全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(二)

1、機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目: 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) （二） 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2011年 12 月 15 日內(nèi)容提要本文介紹了采用可編程控制器（PLC）作為核心控制部件的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。文章介紹了洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)，對全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方案，并對方案進(jìn)行了論證，根據(jù)洗衣機(jī)的工作原理，設(shè)計(jì)了流程及程序，對按鈕及其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。由于洗滌，排水，脫水的時(shí)間均由PLC內(nèi)計(jì)計(jì)時(shí)器控制，所以只要改變計(jì)時(shí)器參數(shù)就可以改變時(shí)間。具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活等

2、特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：PLC；全自動(dòng)洗衣機(jī)；按鈕；1目 錄第1章 引 言1第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)22.1控制系統(tǒng)流程圖22.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案32.3洗衣機(jī)硬件配置及組成原理32.4 PLC接線圖62.5程序梯形圖7結(jié) 論10設(shè)計(jì)總結(jié)11致謝12附錄一 主程序語句表13參考文獻(xiàn)1516第1章 引 言這篇設(shè)計(jì)論文是以西門子S7-200為主要載體，結(jié)合它對應(yīng)的編程軟件來對全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制進(jìn)行編程，雖然沒有具體的見到硬件，但是對這個(gè)程序?qū)?yīng)的接口做了了解。同時(shí)根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，利用可編程控制器PLC實(shí)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(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子S7-

3、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(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。由于每遍的洗滌，排水，脫水的時(shí)間由PLC內(nèi)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器控制，所以只要改變定時(shí)器和計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時(shí)間定下來，作為固定程序使用,充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電品的實(shí)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(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、重新安裝，造成時(shí)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

4、制出世界第一臺(tái)PLC，并在通用汽車公司自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)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(dòng)洗衣機(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(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1控制系統(tǒng)流程圖如圖2.1為全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌動(dòng)作程流程圖,根據(jù)控制流程圖并按照設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)；2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌動(dòng)作流程圖2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)環(huán)節(jié)

5、，而在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，這樣的一個(gè)過程全由PLC來完成。并且，全自動(dòng)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(dòng)洗衣機(jī)的簡單工作過程如圖2.1所示。其中，洗衣的方式、洗衣中的水位選擇（高水位洗衣、低水位洗衣等）等兩個(gè)方面需要在人們將衣服放入洗衣機(jī)洗衣服之后手動(dòng)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(dòng)按鈕，洗衣機(jī)就會(huì)自動(dòng)完成洗衣服的整個(gè)過程。全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)中，PLC主要完成以下功能：1檢測功能（1）檢測洗衣時(shí)的水位：高水位或者是低水位的選擇。（2）檢測進(jìn)水是否到了需要的水位，即進(jìn)水是否完成。 （3）檢測排水是否已經(jīng)完成。2. 控制功能（1）控制進(jìn)水、洗

6、滌、排水、脫水等洗衣機(jī)的動(dòng)作。（2）控制洗滌、脫水等的時(shí)間長短。（3）控制洗滌的次數(shù)。（4）控制在洗衣機(jī)完成一個(gè)動(dòng)作后到下一個(gè)動(dòng)作的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。（5）控制完成洗衣時(shí)的信號(hào)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(shí)現(xiàn)功能。選擇西門子S7-200系列PLC作為此全自動(dòng)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。此全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)中總共有5個(gè)數(shù)字量輸入，6個(gè)數(shù)字量輸出，共需11點(diǎn)I/O,根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)及程序容量，選擇了CPU222作為其主機(jī)。啟動(dòng)按鈕用來控制全自動(dòng)洗衣機(jī)開始工作與否，一般地，在用戶在

7、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(dòng)按鈕，全自動(dòng)洗衣機(jī)開始洗衣。停止按鈕用來控制運(yùn)行中的全自動(dòng)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(huì)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(gè)水位中的相對高一點(diǎn)的水位。反之則是低水位。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

8、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。進(jìn)水電磁閥用來控制洗衣機(jī)的進(jìn)水。當(dāng)然洗衣機(jī)需要外界進(jìn)水時(shí)，PLC主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，進(jìn)水電磁閥會(huì)打開，水自動(dòng)從外界送入洗衣機(jī)筒內(nèi)，當(dāng)水已經(jīng)達(dá)到了設(shè)定的水位時(shí)，PLC主機(jī)發(fā)出信號(hào)自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水電池閥，同時(shí)控制洗衣機(jī)進(jìn)入下一個(gè)洗衣步驟。電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器用于PLC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(huì)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時(shí)輪流進(jìn)行。電

9、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(huì)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時(shí)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(shí)，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(dòng)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)

10、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(gè)程序中的指示燈也采用電磁閥進(jìn)行控制。全自動(dòng)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(dòng)按鈕、停止按鈕、高低水位按鈕、高水位探測器、低水位探測器，一共5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、排水離合器、脫水離合器、蜂鳴器接觸器。由于點(diǎn)數(shù)不多，考慮20%30%的余量，選用小型PLC便可實(shí)現(xiàn)， 本次設(shè)計(jì)選擇西門子S7-200系列的CPU222型的PLC，可以滿足使用

11、需求。它的主要特點(diǎn)是：·8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。·6KB的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。·4個(gè)獨(dú)立的30KHZ的高速計(jì)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(gè)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端子排可以很容易地整體拆卸洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)是滿足220V單相電源的交流異步電動(dòng)機(jī)，要想改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向只需在電路中

12、串聯(lián)一個(gè)電容以改變相位差。，達(dá)到控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的目的?？刂啤罢D(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”功能為控制電動(dòng)機(jī)電源方向的兩個(gè)繼電器KM1,KM2，它們的線圈分別與PLC的輸出端“KM1”“KM2”相連，受控于PLC的輸出信號(hào)。如表2.1為全自動(dòng)洗衣機(jī)中PLC主機(jī)的IO資源分配，表2.2為全自動(dòng)洗衣機(jī)中PLC主機(jī)中輔助繼電器分配。表2.2為全自動(dòng)洗衣機(jī)中PLC主機(jī)中輔助繼電器分配。2.4 PLC接線圖 根據(jù)i/o分配及s7200的接口設(shè)計(jì)，如圖2.3為全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC IO接線圖2.3 洗衣機(jī)PLC IO接線圖2.5程序梯形圖程序根據(jù)設(shè)計(jì)要求，主要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)主要功能，一對于程序的起停控制，二對于高低水位的選擇

13、，三在實(shí)現(xiàn)以上要求之后，通過程序的控制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水，排水，洗滌，脫水四個(gè)主要功能，同時(shí)達(dá)到在各個(gè)過程中能夠有信號(hào)指示燈指示各個(gè)工作狀態(tài)下的信號(hào)狀態(tài)，并且能夠在洗滌完成之后達(dá)到通過蜂鳴器報(bào)警提示的功能.如圖2.3圖2.3 主程序梯形圖結(jié) 論 此PLC控制程序可以實(shí)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(dòng)撥盤，正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。脫水時(shí)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(bào)警，洗衣機(jī)通過高水位限位檢測SQ1，低水位限位檢測SQ2，來檢測水位的高度位置。洗滌啟動(dòng)由一個(gè)SB按鈕完成，排水由一個(gè)SB按鈕實(shí)現(xiàn)，停機(jī)由一個(gè)SB2按鈕實(shí)

14、現(xiàn)的全自動(dòng)洗衣機(jī).設(shè)計(jì)總結(jié)在沒有做plc課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對這半年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)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(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)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(shí)和綜合素質(zhì)。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師對我們悉心的照顧，感謝老師對我們的督促，感謝老師的耐心解答和良好的指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同

15、學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)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(huì)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(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。致謝兩周的課程設(shè)計(jì)也接近了尾聲，經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做plc課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對這半年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是

16、對前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)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(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)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(shí)和綜合素質(zhì)。在這次課程設(shè)計(jì)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(shí)，所以在這里非常感謝我的同學(xué)的幫助。在此要感謝我的指導(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(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)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(huì)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(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。附錄一 主程序語句表參考文獻(xiàn)1 王宗才. 機(jī)電傳動(dòng)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(jì).北京:清華大學(xué)出版社.2004