全自动洗衣机控制系统设计.doc

_课程设计论文论文题目：全自动洗衣机控制系统设计系 部 自动控制系 专 业 电气自动化 2011年12月20日目 录1设计任务22 系统硬件设计2 2.1 器件选择 2 2.1.1 PLC主机2 2.1.2 启动停止按钮3 2.1.3 高水位和低水位3 2.1.4 标准洗涤和漂洗按钮3 2.1.5 高水位和低水位探测器3 2.1.6 进水电磁阀4 2.1.7 电动机正反转接触器4 2.1.8 排水和脱水离合器4 2.19 蜂鸣器4 2.2 硬件原理图5 2.2.1 系统描述5 2.2.2 硬件的设计原理63 系统软件设计6 3.1 软件流程图73.2 软件清单84 设计总结10参考文献 附表一1 设计任务要求：1）实现全自动洗衣机的三种基本功能：全程洗涤：洗涤（30分钟）漂洗（15分钟）脱水（8分钟）； 单独漂洗的功能：漂洗脱水；单独脱水的功能 2）实现水量的三档选择和水位的上下限报警。从满足全自动化洗衣机控制系统的安全性、扩展性和可靠性方面考虑，目前常见的全自动洗衣机控制系统，主要由单片机控制、PLC控制、工业计算机集中控制等类型。PLC是一种新型的具有极高可靠性的通用自动化控制装置。它以微处理器为核心，有机的将微型计算机技术、自动化控制技术及通信技术融为一体。其特点明显：抗干扰能力强，可靠性高。PLC是专业工业控制设计的，采取了精选元器件及多层次抗干扰等措施，能适应工业现场的恶劣环境。 编程方便，PLC采用易于理解和掌握的梯形图语言，以及面向工业控制的简单指令。 维护方便。PLC模块化的系统结构，是操作人员在维修时只需要更换插入式模板或和施工同时进行，缩短了周期。 PLC控制洗衣机程序有独到之处。他是一个顺序控制系统程序；其次，洗涤、漂洗、排水、脱水时间是有PLC内的计数器和定时器参数控制的，只要改变参数大小就可以改变整个程序的长短；在进行设计过程中，可以方便的加入相应的配套设施，如指示灯、蜂鸣器、除此之外还有其他的独到之处，这里就不做介绍。2 系统的硬件设计2.1 器件选择2.1.1 PLC主机选择西门子变频器S7-200系列PLC作为作为此全自动化洗衣机的控制主机。在精品资料西门子S7-200系列PLC又有CPU221、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自动化洗衣机系统中共用了8个数字输入量，6个数值输出量，共需14点I/O。根据I/O点数及程序容量，选择了CPU224作为其主机。2.1.2 启动停止按钮启动按钮用来控制全自动洗衣机开始与否，一般地，在用户洗衣机内，放入衣服，且已经准备好开始洗衣之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开始洗衣。停止按钮用来控制运行中的全自动化洗衣机停止工作与否。在洗衣服的过程中，用户需要停止洗衣机，按下停止按钮，就可以使洗衣机停止工作。2.1.3 高水位和低水位高水位是只洗衣机在洗衣的过程中，洗衣机桶内包吃水位的高低，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统设定下的的两个思维中相对较高的一点的水位，这里，在操作面板上，用一个按钮来设置高水位，按下按钮表示选择高水位。低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣桶内保持水位的高低，是相对于低水位来说的，在洗衣系统的初始设计中，设计了两种水位，这是相对较低的水位，但是同样可以完成洗衣过程。在操作面板上，用一个按钮来设置低水位，按下按钮表示选择低水位。在实际的使用过程中，只能选择一种水位高水位或低水位，这就需要在设计的过程中必须考虑水位的互锁。2.1.4 标准洗涤和漂洗按钮标准洗涤按钮用来设置洗衣机洗衣服的模式，当按下标准按钮是，选择了标准模式，洗衣机自动按照标准模式洗衣服 。漂洗按钮是用来设置洗衣的模式，当按下了漂洗按钮，洗衣机就自动在该模式下运行。洗衣模式的选择，必须在用户开始洗衣之前完成。2.1.5 高水位和低水位探测器高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经到了高水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将高水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。低水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经到了低水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将低水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。2.1.6 进水电磁阀进水电磁阀用来控制洗衣机的进水。当洗衣机需要外界进水时，PLC主机发送控制信号，进水电磁阀会打开，水自动从外界进入洗衣机桶内，当水达到设定的水位时，PLC发出信号自动关闭进水电磁阀，同时控制洗衣机进入下一个洗衣步骤。2.1.7 电机正、反转接触器 电机正传接触器用于PLC主机控制洗衣机的正转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机正传接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转轮流进行。电机反传接触器用于PLC主机控制洗衣机的反转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反传接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转轮流进行。2.1.8 排水、脱水离合器 排水离合器用于PLC主机控制洗衣机筒内的排放。选用数字式离合器，可以直接用PLC主机的数字量输出端口连接到排水离合器，当洗衣机完成洗衣或漂洗后，需要将桶内的脏水排出机筒，此时，PLC主机发出控制命令打开排水离合器，进行排水。 洗衣机洗衣服的最后一道工序就是对衣服进行脱水，脱水电磁离合器正是用于PLC主机控制洗衣机进行脱水，脱水需要电机带动机筒旋转，有了电磁离合器后，就可以直接使用PLC主机的数字输出端口来控制电磁离合器，最终达到控制脱水的目的。在脱水过程中不涉及电机的调速问题，因此，用PLC主机加电磁离合器就能完成控制任务。2.1.9 蜂鸣器 蜂鸣器用来指示洗衣机过程中的一些声音提示。采用工业用直流电的蜂鸣器，这样就可以直接用PLC主机的数字量输出端口来控制蜂鸣器。 根据上述对全自动洗衣机系统的功能分析，可以设计如图2-1所示的全自动洗衣机硬件系统框图。图2-1全自动洗衣机硬件系统框图2.2 硬件原理图2.2.1 系统描述 本文描述的是一种全自动化的洗衣机，其结构示意图如图2-2所示：图2-2 全自动化洗衣机示意图 该洗衣机通过各种设备的组合，全面实现了全自动化控制过程。2.2.2硬件的设计原理 全自动化洗衣机的简单工作过程如图2-3所示： 图2-3全自动化洗衣机的工作过程全自动化洗衣机PLC外部接线图，如图2-4所示：图2-4 PLC外部接线图PLC的外部端口在全自动化洗衣机的设计中，起到不同的功能，其它的就不再介绍。3 系统软件设计3.1软件流程图根据上述对全自动化洗衣机功能的描述，可以设计全自动化洗衣机控制系统的PLC部分的主流程序图，如图3-1所示：图3-1 全自动化洗衣机的主流程序流程图 在洗涤子过程和漂洗子过程中，洗衣机内的电动机的流程图如图3-2所示：图3-4 全自动化洗衣机洗衣工程电动机运行流程图全自动化洗衣机的洗涤和漂洗子程序的流程图，如图3-2和3-3所示。图3-2 全自动化洗衣机洗涤子过程流程图 图3-3 全自动化洗衣机漂洗子过程流程图3.2软件清单3.2.1 地址分配全自动化的控制系统位单片机控制系统。PLC的输入点，包括启动按钮、停止按钮、高水位按钮、低水位按钮、标准模式按钮、漂洗模式按钮。高水位探测器、低水位探测器，一共8个点；输出包括进水电磁阀、电机正传接触器、电机反转接触器、排水离合器、脱水离合器、蜂鸣器。一共6个点。 全自动化洗衣机中PLC主机的I/O资源分配如表3-1，所示：名称电路器件地址编号说明 输入信号启动按钮SB1I0.0启动洗衣机停止按钮SB2I0.1停止洗衣机高水位按钮SB3I0.2高水位选择低水位按钮SB4I0.3低水位选择标准模式按钮SB5I0.4标准模式选择漂洗模式按钮SB6I0.5漂洗模式选择高水位探测器SQ1I0.6高水位检测低水位探测器SQ2I0.7低水位检测 输出信号进水电磁阀KM1Q0.0进水控制电机正转接触器KM2Q0.1电机正转控制电机反转接触器KM3Q0.2电机反转控制排水离合器KM4Q0.3排水控制脱水离合器KM5Q0.4脱水控制蜂鸣器KM6Q0.5声音提示全自动化洗衣机中PLC主机中辅助继电器分配，如表3-2所示:名称地址名称地址启动、停止M0.0洗涤1分钟M1.0高水位M0.1洗涤30分钟M1.1低水位M0.2洗涤过程完成M1.2标准模式M0.3漂洗高水位探测M1.3漂洗模式M0.4漂洗低水位探测M1.4蜂鸣器M0.5漂洗1分钟M1.5洗涤高水位探测M0.6漂洗15分钟M1.6洗涤低水位控制M0.7漂洗过程完成M1.7电机正转计时器1M2.0电机正转计时器2M2.1全自动化洗衣机的手动控制操作面板的设计上，必须符合人机界面的基本要求。 设计全自动化洗衣机的操作面板如图3-5所示。其中，进水、正转、反转、排水、脱水位信号灯指示洗衣机的工作状态：蜂鸣器的声音指示，指示洗衣机整个洗衣过程完成的提示；启动、停止、高水位、低水位、标准、漂洗等位手动控制按钮，用来人为地输入一些控制信号。图3-5 全自动化洗衣机操作面板3.2.2 系统程序 4 设计总结 在本次课程设计的实践环节，我深刻体会到电气控制与计算机控制技术相结合的重要性，在本次试验中用到了PLC编程技术，电动机。通过PLC来控制电机的正反转和时间。 设计过程中，遇到了很多的问题，通过和同学的交流及网上的学习终于把问题解决了这次的课程设计很有意义，感谢老师为我们精心安排了这次课程设计，让我们在短时间内掌握了大量的知识。参考文献1 田效伍. 电气控制与PL