探測器、低水位探測器，零水位探測器一共7點；輸出點包括進水電磁閥、電機正轉接觸器、電機反轉接觸器、排水離合器、脫水離合器、蜂鳴器接觸器和四個指示燈一共10點。由于點數不多，考慮20%30%的余量，選用小型PLC便可實現， 本次設計選擇西門子S7-200系列的C

12、PU224型的PLC，可以滿足使用需求。它的主要特點是：·14輸入/10輸出共24個數字量I/O點。·13KB的程序和數據存儲空間。·6個獨立的30KHZ的高速計數器，2路獨立的20KHZ的高速脈沖輸出。·具有PID控制器。·1個RS485通信/編程口。·具有多點接口MPI（Multi Point Interface）通信協議·具有點對點接口PPI(Point to Point Interface)通信協議·具有自由通信口·I/O端子排可以很容易地整體拆卸洗衣機的電動機是滿足220V單相電源的交流異步電動

13、機，要想改變電動機的旋轉方向只需在電路中串聯一個電容以改變相位差。，達到控制電機正反轉的目的。如圖2-2為主電路電機正反轉的控制線路 圖2-2 電機正反轉控制圖中控制“正轉”、“反轉”功能為控制電動機電源方向的兩個繼電器KM2,KM3，它們的線圈分別與PLC的輸出端“KM2”“KM3”相連，受控于PLC的輸出信號。如表2-1為全自動洗衣機中PLC主機的IO地址分配。信號名稱電路器件地址編號說明輸入信號啟動按鈕SB1I0.0啟動洗衣機停止按鈕SB2I0.1停止洗衣機高低水位選擇按鈕SB3I0.2高低水位選擇洗滌模式選擇按鈕SB4I0.3洗滌模式選擇高水位探測ST3I0.4高水位檢測低水位探測ST

14、2I0.5低水位檢測零水位探測ST1I0.6零水位檢測輸出信號進水電磁閥YV1Q0.0進水控制電機正轉接觸器KM2Q0.1電機正轉控制電機反轉接觸器KM3Q0.2電機反轉控制排水電磁閥YV2Q0.3排水控制脫水離合器KM5Q0.4脫水控制蜂鳴器HAQ0.5聲音提示進水指示燈HL1Q0.6進水提示洗滌指示燈HL2Q0.7洗滌提示排水指示燈HL3Q1.0排水提示脫水指示燈HL4Q1.1脫水提示 表2-1 全自動洗衣機plc主機的I/O地址分配2.4 PLC接線圖根據分IO分配及s7200的接口設計，如圖2-3為全自動洗衣機PLC IO接線圖圖2-3 洗衣機PLC IO接線圖2.5 程序梯形圖主程序

15、根據設計要求，主要實現以下幾點主要功能，一對于程序的起停控制，二對于高低水位的選擇，三對于洗滌模式的選擇，四在實現以上要求之后，通過程序的控制，實現進水，排水，洗滌，脫水四個主要功能，同時達到在各個過程中能夠有信號指示燈指示各個工作狀態下的信號狀態，并且能夠在洗滌完成之后達到通過蜂鳴器報警提示的功能.程序梯形圖如圖2-4所示圖2-4 程序梯形圖2.6程序調試在用V4.0 STEP 7 MicroWIN SP4軟件編寫完程序后點擊文件中的導出選項，導出一個awl后綴命名的文件，將這個文件在S7_200.exe模擬調試軟件中進行調試，cpu型號為cpu224，運行的預期效果為：1.低水位下的弱洗模

16、式：按下I0.0和I0.5后洗滌指示燈Q0.7和進水指示燈亮Q0.6亮。在洗滌過程中正轉接觸器Q0.1暫停，反轉接觸器Q0.1，暫停四個過程循環運行，而洗滌指示燈Q0.7在洗滌工作中一直亮著。待排水結束后按下零水位檢測I0.6（實際工作中會自動閉合）后洗衣機開始脫水，此時洗衣機正轉接觸器Q0.1排水離合器Q0.3脫水離合器Q0.4脫水指示燈Q1.1亮。脫水完成后報警蜂鳴器Q0.5亮。2.高水位下的弱洗模式：按下啟動I0.0高水位選擇I0.2高水位檢測I0.4后其余過程及顯示情況同低水位下的弱洗模式的情況。3.低水位下的強洗模式：按下啟動I0.0強洗模式I0.3低水位檢測I0.5后除工作過程各工

17、步時間持續長短外其余過程及顯示情況同低水位下的弱洗模式的情況。4.高水位下的強洗模式：按下啟動I0.0高水位選擇I0.2強洗模式I0.3高水位檢測I0.4后其余過程及顯示情況同高水位下的強洗模式的情況。 具體調試及運行情況見圖2-5到圖2-13。圖2-5 進水圖2-6 正轉圖2-7 暫停圖2-8 反轉圖2-9 暫停 圖2-10 排水圖2-11 脫水圖2-12 報警圖2-13 洗滌完成2.7程序語句表 在用V4.0 STEP 7 MicroWIN SP4軟件編寫完程序后點擊查看菜單下的STL選項直接生成梯形圖的語句表。語句表如圖2-14所示。2222圖2-14 程序語句表31結 論 此PLC控制

18、程序可以實現，洗衣機的進水，排水，分別有進水電磁和排水電磁閥執行。洗滌正轉反轉由洗滌電機驅動撥盤，正反轉來實現。脫水時由脫水電磁離合器合上，排水電磁閥吸合，洗滌電機正轉進行甩干。洗滌完成由蜂鳴器報警，洗衣機通過高水位限位檢測ST3，低水位限位檢測ST2，零水位限位檢測ST1，來檢測水位的高度位置，水位選擇有一個按鈕完成。洗滌方式選擇也喲一個按鈕完成，用四個LED發光二極管來只是當前的工況狀態，等一系列的要求可以實現。本程序設計若對強弱洗循環中控制相同時間的計時器進行合并則可進一步簡化程序。除此之外還可以用循環指令代替計數器實現循環次數的控制。設計總結通過這次課程設計不僅使我對于機電傳動控制這門

19、課進行了一次綜合性的復習，同時還讓我學到了很多東西，比如說當自己覺得程序設計的挺好時，可在運行時卻發現運行的結果漏洞百出，自己或沒想到或想得太簡單，總是前后不能兼顧。在不斷修改完善中運行結果才按要求一一實現。在完成程序設計的同時毫無疑問對于plc的理解與以前相比深了很多。有很多細節是在做了之后才會真正的去發現一些從未注意的東西，比如，在這次的課程設計，我就發現word其實并不是像我以前想的那么不人性化，因為自己以前從來沒有注意這些細節的內容所以才會以為有那么多的不順手的地方。對于這次的課程設計，對于PLC的設計使我對于電路的控制有了更加具體話的了解，像洗衣機，電梯，各種設備都可以用PLC進行控

20、制設計，生活中有那么多的電器可以用他它來進行控制，這讓我看到了我們現在學習的東西并非是一無是處，他都將會在社會中有所作為的。謝辭兩周的課程設計也接近了尾聲，經過兩周的奮戰我的設計終于完成了。在沒有做plc課程設計以前覺得課程設計只是對這半年來所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發現自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。在這次課程設計中同學們之間的關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什