PLC自动洗衣机控制毕业论文

河南职业技术学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 PLC 自动洗衣机控制系 (分 院 ) 机 电 工 程 系 学 生 姓 名 蓝 楚 学 号 1 专 业 名 称 机 电 一 体 化 指 导 教 师 金 宁 宁 2013 年 3 月 18 日河南职业技术学院机电工程系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名 专 业 机电一体化 班 级 102毕业设计（论文）题 目PLC 自动洗衣机控制毕业设计（论文）选题的目的与意义通过 PLC 的毕业设计环节，熟悉 PLC 的指令系统，综合运用所学的理论知识，根据生产工艺过程和自动控制要求，来编写、调试简单的控制程序，并独立分析调试过程中遇到的一些问题，从而培养同学们的操作实践能力，为今后进一步从事这方向工作打下坚实基础。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）1) 苏平、李晓荃：PLC 原理与接口技术电子出版社 2003 年版。2) 李广弟可编程控制器基础北京航空航天大学出版社 1996 年版。3) 鲍小南PLC 基础浙江大学出版社 2002 年版。4) 治占友PLC 外围电路设计电子工业出版社 2001 年版。5) 冀建平PLC 原理与应用清华大学出版社 2010 年版。毕业设计（论文）工作进度计划1、2012 年 11 月 12 日搜集本专业相关资料数据,开始选择合适题目。2、2012 年 11 月 17 日确定选题素材,查询筛选资料，向指导老师提出命题。3、2012 年 11 月 20 日拟定初稿，继续深入思考与设计。4、2012 年 12 月 05 日提交电子稿，让指导老师修改。5、2011 年 12 月 21 日提交毕业论文。接受任务日期 年 月 日要求完成日期 年 月 日学 生签名：年 月 日指导教师签名：年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名 学 号 性 别 男专 业 机电一体化 班 级 10-2毕业设计（论文）题 目PLC 自动洗衣机控制评阅意见成绩 指导教师签字 年 月 日毕业设计（论文）答辩意见表姓 名 学 号 1 性 别 男专 业 机电一体化 班 级 10-2毕业设计（论文）题 目 PLC 自动洗衣机控制答辩时间 地 点姓 名 职 称 学 历 从事专业组 长成 员答辩小组成员秘 书答辩小组意见答 辩 成 绩：答辩小组组长签名：年 月 日PLC 自动洗衣机控制摘要：随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家用电器全自动化成为必然的发展趋势，全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。 自从全自动洗衣机诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使全自动洗衣机显得更加智能化。本文选择西门子可编程控制器 S7-200 为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了全自动洗衣机控制系统的自动化。关键词：PLC、自动控制、自动化、循环。全自动洗衣机就是将洗衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好 N 个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由蜂鸣器发出响声。一、PLC 机型的选择(一)、结构型式的选择 整体式 PLC 的每个 I/O 点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小, 一 般用于系统，工艺过程较为固定的小型控制系统中，自动洗衣机适合用这种 结构 形式。(二)、安装方式与选择 自动洗衣机 PLC 系统的安装方式分选为集中式，集中式不需要设置驱动远程I/O 硬件，系统反应快、成本低。（三） 、相应的功能选择 小型(低档)PLC 具有逻辑运算、定时、计数等功能可满足自动洗衣机。 （四） 、响应速度要求 PLC 是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次 PLC 的响应速度一般都能满足 其应用范围内的需要。这里选用具有中速 I/O 处理功能的 PLC。（五） 、系统可靠性的要求 对于一般系统 PLC 的可靠性均能满足。 （六） 、I/O 点数的选择 通常 I/O 点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上1015的裕量来确定，这里选择 48 个。 （七） 、开关量 I/O 模块的选择1、开关量输入模块的选择2、输入信号的类型及电压等级交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。 开关量输入模块的输入信号的电压等级为交流 220。（八） 、输入接线方式1、开关量输入模块的接线方式汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM） ，汇点式价格稍经济，一般选用汇点式的。2、注意同时接通的输入点数量对于选用高密度的输入模块(如 32 点、48 点等)，应考虑该模块同时接通的点 数, 一般不要超过输入点数的 60。(九)、开关量输出模块的选择1、输出方式选择继电器输出，选择继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又 可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电 压和过电流的能力较强。 2、输出接线方式一般整体式 PLC 既有分组式输出，也有分隔式输出。3、注意同时接通的输出点数量选择开关量输出模块时，应考虑能同时接通的输出点数。同时接通输出设备的 累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值同时接通的点数不要超出同一公 共端输出点数的 60。综合以上考虑，自动洗衣机所用 PLC 机型为 S7-200 CPU224。二、洗衣机工作过程与信号分析(一)、全自动洗衣机结构全自动洗衣机的结构示意图如图 2 所示，盛水（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放，外桶固定，主要用于盛水，内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的周围有很多孔，使内桶和外桶的水流相通。(二)、全自动洗衣机的进水和排水控制洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。1、进水时，通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。2、排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。3、高、低水位控制开关分别用来检测高、低水位。(三)、洗衣工作过程控制洗衣机机械运动传递示意图如图 1 所示，洗涤水流的正转、反转由洗涤电动机驱动波轮正、反转来实现，此时内桶（脱水桶）并不旋转；脱水时，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。两种运动的转换通过控制电磁离合器 A、B 实现，其工作状态如下:1、洗涤工作状态离合器 A 制动，离合器 B 放开，此时运动经电动机、传动带、中心齿轮、行星轮、行星架，传送到波轮，实现波轮的正转或反转，内桶被动处于静止状态。2、脱水工作状态(1)脱水工作状态时，离合器 B 制动，离合器 A 放开，运动经电动机、传动带、内齿圈(脱水桶） 、中心齿轮、行星架，传送到波轮与脱水桶，波轮与脱水桶同步等速旋转。(2)洗衣机使用启动按钮来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮可以进行手动排水。按钮布置见示意图 1 所示。A离合器脱水桶行星架中心齿轮 带传动图 1 洗涤及脱水机械运动传递图1.上盖 2.控制面板3.外箱体4.盛水箱（外桶）5.支撑拉杆6.脱水桶（内桶）7洗涤电动机8.带传动9减速器10.进水口11.高水位开关14.底水位开关aunt16.停止按钮17.排水按钮 18.控制器19.波轮图 2 全自动洗衣机结构及按钮布置示意图12.排水管13.中水位开关15启动按钮(三)、洗衣机控制信号通过上述对洗衣的结构，工作过程分析可知，要使洗衣机能够自动工作，必须满足各种控制信号的需求，这些控制信号如表 1.1 所示。表 1.1 控制信号表控制电器符号电器元件说明 控制电器符号 电器元件说明SB0 启动按钮 YV1 进水电磁阀SB1 停止按钮 YV2 排水电磁阀SA0 高水位选择开关 KM1 洗涤电动机正转接触器SA1 中水位选择开关 KM2 洗涤电动机反转接触器SA2 底水位选择开关 YC1 洗涤地磁离合器SB2 手动排水按钮 YC2 脱水电磁离合器SB3 自动排水按钮SQ1 高水位浮球开关SQ2 中水位浮球开关SQ3 低水位浮球开关SQ4 水排空浮球开关三、设备控制要求分析全自动洗衣机的工作过程有两种，一种是“正常运行”的自动洗衣过程，另一种是“强制停止”的手动控制过程。要求控制系统能够实现对这两种工作过程的控制，具体控制过程叙述如下。 (一)、正常运行1、进水(1)选定水位高度（通过水位选择开关 SA 选定需要的水位） 。(2)按下启动按钮 SB0，打开进水电磁阀，洗衣机开始从进水口进水，经进水管将水注入外筒。达到设定水位（高、中、底，如水位到达高水位，高水位开关 SA0由断开（OFF）状态变为接通状态（ON）后，进水电磁阀断开，洗衣机停止进水。 2、洗涤(1)停止进水后，暂停 5s，波轮 19 开始正转，洗涤开始，正转洗涤 30s 后，开始反转洗涤。反转洗涤 30s 后，开始洗涤正转。(2)洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波轮 19 的正、反转来实现，此时电磁离合器打开，脱水桶 6,处于静止状态。(3)若正、反转洗涤未满 5 次，则返回从正洗开始的动作，若正、反转洗涤满5 次，洗衣机开始排水。排水时，排水电磁阀打开，将水由外桶 4 经排水管 12 排到机外。3、脱水(1)水位下降到低水位时（低水位开关 14 由接通状态 ON 状态变为断开状态OFF） ，电气系统控制电磁离合器合上，开始脱水并继续排水。进入脱水状态时，由洗涤电动机 7 带动脱水桶 6 正转进行脱水甩干。(2)脱水 30s 后即完成一次从进水到脱水的大循环。4、洗衣过程检测洗涤及漂洗过程包含 3 次大循环，完成一次大循环后，系统返回进水状态，开始下一次大循环；若完成了 3 次大循环，则洗完报警。5、结束洗衣报警 5s 后结束全部洗衣过程，洗衣机自动停机。(三)、强制停止1、若按下停止按钮 16，洗衣过程停止，即洗涤电动机和脱水桶停止转动、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合。2、可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。四、通道分配(一)、I/O 通道分配I/O 通道分配包含输入地址分配和输出地址分配。1、输入地址分配洗衣机控制系统主要是数字量控制。系统数字量输入有启动按钮、停止按钮、水位选择开关（高位、中位、低位） 、手动排水开关，自动排水开关、水位浮球开关（高位、中位、低位） 、水排空浮球开关共 11 个输入控制信号，需要 11 个 PLC的输入端点。控制电器与 PLC 端点关系如表 1.2 所示。表 1.2 输入地址分配表PLC 输入地址 对应洗衣机控制电器 电器元件代号I0.0 启动按钮 SB0I0.1 停止按钮 SB1I0.2 高水位选择开关 SA0I0.3 中水位选择开关 SA1I0.4 低水位选择开关 SA2I0.5 手动排水按钮 SB2I0.6 自动排水按钮 SB3I0.7 高水位浮球开关 SQ1I1.0 中水位浮球开关 SQ2I1.1 底水位浮球开关 SQ3I1.2 水排空浮球开关 SQ42、输出地址分配洗衣机控制系统的执行电器有进水电磁阀、排水电磁阀、电动机正转接触器、电动机反转接触器、脱水电磁离合器、报警蜂鸣器