全自动洗衣机plc

1、成绩 _可编程逻辑控制器课程设计报告题目 全自动洗衣机的PLC控制摘要本文介绍了利用西门子S7-200系列PLC对全自动洗衣机控制系统总体控制,阐述了控制方案。本文采用西门子公司生产的s7-200系列以CPU226 PLC 以作为核心控制器进行全自动洗衣机控制系统的设计，依靠定时器与计数器指令完成这次设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据全自动洗衣机控制系统总体控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配，并进行现场调试。【关键字】 全自动洗衣机控制系统 PLC程序设计目录第一章绪论11、设计目的12、设计内容13、全自动洗衣机的工作原理24、要实现的

2、目标3第二章系统分析及硬件设计41、系统工作说明42、系统I/O分配53、PLC外围接线6第三章系统软件设计71、系统流程图72、系统程序设计8第四章、系统调试111、编程软件112、系统调试113、仿真124、故障分析及故障排除13第五章设计总结141、心得体会142、致谢14参考文献15附录161、语句表162、其他图表18可编程逻辑控制器课程设计任务书引言：可编程逻辑控制器课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学基本理论、基本方法对现实生活中的实际系统进行设计和调试。设计题目：全自动洗衣机的PLC控制本设计要求熟练使用西门子公司的S7

3、-200系列产品各基本指令和部分应用指令，根据控制要求进行PLC梯形图编程，解决全自动洗衣机控制的问题。（1） 系统工作过程说明洗衣机的应用现在比较普遍。全自动洗衣机的实物示意图如图所示。全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水(甩水)用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。该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。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电

4、控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。电机功率为2.2KW，AC380V.（2） 设计任务和要求 该全自动洗衣机的要求可以用流程图来表示。 PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。启动时开始进水，水满(即水位到达高水位)时停止进水并开始正转洗涤。正转洗涤15 s后暂停，暂停3 s后开始反转洗涤。反转洗涤15s后暂停，暂停3 s后，若正、反洗涤未满3次，则返回从正转洗涤开始的动作；若正、反洗涤满3次时，则开始排水。排水水位若下降到低位时

5、，开始脱水并继续排水。脱水10s即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10s结束全部过程，自动停机。 此外，还要求可以按排水按钮以实现手动排水；按停止按钮以实现搬运，停止进水、排水、脱水及报警。（3） 设计方案提示1I/O地址输入输出I0.0：启动按钮Q0.0：进水电磁阀I0.l：停止按钮Q0.1：电动机正转接触器I0.2：排水按钮 Q0.2：电动机反转接触器I0.3：高水位开关Q0.3：排水电磁阀I0.4：低水位开关Q0.4：脱水电磁阀Q0.5：报警蜂鸣器2方案提示 用基本指令、定时指令

6、和计数指令组合起来设计该控制程序。 用步控指令实现该控制。第一章 绪论1、设计目的本课题在于全自动控制洗衣机功能的研究，全自动控制洗衣机使得人们节省了大量的时与精力，在洗涤过程中实现自动化，全自动洗衣机将洗衣的全过程分为泡浸-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开始洗衣完成时由蜂鸣器发出响声。在现在这个“时间就如同生命”的社会里，提高效率成为人们不屑追求的目标。所以传统的基于半手动的控制，已经不能满足人们对洗衣机自动化程度的要求了。洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。2、设计内容2.1、PLC系统的特点： 1）可靠性高，PLC作为一种通用的工业控

7、制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。 2）使用方便灵活，PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。 3）编程简单，PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握，特别是梯形图与

8、逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。2.2、洗衣机的PLC控制系统概述全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序相对复杂；其次，在设计控制系统硬件时要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等 这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费用，在各种控制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中，

9、硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图1-1所示：图1-1 PLC控制系统的硬件组成3、全自动洗衣机的工作原理普通洗衣机的工作流程示意图如图1-2所示图1-2 普通洗衣机的工作流程示意图洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水和脱水4个过程组成。在半自动洗衣机中，这4个过程分别用相应的按钮开关来控制。全自动洗衣机中，这4个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。自动洗衣机的进水、洗衣、排水和脱水是通过水位开关、电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制，从而实现自动控制的。水位开关用来控制进水到洗衣机内高、中、低水位；电磁进水阀起着通/断水源

10、的作用。进水时，电磁进水阀打开，将水注入；排水时，电磁排水阀打开，将水排出；洗衣时，洗涤电动机启动；脱水时，脱水桶启动。4、要实现的目标 （1）按下启动按钮开始进水，水满(即水位到达高水位)时停止进水。 （2）洗涤时，正转洗涤15 s后暂停，暂停3 s后开始反转洗涤。反转洗涤15s后暂停，暂停3 s后， （3）如次循环3次，共108秒后循环结束后开始排水 （4）开始排水后，排水水位若下降到低位时，开始脱水并继续排水。脱水10s。 （5）完成一次步骤1-4即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。如此循环三次，则完成洗涤。 （6）洗涤完成后报警10秒，报警10s结束全部过程，自动停机。第二章 系统分

11、析及硬件设计1、系统工作说明PLC的工作原理与继电器构成的控制装置一样，但是工作方式不太一样。继电器控制是并行运行方式，即如果输出线圈通电或断电，该线圈的触点立即动作。而PLC则不同，它采用循环扫描技术，只有该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作。也可以说继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出，而PLC控制则需要输入传送、执行程序指令、输出3个阶段才能完成控制过程。PLC采用循环扫描技术可以分为3个阶段，输入阶段（将外部输入信号的状态传送到PLC）、执行程序阶段和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。扫描过程如下图2-1所示。【1】输入阶段程序执行

12、阶段程序执行阶段输出阶段程序执行阶段输出阶段输入阶段图2-1 一个扫描周期1.1输入阶段在这个阶段中，PLC读取输入信号的状态和数据，并把它们存入相应的输入存储单元。1.2执行程序阶段在这个阶段中，PLC按照由上到下的次序逐步执行程序指令。从相应的输入存储单元读入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据存储器的状态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储器单元。这一阶段执行完后，进入输出阶段。在这个程序执行中，输入信号的状态和数据保持不变。1.3输出阶段在这个阶段中，PLC将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部设备传送输

13、出信号，开始控制外部设备。2、系统I/O分配2.1、模块功能概述CPU 模块采用西门子的CPU-226 (AC/DC继电器)模块，它控制着整个系统按照控制要求有条不紊地运行。同时由于该模块采用交流220V供电，并且自带24个数字量输入点和16个数字量输出点，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量输入和输出模块。【2】2.2、系统I/O分配由于CPU模块有11点数字量输入，有6点数字量输出，所以不再需要输入输出模块。采用I/O分配采用自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是I0.0 I0.4 ，输出端子对应的输出地址是Q0.0 Q0.5。表2-1 输入地址

14、分配输入地址对应的外部设备I0.0启动按钮I0.1停止按钮I0.2手动排水开关I0.3水位选择开关(高水位)I0.4水位选择开关(低水位)表2-2 输出地址分配输出地址对应的外部设备Q0.0进水电磁阀Q0.1电动机正转接触器Q0.2电动机反转接触器Q0.3排水电磁阀Q0.4脱水电磁阀Q0.5报警器蜂鸣器3、PLC外围接线PlC外围接线入图如2-2所示第三章系统软件设计1、系统流程图 PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。启动时开始进水，水满(即水位到达高水位)时停止进水并开始正转洗涤。正转洗涤15 s后暂停，暂停3 s后开始反转洗涤。反转洗涤15s后暂停，暂停3 s后，若正、反洗涤未满

15、3次，则返回从正转洗涤开始的动作；若正、反洗涤满3次时，则开始排水。排水水位若下降到低位时，开始脱水并继续排水。脱水10s即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10s结束全部过程，自动停机。流程图如3-1所示2、系统程序设计按下启动按钮S1，I0.0 动合触点闭合，此时输入继电器Q0.0得电为“1”即进水电磁阀打开，洗衣机开始注水同时Q0.0动合触点闭合自锁。到高水位检测传感器，I0.3 闭合，使其动断触点Q0.0 断开，进水阀关闭；此时中间继电器M0.0接通，同时计时器T37开始通电计时

16、，共计时一次小循环的时间360s，当时间小于等于150s洗衣机开始正转洗涤；大于150s且小于180s时，正转洗涤停止。当计时大于180s而小于330s洗衣机开始反转洗涤，当大于330s反转停止。当等于360s时中间继电器M0.1接通，此时计数器C0计数小循环3次，3次后，C0 动合触点闭合，输出继电器Q0.3 得电为“1”，排水阀打开排水，待排水至低水位检测开关I0.4时，输入继电器Q0.4得电为“1”，脱水电机运转，开始脱水，同时计时器T38 得电，10s 后计数器C0 清零此时脱水排水停止; 同时计数器C1 计数一次大循环，同时T38 动合触点闭合，使高水位进水阀打开注水，开始第2 次大

17、循环，依次循环3次，待第3 次大循环结束后，计数器C1 动合触点闭合，输出继电器Q0.5 得电为“1”，报警器报警，同时计时器T39 得电，10s 后T39 动断触点接通，计数器C1清零报警停止，自动洗衣过程完成。其中I0.2为手动排水按钮， I0.1 为手动停止按钮。第四章、系统调试1、编程软件以西门子公司为S7-200PLC设计的V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4编程软件，进行程序的编辑、下载、安装和调试。2、系统调试PLC控制系统程序的调试一般包括I/O端子测试和系统调试两部分内容，良好的调试步骤有利于加速总装调试的过程。1、I/O端子测试用手动开关暂时代替现场输入信号，以

18、手动方式逐一对PLC输入端子进行检查、验证，PLC输入端子的指示灯点亮，表示正常;反之，应检查接线或者是I/O点坏。我们可以编写一个小程序，在输出电源良好的情况下，检查所有PLC输出端子指示灯是否全亮。PLC输入端子的指示灯点亮，表示正常。反之，应检查接线或者是I/O点坏。2、系统调试系统调试应首先按控制要求将电源、外部电路与输入输出端子连接好，然后装载程序于PLC中，运行PLC进行调试。将PLC与现场设备连接。在正式调试前全面检查整个PLC控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下即可送电。【5】把PLC控制单元的工作方式设置为"RUN

19、"开始运行。反复调试消除可能出现的各种问题。在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当修改以配合软件的调试。应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正。调试中多数是控制程序问题。一般分以下几步进行：(1)对每一个现场信号和控制量做单独测试；(2)检查硬件/修改程序；(3)对现场信号和控制量做综合测试；3、仿真正转是仿真图如4-1所示图4-1 仿真图排水与脱水同时进行，仿真结果如图4-2所示图4-2 仿真图报警仿真如下图图4-3 仿真图4、故障分析及故障排除1、故障完成三次大循环无法终止，会继续死循环的往下运行；2故障排除在线调试该程序。在初始条件下常闭一个大循环计数器C1触点。第

20、五章设计总结1、心得体会使用PLC实现控制为现代工业控制的生产起到了积极作用，此处整个全自动洗衣机控制系统结构简单，操作方便、灵活，具有较好的实际价值和使用性。通过本次设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了PLC编程与应用课程所学的内容，掌握课程设计的方法和步骤，掌握了PLC的重点内容，了解了PLC的基本结构， 与此同时让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。2、致谢在此感谢我们的邢阳阳老师，这次课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我能顺利完成这次课程设计。由于我的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指导,我十分乐意接受你们的批评与指正。再次表示对老师，及各位同学的感谢，谢谢你们！参考文献1 刘美俊主编西门子PLC编程及应用M北京：