課程設(shè)計說明書 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計說明書

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1、機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計說明書設(shè)計題目: 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 20094805 專業(yè)班級： 機(jī)制F09 指導(dǎo)教師： 2012年 12 月 13日 內(nèi)容摘要本次課程設(shè)計主要是針對全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，首先對其工作原理做一個大致的介紹，即洗衣機(jī)的工作流程圖，本次的控制系統(tǒng)采用PLC控制，介紹了洗衣機(jī)的硬件配置和組成原理，并由此得到I/O分配表，PLC接線圖，重點(diǎn)部分是控制程序和程序的調(diào)試。全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)是典型的自動化系統(tǒng)，幾乎由一到兩個開關(guān)或者按鈕就可以實現(xiàn)整個洗衣過程：一洗二漂；這三次每次都是一個相對獨(dú)立的洗衣過程，用循環(huán)來實現(xiàn)；還可以分強(qiáng)洗，弱洗，每個分

2、支過程中也嵌套了循環(huán)，使其過程顯得有些復(fù)雜，但功用很好。在完成這次課程設(shè)計的過程中，對于機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)的設(shè)計有了一定的認(rèn)識，掌握了基本的設(shè)計步驟，熟悉了課程中的相關(guān)知識，理論聯(lián)系實際，使我對學(xué)過的知識有了更深層次的了解。關(guān)鍵詞：洗衣機(jī)；控制系統(tǒng)；循環(huán) 目 錄目 錄1第1章 引 言1第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計22.1控制系統(tǒng)流程圖22.2系統(tǒng)設(shè)計方案32.3洗衣機(jī)硬件配置及組成原理32.5 PLC接線圖72.6 程序調(diào)試15第3章 結(jié) 論18第4章 設(shè)計總結(jié)19致謝20附錄 程序語句表21參考文獻(xiàn)241第1章 引 言這次設(shè)計是畢業(yè)前最后一次課程設(shè)計，也是為做畢業(yè)設(shè)計做鋪墊吧，通過這次設(shè)計，將

3、所學(xué)的東西融會貫通。這篇設(shè)計論文是以西門子S7-200為主要載體，結(jié)合他對應(yīng)的編程軟件來對全自動洗衣機(jī)的控制進(jìn)行編程，雖然沒有具體的見到他的硬件，但是也對這樣一個程序?qū)?yīng)的接口做了了解。同時根據(jù)全自動洗衣機(jī)的工作原理，利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制，說明了PLC控制的原理方法，特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點(diǎn)，對按鈕，電磁閥，開關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制,實現(xiàn)了洗衣機(jī)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(nèi)定時器和計數(shù)器控制，所以只要改變定時器和計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間。可以把上面設(shè)定的程序時間定下來，作為固定程序使

4、用,充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電品的實用性。在洗衣機(jī)控制方面，在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器占主導(dǎo)地位。但繼電器控制領(lǐng)域有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差、尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，就必須重新設(shè)計、重新安裝，造成時間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了改變這一現(xiàn)狀，PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生了。繼1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界第一臺PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時期，從此，可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來了。在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。PLC的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長等，為了進(jìn)一步提高全自動洗衣

5、機(jī)的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機(jī)這個課題。24第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1控制系統(tǒng)流程圖如圖2.1為全自動洗衣機(jī)的洗滌動作程流程圖,根據(jù)控制流程圖并按照設(shè)計任務(wù)書進(jìn)行程序的設(shè)計；初始狀態(tài)：暫停，高水位，強(qiáng)洗，工作寄存器清零通過SB3,SB1設(shè)定水位與方式，M置0，按SB2啟動進(jìn)水，到達(dá)規(guī)定水位，關(guān)進(jìn)水，開始洗滌M=0,則N=4;M0，則N=2是強(qiáng)洗嗎？電動機(jī)正轉(zhuǎn)8秒電動機(jī)正轉(zhuǎn)2秒暫停2秒暫停5秒電動機(jī)反轉(zhuǎn)8秒電動機(jī)反轉(zhuǎn)2秒暫停2秒暫停5秒滿N次嗎？滿N次嗎？排水，直至水排空甩干10秒M+1,M=3嗎？報警提示10秒關(guān)機(jī)YESNOYESYESNONON

6、O2.1全自動洗衣機(jī)的洗滌動作程流程圖2.2系統(tǒng)設(shè)計方案通常地，人們采用洗衣機(jī)來洗衣服需要經(jīng)歷洗滌、漂洗、排水、脫水等4個環(huán)節(jié)，而在全自動洗衣機(jī)中，這樣的一個過程全由PLC來完成。并且，全自動洗衣機(jī)需要其控制系統(tǒng)足夠可靠，以避免洗衣機(jī)輕易出現(xiàn)故障。全自動洗衣機(jī)的簡單工作過程如圖2.1所示。其中，洗衣的方式（強(qiáng)洗或是標(biāo)準(zhǔn)）、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(jī)洗衣服之后手動來選擇。并且是必須選擇的洗衣參數(shù)。當(dāng)選擇了一種洗衣參數(shù)后，按下啟動按鈕，洗衣機(jī)就會自動完成洗衣服的整個過程。全自動洗衣機(jī)系統(tǒng)中，PLC主要完成以下功能：1檢測功能（1）檢測洗衣的方式

7、：強(qiáng)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(jìn)水是否到了需要的水位，即進(jìn)水是否完成。（4）檢測排水是否已經(jīng)完成。2. 控制功能（1）控制進(jìn)水、洗滌、排水、脫水等洗衣機(jī)的動作。（2）控制洗滌、脫水等的時間長短。（3）控制洗滌的次數(shù)。（4）控制在洗衣機(jī)完成一個動作后到下一個動作的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。（5）控制完成洗衣時的信號提示。2.3洗衣機(jī)硬件配置及組成原理根據(jù)控制流程圖，來實現(xiàn)功能。選擇西門子S7-200系列PLC作為此全自動洗衣機(jī)的控制主機(jī)。在西門子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自

8、動洗衣機(jī)系統(tǒng)中總共有7個數(shù)字量輸入，10個數(shù)字量輸出，共需17點(diǎn)I/O,根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)及程序容量，選擇了CPU224作為其主機(jī)。啟動按鈕用來控制全自動洗衣機(jī)開始工作與否，一般地，在用戶在洗衣機(jī)內(nèi)放入衣服，且已經(jīng)準(zhǔn)備好開始洗衣服之后，按下啟動按鈕，全自動洗衣機(jī)開始洗衣。停止按鈕用來控制運(yùn)行中的全自動洗衣機(jī)停止工作與否。在洗衣服的過程中，用戶需要停止洗衣機(jī)，就可以直接按下停止按鈕，洗衣機(jī)即會停止工作。高低水位是指洗衣機(jī)在洗衣過程中，洗衣機(jī)筒內(nèi)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(tǒng)設(shè)定下的兩個水位中的相對高一點(diǎn)的水位。反之則是低水位。強(qiáng)洗標(biāo)準(zhǔn)洗滌開關(guān)用來設(shè)置洗衣機(jī)洗衣服的模

9、式，當(dāng)選擇強(qiáng)洗時，洗衣機(jī)自動按照強(qiáng)洗模式洗衣服。反之則相反，選擇標(biāo)準(zhǔn)洗模式。需要說明的是，標(biāo)準(zhǔn)模式與強(qiáng)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(jī)水位是否已經(jīng)達(dá)到了高水位。采用數(shù)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(jī)的數(shù)字量輸入端口上。低水位探測器用來檢測洗衣機(jī)水位是否已經(jīng)達(dá)到了低水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將低水位探測器的輸出直接送到PLC主機(jī)的數(shù)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(shù)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(jī)的數(shù)字量輸入端口上。電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器用于P

10、LC主機(jī)控制洗衣機(jī)電機(jī)的正轉(zhuǎn)?？梢灾苯佑肞LC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來連接電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，在洗衣機(jī)洗衣服的過程中，電機(jī)會正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時輪流進(jìn)行。電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器用于PLC主機(jī)控制洗衣機(jī)電機(jī)的反轉(zhuǎn)?？梢灾苯佑肞LC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來連接電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，在洗衣機(jī)洗衣服的過程中，電機(jī)會正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時輪流進(jìn)行。排水離合器用于PLC主機(jī)控制洗衣機(jī)機(jī)筒內(nèi)的排放。選用數(shù)字式離合器，可以直接用PLC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來連接到排水離合器，當(dāng)洗衣機(jī)在完成洗衣或者漂洗后，需要將機(jī)筒內(nèi)的臟水排出機(jī)筒，此時，PLC主機(jī)發(fā)出控制命令打開排水離合器，進(jìn)行排水。洗衣機(jī)洗衣服的最后一道工序就是對衣服進(jìn)行脫水，脫水電磁離合器正

11、是用于PLC主機(jī)控制洗衣機(jī)進(jìn)行脫水，脫水需要電機(jī)帶動機(jī)筒旋轉(zhuǎn)，有了電磁離合器后，就可以直接使用PLC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來控制電磁離合器，最終達(dá)到控制脫水執(zhí)行電機(jī)的目的。在脫水過程不涉及電機(jī)的調(diào)速問題，因此，用PLC主機(jī)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(wù)。蜂鳴器用來指示洗衣機(jī)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(jìn)行控制。全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)為單機(jī)控制系統(tǒng)。 PLC的輸入點(diǎn)，包括啟動按鈕、停止按鈕、高低水位按鈕、標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)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(diǎn)；輸出點(diǎn)包括進(jìn)水電磁閥、電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器、電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器、

12、排水離合器、脫水離合器、蜂鳴器接觸器和四個指示燈接觸器一共10點(diǎn)。由于點(diǎn)數(shù)不多，考慮20%30%的余量，選用小型PLC便可實現(xiàn)， 本次設(shè)計選擇西門子S7-200系列的CPU224型的PLC，可以滿足使用需求。它的主要特點(diǎn)是：14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點(diǎn)。13KB的程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨(dú)立的30KHZ的高速計數(shù)器，2路獨(dú)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(diǎn)接口MPI（Multi Point Interface）通信協(xié)議具有點(diǎn)對點(diǎn)接口PPI(Point to Point Interface)通信協(xié)議具有自由通信口I/O端子排可以很容易

13、地整體拆卸如表2.1為全自動洗衣機(jī)中PLC主機(jī)的IO資源分配，表2.2為全自動洗衣機(jī)中PLC主機(jī)中輔助繼電器分配。2.4 I/O分配表根據(jù)控制要求，可列出下表：表2.1 全自動洗衣機(jī)PLC主機(jī)的I/O地址分配信號類型信號名稱元件名稱元件符號地址編號輸入信號洗滌選擇常開按鈕SB1I0.3輸入信號啟動常開按鈕SB2I0.1輸入信號高水位常開按鈕SB3I0.2輸入信號高水位探測組合開關(guān)ST3I0.4輸入信號低水位探測組合開關(guān)ST2I0.5輸入信號零水位探測組合開關(guān)ST1I0.6輸出信號進(jìn)水電磁閥KM1Q0.0輸出信號電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1輸出信號電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM3Q0.2輸出信號排水電磁

14、閥KM4Q0.3輸出信號脫水離合器KM5Q0.4輸出信號報警接觸器KM6Q0.5輸出信號進(jìn)水指示燈亮燈泡L1Q0.6表2.2 全自動洗衣機(jī)中plc主機(jī)中輔助繼電器分配名稱地址名稱地址啟動 停止M0.0蜂鳴器M0.5高水位M0.1洗滌高水位檢測M0.6低水位M0.2洗滌低水位檢測M0.7強(qiáng)洗模式M0.3零水位探測M1.5標(biāo)準(zhǔn)洗滌模式M0.4 2.5 PLC接線圖I/O接線圖如下：圖2.5 I/O地址分配2.6 程序梯形圖主程序如下： 洗滌子程序強(qiáng)洗弱洗2.6 程序運(yùn)行及調(diào)試 1、載入程序，啟動軟件，打開監(jiān)控，并按下啟動按鈕閉合I0.12、選擇洗滌模式閉合I0.2及I0.33、閉合I0.44、觀察

15、循環(huán)次數(shù)5、觀察循環(huán)次數(shù)6、觀察循環(huán)次數(shù)第3章 結(jié) 論 此PLC控制程序可以實現(xiàn)，洗衣機(jī)的進(jìn)水，排水，分別有進(jìn)水電磁和排水電磁閥執(zhí)行。洗滌正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動撥盤，正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。脫水時由脫水電磁離合器合上，排水電磁閥吸合，洗滌電機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。洗滌完成由蜂鳴器報警，洗衣機(jī)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(fā)光二極管來只是當(dāng)前的工況狀態(tài)。等一系列的要求可以實現(xiàn)。第4章 設(shè)計總結(jié)通過這次課程設(shè)計不僅使我對于機(jī)電傳動控制這門課進(jìn)行了一次綜合性的復(fù)習(xí)，同時還讓我學(xué)到了很多東西，

16、比如說當(dāng)自己真正的想要把事情做好的時候，才會發(fā)現(xiàn)自己平時很容易忽略的東西有很多，才會真正的去發(fā)現(xiàn)一些從未注意的東西，比如，在這次的課程設(shè)計中，我就發(fā)現(xiàn)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(xì)節(jié)的內(nèi)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(shè)計，對于PLC的設(shè)計使我對于電路的控制有了更加具體話的了解，像洗衣機(jī)，電梯，各種設(shè)備都可以用PLC進(jìn)行控制設(shè)計，生活中有那么多的電器可以用他它來進(jìn)行控制，這讓我看到了我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)的東西并非是一無是處，他都將會在社會中有所作為的。致謝兩周的課程設(shè)計也接近了尾聲，經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的設(shè)計終于完成了。在沒有做plc課程設(shè)計

17、以前覺得課程設(shè)計只是對這半年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)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(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)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(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次課程設(shè)計中同學(xué)們之間的關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝我的同學(xué)曾祥印,李少輝,鄭劉正等的幫助。在

18、此要感謝我的指導(dǎo)老師王宗才老師對我們悉心的照顧，感謝老師給我們的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。 附錄 程序語句表Network 1 / 啟動LD I0.1O M0.0AN T38=

19、 M0.0Network 2 / Network Title/ 高水位LD I0.2A M0.0AN M0.2= M0.1Network 3 / 低水位LDN I0.2O M0.2A M0.0= M0.2Network 4 / 強(qiáng)洗LD I0.3A M0.0AN M0.4= M0.3Network 5 / 弱洗LDN I0.3O M0.4A M0.0= M0.4Network 6 / 高水位檢測LD I0.4O M0.6A M0.0A M0.1= M0.6Network 7 / 低水位檢測LD I0.5O M0.7A M0.0A M0.2= M0.7Network 8 / 進(jìn)水LD M0.1A

20、N M0.6LDN M0.7A M0.2OLDA M0.0= Q0.0= Q0.6Network 9 / 洗滌LD M0.0AN Q0.0CALL SBR0Network 10 / 停機(jī)LD T37O Q0.5AN T38LPS= M0.5A M0.0= Q0.5LPPTON T38, 100Network 11 / 零水位檢測LD M0.0A I0.6= M1.5TITLE=SUBROUTINE COMMENTSNetwork 1 / Network Title/ Network CommentLD SM0.0FOR VW100, 1, 3Network 2 LD SM0.1LPSA M0.

21、3FOR VW120, 1, VW110LPPA M0.4FOR VW130, 1, VW110Network 3 LDW= VW100, 1MOVW 4, VW110Network 4 LDW VW100, 1MOVW 2, VW110Network 5 LD M0.6O M0.7LPSA M0.3CALL SBR1LPPA M0.4CALL SBR2Network 6 NEXTNetwork 7 / 排水LDW= VW120, VW110OW= VW130, VW110A M0.0AN M1.5= Q0.3Network 8 / 甩干LD M1.5AN T37= Q0.4TON T37,

22、100TITLE=SUBROUTINE COMMENTSNetwork 1 / Network Title/ Network CommentLD M0.3A M0.0AN T36LPSAN T33= Q0.1LPPTON T33, 800Network 2 LD T33TON T34, 200Network 3 LD T34LPSAN T35A M0.0= Q0.2LPPTON T35, 800Network 4 LD T35TON T36, 200TITLE=SUBROUTINE COMMENTSNetwork 1 / Network Title/ Network CommentLD M0.

23、4A M0.0AN T100LPSAN T97= Q0.1LPPTON T97, 200Network 2 LD T97TON T98, 500Network 3 LD T98LPSAN T99A M0.0= Q0.2LPPTON T99, 200Network 4 LD T99TON T100, 500參考文獻(xiàn)1 王宗才. 機(jī)電傳動與控制. 北京: 電子工業(yè)出版社. 2011.2 于慶廣.可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計.北京:清華大學(xué)出版社.2004.3 胡學(xué)林. 電氣控制及PLC. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1997.4 廖常初. PLC編程及應(yīng)用. 北京：機(jī)械出版社，2002.5羅偉.鄧木生.PLC與電氣控制.北京：中國電力出版社，2005.6 馬光.全自動洗衣機(jī)中的傳感器J.北京:家用電器,1999.7 孫振強(qiáng).可編程控制器原理及應(yīng)用教程.北京：清華大學(xué)出版社.2003.8 劉子林.電機(jī)與電氣控制M.北京:電子工業(yè)出版社,2003.9 程周.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,2003.10 蔣金周.全自動洗衣機(jī)的PC智能控制J.機(jī)電一體化,2004.