全自動(dòng)洗衣機(jī)plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 </p>&l

2、t;p>　　題 目： 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　2015年 1 月 30 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　2014/2015 學(xué)年第 一 學(xué)期</p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)

3、械與動(dòng)力工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 1102044134 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目： 全自動(dòng)

4、洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　下達(dá)任務(wù)書日期: 2015 年 1 月 13日</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p><b>　　目錄</b></p>

5、<p><b>　　第一章 概述1</b></p><p>　　1.1 PLC的特點(diǎn)1</p><p>　　1.2 洗衣機(jī)的發(fā)展史2</p><p>　　第二章 任務(wù)和控制要求描述2</p><p>　　第三章 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC電氣控制原理設(shè)計(jì)3</p><p>

6、　　3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理3</p><p>　　3.2 系統(tǒng)控制主電路4</p><p>　　3.3 I/O地址分配4</p><p>　　3.4 控制原理設(shè)計(jì)6</p><p>　　第四章 源程序設(shè)計(jì)8</p><p><b>　　總結(jié)體會(huì)17</b></p

7、><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1.1 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，

8、采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的

9、故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。</p><p>　　2．配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量

10、涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。</p><p>　　3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎</p><p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PL

11、C的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。</p><p>　　4．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造</p><p>　　PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變

12、生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。</p><p>　　5．體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　1.2洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著科

13、學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和社會(huì)飛速發(fā)展，洗衣機(jī)成為人民日常生活息息相關(guān)的家用電器產(chǎn)品。</p><p>　　洗衣機(jī)的全自動(dòng)化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向?；谌詣?dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，具有可靠性高，控制功能強(qiáng)，使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是由PLC實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可方便地設(shè)置定

14、時(shí)時(shí)間，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活等，并且有完善的自診斷和顯示功能，維修工作極為簡(jiǎn)單。本次設(shè)計(jì)利用西門子S7—200PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)的全自動(dòng)注水、洗滌、排水、脫水、門開關(guān)保護(hù)、檢測(cè)水位高中低、工作狀態(tài)顯示、顯示洗滌剩余時(shí)間、完成報(bào)警等一系列功能。</p><p>　　洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通

15、過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、中、低浮球水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、中、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。按下停止按鈕洗衣機(jī)停止自動(dòng)運(yùn)行，需手動(dòng)來完成排水、脫水。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。脫水按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)脫水。</p><p>　　第二章 任務(wù)描述和控制要求描

16、述</p><p>　　該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、進(jìn)排水電磁閥控制、脫水、門開關(guān)保護(hù)、檢測(cè)水位高低、工作狀態(tài)顯示、顯示洗滌剩余時(shí)間、完成報(bào)警等一系列工作，研究的具體內(nèi)容包括：</p><p>　　1.按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開關(guān)，注水直到高（中、 低）水位，關(guān)水</p><p><b>　　2.2s后開始洗滌</b><

17、/p><p>　　3.洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30s，停2s，然后反轉(zhuǎn)30s，停2s</p><p>　　4.如此循環(huán)5次，總共320s后開始排水，排空后脫水30s</p><p>　　5.開始清洗，重復(fù)（2）～（5），清洗兩遍</p><p>　　6.清洗完成，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)</p><p>　　7.若按下停車按扭，可手動(dòng)排水（

18、不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)）</p><p>　　第三章 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC電氣控制原理設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理</p><p>　　以日常生活中最常見的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)

19、的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。

20、波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖 1 實(shí)物示意圖</b></p><p>　　3.2系統(tǒng)控制主電路</p><p>　　洗衣機(jī)PLC控制主電路圖如圖2所示。</p><p><b>　　圖2 主電路圖</b></p><p>　　3.

21、3 I/O地址分配</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)選擇S7-200系列PLC.型號(hào)為：S7-200-CPU-226AD/DC/RELAY作為控制單元。</p><p>　　S7-200-CPU-226AD/DC/RELAY基本單元集成的I/O數(shù)量為40個(gè)，其中24為輸入，16為輸出。</p><p><b>　　1.數(shù)字量輸入部分</b&g

22、t;</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制輸入有啟動(dòng)、停止、高水位、低水位手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水按鈕及高水位、中水位、低水位和安排檢測(cè)開關(guān)共11個(gè)輸入點(diǎn)。具體的輸入分配如表1所示：</p><p><b>　　表1 輸入地址分配</b></p><p><b>　　2.數(shù)字量輸出部分</b></p><p

23、>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥、正/反轉(zhuǎn)洗滌電動(dòng)機(jī)、蜂鳴器、指示燈等。具體的輸出如表2所示：</p><p><b>　　表2 輸出地址分配</b></p><p>　　外部接線如圖3所示：</p><p>　　圖3 PLC外部接線圖</p><p><b>　　3.4控制原

24、理設(shè)計(jì)</b></p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)控制流程圖</p><p>　　流程圖中采用內(nèi)部輔助繼電器來完成各個(gè)功能，通過對(duì)流程的翻譯生成PLC程序，流程圖如圖4所示.</p><p>　　圖4 全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)控制流程圖</p><p><b>　　1.流程圖描述：</b></p><

25、;p>　　按下啟動(dòng)按鈕，開始進(jìn)水；進(jìn)水到規(guī)定高度，使水位開關(guān)接通，實(shí)現(xiàn)洗滌正轉(zhuǎn)，并停止進(jìn)水；洗滌正轉(zhuǎn)30s后，停止2s，翻轉(zhuǎn)30s后，停2s。計(jì)數(shù)器加1，累計(jì)洗滌次數(shù)；若未滿5次則重復(fù)進(jìn)行洗滌，直至洗滌達(dá)到5次，開始排水。由于排水，水位降低。當(dāng)水位低于規(guī)定下限水位時(shí)，排空檢測(cè)開關(guān)接通，開始脫水，脫水30s后，計(jì)數(shù)器加1，脫水停止。停止再返回到進(jìn)水動(dòng)作，重復(fù)2次，報(bào)警并停機(jī)。</p><p>　　2.定時(shí)器、

26、計(jì)數(shù)器分配</p><p><b>　　表3 定時(shí)器部分</b></p><p><b>　　3.計(jì)數(shù)器部分：</b></p><p><b>　　表4 計(jì)數(shù)器部分</b></p><p><b>　　第四章 源程序設(shè)計(jì)</b></p>&l

27、t;p>　　1.啟動(dòng)全自動(dòng)洗衣機(jī)</p><p>　　Q0.0是啟動(dòng)輸出，M0.1是啟動(dòng)輔助繼電器，當(dāng)全自動(dòng)洗衣機(jī)的啟動(dòng)按鈕按下時(shí)，Q0.0和M0.1得電。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　2.進(jìn)水閥控制</b></p><p>　　洗衣

28、機(jī)啟動(dòng)后，再按下水位選擇開關(guān)，進(jìn)水電磁閥得電，洗衣機(jī)開始進(jìn)水。當(dāng)所所選擇的水位得限位開關(guān)動(dòng)作后，進(jìn)水電磁閥釋放，洗衣機(jī)停止進(jìn)水。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　3.洗滌控制</b></p><p>　　當(dāng)進(jìn)水電磁閥釋放2s后，洗衣機(jī)開始洗滌。洗滌時(shí)正轉(zhuǎn)30s，停2S

29、，然后反轉(zhuǎn)30s，停2s，如此循環(huán)5次，總共320s。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　4.排水閥控制</b></p><p>　　當(dāng)洗滌循環(huán)5次結(jié)束后，排水電磁閥得電，洗衣機(jī)開始排水。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序

30、為：</b></p><p><b>　　5.脫水控制</b></p><p>　　當(dāng)排空水位檢測(cè)限位開關(guān)動(dòng)作后，開始30s脫水。他的梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　6.清洗和漂洗計(jì)數(shù)</b></p&g

31、t;<p>　　脫水結(jié)束后，洗衣機(jī)開始清洗，開始進(jìn)水到選擇的水位，2s后開始清洗。清洗時(shí)，正轉(zhuǎn)30s，停2s然后反轉(zhuǎn)30s，停2s。循環(huán)5次后，開始排水，排空后脫水30s。一共清洗兩遍。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　7.報(bào)警輸出</b></p><p&g

32、t;　　清洗完后，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　8.水位指示</b></p><p>　　顯示全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位。梯形圖為：</p><p><b>　　指令程序?yàn)椋?lt;/b></p>

33、<p><b>　　總結(jié)體會(huì)</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，使我更深刻的了解了PLC的原理及廣泛應(yīng)用，更加明白了科技的日新月異，在這學(xué)期中對(duì)這門課的學(xué)習(xí)讓我明白可編程控制器在生活中的使用是非常的普及。</p><p>　　科技是第一生產(chǎn)力，強(qiáng)大的科技力量都是由許多的復(fù)雜的知識(shí)等作為基礎(chǔ)的。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，

34、只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。自己實(shí)踐才能明白許多道理。</p><p>　　課程實(shí)際是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，PLC已經(jīng)成為當(dāng)今空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在

35、。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握PLC的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】.趙俊生. 電機(jī)與電氣控制與PLC.北京：電子工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　【2】.崔堅(jiān).TIA博途軟件——STEP7 V11編程指南.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.</p>

36、<p>　　【3】.羅圣國，吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）.北京：高等教育出版社，2010.</p><p>　　【4】.向曉漢.S7-200PLC基礎(chǔ)及工程應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.</p><p>　　【5】.廖常初.PLC編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.</p><p>　　【6】.楊運(yùn)強(qiáng)，閻紹澤，王儀明，于翔.北京：