全自動洗衣機課程設計--基于s7-200 plc自動洗衣機控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　《電氣控制與可編程控制技術》</p><p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　?。?2009級本科）</p><p>　　題 目： 基于S7-200 PLC自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 </p><p>　　系（部）院 物理與機電工程學院 <

2、;/p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　指導教師： 職稱： 副教授 </p><p>　　完成日期： 20

3、12 年 12 月 13 日</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一.設計目的1</b></p><p>　　二．設計任務與要求1</p>

4、;<p>　　1 PLC設計任務1</p><p>　　2 系統(tǒng)的控制要求2</p><p>　　三.系統(tǒng)的硬件電路設計4</p><p>　　1 全自動洗衣機的工作原理4</p><p><b>　　2 主電路設計4</b></p><p>　　四. PLC選擇及I

5、/O連接圖5</p><p><b>　　1 PLC選擇5</b></p><p><b>　　2系統(tǒng)資源分配7</b></p><p>　　3 I/0連接圖8</p><p>　　五. 流程圖、梯形圖8</p><p><b>　　1 工作流程圖8&l

6、t;/b></p><p><b>　　2 梯形圖12</b></p><p><b>　　課程設計總結19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p><b>　　設計目的</b></p><

7、p>　　通過對基于S7-200PLC全自動洗衣機的工作原理的分析、系統(tǒng)設計、編程、及上機調試工作的實踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設計思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設計的方法，并掌握利用PC對PLC工作狀況進行監(jiān)控的方法。</p><p><b>　　二．設計任務與要求</b></p><p>　　1 PLC設計任務</p><p>　

8、　PLC在全自動洗衣機控制系統(tǒng)中的任務如下：</p><p><b>　　檢測功能</b></p><p>　　檢測洗衣機的水位:選擇的是高水位還是低水位。</p><p><b>　　檢測進水是否完成。</b></p><p><b>　　檢測排水是否完成。</b></

9、p><p><b>　　2）控制功能</b></p><p>　　控制進水、排水、洗衣、漂洗、脫水等洗衣機的動作。</p><p>　　控制洗衣、漂洗、脫水等的時間長短。</p><p>　　控制洗衣、漂洗的次數(shù)。</p><p>　　控制洗衣機完成一個動作后到下一個動作的準確切換。</p>

10、;<p>　　控制完成洗衣時的報警提示。</p><p>　　除此之外，還需要考慮外觀設計、造型等方面。尤其是全自動洗衣機的控制面板設計必須符合人機界面的基本要求。</p><p>　　圖1 全自動洗衣機的控制面板</p><p>　　2 系統(tǒng)的控制要求</p><p>　　全自動洗衣機控制系統(tǒng)的詳細工作過程如下：</p

11、><p>　　用戶放入衣物后按下啟動按鈕，洗衣機電源接通，準備進入洗衣狀態(tài)。</p><p>　　用戶設置洗滌次數(shù)（水位高低）。</p><p>　　打開進水電磁閥，開始注水。</p><p>　　水位探測器檢測到水已到位，開始洗衣子過程。</p><p><b>　　電動機正轉5S。</b><

12、/p><p>　　正轉完成后暫停1S。</p><p><b>　　電動機反轉5S。</b></p><p>　　反轉完成后暫停1S。</p><p>　　若正反轉未滿30次時，返回從正洗開始的動作。</p><p>　　若正反洗滌滿30次時則開始排水，排水時間3min。</p><

13、;p>　　洗衣機關閉排水電磁閥。</p><p>　　重復（3）~（11）步驟一次。</p><p>　　洗衣機打開進水電磁閥，開始注水。</p><p>　　水位探測器檢測到水已到位，開始漂洗子過程。</p><p><b>　　電動機正轉2S。</b></p><p>　　正轉完成后暫停

14、1S。</p><p><b>　　電動機反轉2S。</b></p><p>　　反轉完成后暫停1S。</p><p>　　若正反轉未滿30次時，返回從正洗開始的動作。</p><p>　　若正反洗滌滿30次時則開始排水，排水時間3min。</p><p>　　洗衣機關閉排水電磁閥。</p&

15、gt;<p>　　重復（13）~（22）步驟一次。</p><p>　　洗衣機控制脫水電磁離合器，進行脫水，同時打開排水電磁閥，使得脫水出來的水可以及時地排出去。</p><p><b>　　持續(xù)脫水2分鐘。</b></p><p><b>　　完成洗衣。</b></p><p>　　

16、圖 2 洗衣機示意圖</p><p>　　三.系統(tǒng)的硬件電路設計</p><p>　　1 全自動洗衣機的工作原理</p><p>　　以日常生活中最常見的波輪式全自動洗衣機為例，洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內桶可以旋轉，作脫水（甩水）用。內桶的四周有很多小孔，使內外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥

17、和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。波輪式全自動洗衣機的實物示意

18、圖如圖3所示。</p><p><b>　　2 主電路設計</b></p><p>　　家用洗衣機電相為單相電機，常采用電容啟動，單相電機改變轉向的原理是：副繞組的電流超前或者滯后于主繞組便可以正轉或者反轉。根據(jù)這個原理你可以調換主繞組或者副繞組的接線端即可。</p><p>　　圖3 單相電機正反轉接線圖</p><p&g

19、t;　　圖4 單相電機正反轉內部線路示意圖</p><p>　　四. PLC選擇及I/O連接圖</p><p><b>　　1 PLC選擇</b></p><p>　　本系統(tǒng)涉及器件較多，需用到輸入點6個，輸出點6個，故選擇S7-200系列CPU222型PLC。</p><p>　　1．自動根據(jù)對全自動洗衣機控制系統(tǒng)的功

20、能分析,可知其主要的輸入和輸出信號如下。</p><p><b>　　1）啟動按鈕</b></p><p>　　啟動按鈕在用戶將衣物放入洗衣機后按下，在全自動洗衣機開始工作，用來控制全自動洗衣機是否開始工作。</p><p><b>　　2）停止按鈕</b></p><p>　　在洗衣的全過程中，按

21、下停止按鈕，洗衣機就會立即停止工作，用來控制全自動洗衣機是否停止工作。</p><p><b>　　3）高水位按鈕</b></p><p>　　按下高水位按鈕，表示選擇了高水位。一旦選擇了高水位，洗衣機在洗衣過程中桶內的水位將保持系統(tǒng)設定中的兩個水位中的相對高一點的水位。</p><p><b>　　4）低水位按鈕</b>

22、</p><p>　　按下低水位按鈕，表示選擇了低水位。一旦選擇了低水位，洗衣機在洗衣過程中桶內的水位將保持系統(tǒng)設定中的兩個水位中的相對低一點的水位，但是同樣可以完成洗衣過程。</p><p>　　用戶在使用中只能選擇高、低水位中的一。但是，為了防止用戶不小心同時按下了高水位和低水位按鈕必須在設計中考慮到高水位和低水位的互鎖；也可以將高水位和低水位的選擇按鈕設置成一個旋鈕，避免了這種情況的

23、發(fā)生。</p><p><b>　　5）高水位探測器</b></p><p>　　高水位探測器用來檢測洗衣機的水位是否達到了高水位。</p><p><b>　　6）低水位探測器</b></p><p>　　低水位探測器用來檢測洗衣機的水位是否達到了高水位。</p><p>

24、　　高、低水位探測器采用的都是數(shù)字量輸出式水位探測器，這樣就可以直接將高、低水位探測器的輸出字節(jié)送至PLC主機的數(shù)字量輸入端口上。</p><p><b>　　7）進水電磁閥</b></p><p>　　進水電磁閥用來控制洗衣機的進水。當洗衣機需要外界進水時，PLC主機發(fā)出控制信號，進水電磁閥打開，水自動關閉進水電磁閥，控制洗衣機進入下一個洗衣步驟。</p>

25、;<p>　　8）電動機正轉接觸器</p><p>　　可以直接用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來連接電動機正轉接觸器，電動機正轉接觸器用于plc主機控制洗衣機電動機的正轉。</p><p>　　9）電動機反轉接觸器</p><p>　　可以直接用plc主機的數(shù)字量輸出端口來連接電動機反轉接觸器，電動機反轉接觸器用于plc主機控制洗衣機電動機的反轉。<

26、;/p><p><b>　　10）排水電磁閥</b></p><p>　　排水電磁閥用來控制洗衣機的排水。當洗衣機在完成洗衣或漂洗后，plc主機發(fā)出控制信號，排水電磁閥打開，洗衣桶內的臟水就會派出洗衣機外排水完畢后，plc主機發(fā)出信號自動關閉排水電磁閥，控制洗衣機進入下一個洗衣步驟。</p><p>　　11）脫水電磁離合器</p>

27、<p>　　脫水電磁離合器用于plc主機控制全自動洗衣機進行脫水，可以直接使用plc主機的數(shù)字量輸出端口來控制脫水電磁離合器，從而達到控制脫水執(zhí)行電動機的目的。在脫水過程中不涉及電動機的調速問題。</p><p><b>　　12）報警蜂鳴器</b></p><p>　　報警蜂鳴器用于只是洗衣過程中的一些聲音提示?？梢灾苯佑胮lc主機的數(shù)字量輸出端口來控制直

28、流供電的報警蜂鳴器。</p><p>　　通過對各個輸入信號和輸出信號進行分析后得知，該全自動洗衣機控制系統(tǒng)中有六個數(shù)字量輸入和六個數(shù)字量輸出，共十二個I/O 點，根據(jù)I/O點數(shù)和容量可以選擇S7——200系列plc中的CPU222作為主機。</p><p><b>　　2系統(tǒng)資源分配</b></p><p>　　1）I/O點數(shù)的分配及接線&l

29、t;/p><p>　　在對全自動洗衣機的各個硬件組成部分進行了詳細分析后，可以對PLC主機的I/O點數(shù)進行分配，見表3-1</p><p>　　2) 輸入地址分配 </p><p>　　全自動洗衣機控制系統(tǒng)的輸入有啟動、停止、高水位、低水位以及高水位、低水位共6個輸入點。具體的輸入分配如表3-1所示。 </p><p><b>　　3

30、) 輸出地址分配</b></p><p>　　全自動洗衣機控制系統(tǒng)的外部設備有進水電磁閥、排水電機繼電器、主電機正/反轉洗滌繼電器、蜂鳴器。具體的輸出分配如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 全自動洗衣機控制系統(tǒng)I/O分配表</p><p><b>　　3 I/0連接圖</b></p><p>

31、　　圖 5 I/O連接圖</p><p>　　五. 流程圖、梯形圖</p><p><b>　　1 工作流程圖</b></p><p>　　圖6 全自動洗衣機控制系統(tǒng)PLC的主程序流程圖</p><p>　　圖7 洗衣子過程流程圖</p><p>　　圖8 漂洗子過程流程圖</p&g

32、t;<p><b>　　2 梯形圖</b></p><p>　　全自動洗衣機控制系統(tǒng)的西門子S7-200系列PLC CPU222的梯形圖程序</p><p><b>　　主程序</b></p><p><b>　　洗衣子程序</b></p><p><b&g

33、t;　　漂洗子程序</b></p><p><b>　　課程設計總結</b></p><p>　　本設計具有性能可靠，外圍電路簡單等優(yōu)點，設計思路清晰，程序簡單明了。但由于篇幅限制，很多細節(jié)沒有進行相應描述。鑒于水平有限，有不對之處，望多提出批評指導。</p><p>　　本次課程設計使我深有感觸，只要付出就有回報，遇到問題多與老師

34、同學交流，利用網絡資源學習。通過這次課程設計，我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，努力提高自己的知識和綜合素質。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 于桂音，鄧洪偉 電氣控制與PLC .中國電力出版社.</p><p>　　[2] 謝克明，夏路易 可編程控制器原理與

35、程序設計[M].北京：電子工業(yè)出版社.</p><p>　　[3] 廖常初 可編程序控制器應用技術（第四版）.重慶大學出版社,2002.</p><p>　　[4] 王永華 現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.</p><p>　　[5] 蔣金周 全自動洗衣機的PC智能控制.機電一體化.</p><

36、;p>　　[6] 吳存宏 淺談PLC在全自動洗衣機中運用.家用電器科技，2000.</p><p>　　[7] 魯遠棟 PLC機電控制系統(tǒng)應用設計技術.電子工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　[8] 張曉峰，張靜 電氣控制與可編程控制技術及應用.國防工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　電氣控制與PLC課程設計成績評定表</p>