基于S7-200的全自动洗衣机课程设计

1、南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计0摘要摘要本次课程设计根据自动洗衣机的工作原理和结构，利用 S7-200 可编程控制器 PLC 实现控制，对全自动洗衣机的控制系统进行了全面的理论分析，通过本系统的设计，对西门子 S7-200 系列 PLC 的特点有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了西门子 S7-200 系列 PLC 的特点，对按钮，开关等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。在此基础上提出了基于 PLC 的全自动洗衣机控制方案，并对方案进行了论证，根据洗衣机的工作原理，设计了流程及程序，对按钮、继电器、开关、等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣

2、机洗衣过程的自动化。由于洗涤、排水、脱水的时间均由 PLC 内计数器进行控制，所以只要改变计数器参数就可以改变时间。具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活等特点。关键词：PLC；全自动洗衣机；程序控制；器继电器。南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计1目录目录第 1 章 绪论.3第 2 章 课程设计的设计指标.4 第 3 章 课程设计的设计步骤.5 3.1 课程设计的要求.5 3.2 课程设计的工艺过程.5 3.3 课程设计的主电路.63.4 课程设计的控制电路.7第 4 章 课程设计的硬件设计.8 4.1 课程设计的 PLC 选型.8 4.2 课程设计的 I/O 分配.8 4.3

3、课程设计的 PLC 接线图.9第 5 章 课程设计的软件设计.10 5.1 课程设计的流程图.10 5.2 课程设计的程序编制.10第 6 章 结论及体会.14参考文献.25南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计2第第 1 章章 绪绪 论论洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。在工业生产中的应用也十分广泛，本课题在于工业用洗衣机的研究，工业洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣物。工业用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域，满足大容量的洗衣要求。但是传统的基于继电器的控制，已经不能满足人

4、们对洗衣机的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。而随着 PLC技术的发展，用 PLC 作为控制器，就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。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。通过 PLC 课程设计，进一步掌握 PLC 的原理和系统设计

5、方法。培养和锻炼应用 PLC的能力。为今后实际应用和设计 PLC 系统打下良好的基础。要求了解 PLC 控制系统设计的全过程，熟悉 PLC 系统设计的相关内容，掌握系统的方法和步骤。主要包括：系统工艺过程和控制要求；系统分析和方案论证、系统功能图；硬件设计、程序设计；系统的调试步骤和方法。完成一个小型系统上位机和下位机的设计。南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计3第第 2 章章 课程设计指标课程设计指标 该全自动洗衣机的设计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（即水位达到高水位）时停止进水并开始正转洗涤。正转洗涤 15S 后暂

6、停，暂停 3S 后开始反洗涤。反转 15S 后暂停，暂停 3S 后，若正、反洗涤未满 3 次，则返回从正洗涤开始的动作；若正、反洗涤满 3 次时，则开始排水。排水水位若降到低水位时，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过程。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。南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计4第第 3 章章 课程的设计步骤课程的设计步骤 3.1 课程的要

7、求（1）PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（2）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。（3）洗涤时，正转 15 秒后暂停，暂停 3 秒后开始反转洗涤，反转洗涤 15 秒后暂停，暂停 3 秒,一个小的循环结束。（4） 若小循环未完成 3 次，则返回从正转洗涤开始的动作，循环完成了 3 次后，则开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水 10 秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程，一个大的工作循环。（5） 若大循环未完成 3 次，则返回从进水开始的全部动作，循环完成了 3 次后，则进行洗完报警。（6）报警 10 秒结束全部过程，自动

8、停机。（7） 此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。 3.2 课程的工艺过程按下启动按钮，I0.0 接通，Q0.0 接通并自锁，Q0.0 接通，进水电磁阀打开，开始进水。到高水位时，I0.3 接通，I0.3 常闭触点断开，Q0.0 断开，进水电磁阀关闭，进水停止；Q0.1 接通，电动机正转(15S),正转洗涤，同时 T38 开始计时，T38 计时到，T38 常闭触点断开，Q0.1 断开，正洗结束；T38 常开触点闭合，M0.0 进行自锁，T42 开始计时，T42计时到，T42 常开触点闭合，Q0.2 接通，反洗，T39 开始计时。T39 计时到，T39 常闭触点

9、断开，Q0.2 断开，反洗暂停；T39 常开触点闭合，M0.1 进行自锁，T43 开始计时。T43计时到，T43 常开触点闭合，C50 计一次数；T43 常闭触点断开，使T38、T42、T39、T43 复位，Q0.0 又接通，重复进行以上从正洗开始的全部动作，直到C50 计满 3 次数时，C50 常开触点接通，排水，Q0,3 对 C50 实现复位，准备下一次循环时再计数。排水到低水位时，I0.4 接通，Q0.4 接通，开始脱水（10S） ，T40 开始计时。T40 计时到，T40 常闭触点断开，脱水完毕，停止排水和脱水；T40 常开触点接通，C51 计一次数。Q0.1 常闭触点闭合，Q0.0

10、又接通，重复进行从进水开始的全部动作，直到 C51 计满 3 次数时，C51 常闭触点断开，M0.0 断开，停止洗涤；C51 常开触点接通，Q0.5 接通并自保，报警。C51 常开触点接通又使 C51 复位，C51 常闭触点闭合，准备好下一次启动。Q0.5常开触点接通，T41 开始计时。T41 计时到，T41 常闭触点断开，停止报警。运行中按停止按钮时，I0.1 常闭触点断开，则 M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5 断开，南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计5停止进水、排水、脱水及报警。按排水按钮时，I0.2 常开触点闭合，进行手动排水。3.3 主电路 全自动洗衣机的

11、主电路图如图所示上图可知，KM1 控制直流电动机正转；KM2 控制直流电动机机反转;KM3 控制电动机转动进行甩干脱水。FU1 是熔断器进行保护电路，FR 是热继电器，热元件额定电流接近或略大于电动机的额定电流，也是用来保护电路的。南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计6 3.4 控制电路 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计7第第 4 章章 课程的硬件设计课程的硬件设计 4.1 PLC 的选型PLC 的功能日益强大，一般 PLC 都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些 PLC 还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点

12、：功能与任务相适应，PLC 的处理速度应满足实时控制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单，小型 PLC 就能满足要求了。综上所述，结合下表分析CPU221CPU222CPU224CPU226程序存储器2048 字节4096 字节用户数据存储器1024 字节2560 字节用户存储器类型EEPROM数据后备典型时间50h190hI/O6 输入 4 输出8 输入 6 输出14 输入 10 输出24 输入 16 输出扩展模块数量无2 个7 个数字量 I/O 印象区大小256(128 入/128 出)模拟量 IO 印象区大小无16 入/16 出

13、32 入/32 出33Hz 布尔指令执行速度0.37/微妙/指令内部继电器256计数器/定时器256/256顺序控制继电器256很据上表可知，该全自动洗衣机控制系统 CPU 模块可采用 CPU-224（AC/DC/继电器）模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。同时由于该模块采用交流 220V供电，并且自带 14 个数字量输入点和 10 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、数字量和输出模块。 4.2 I/O 分配 I/O 点数是 PLC 的一项重要指标。合理选择 I/O 点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。PLC 的输入输出

14、总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计8到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上 20%30%的备用量。该系统有 5个数字输入点 6 个数字输出点，考虑余量后需要 7 个数字输入点 8 个输出点。 可编程序控制器 I/O 分配表表 1. I/O 分配表输入输出I0.0启动按钮Q0.0进水电磁阀I0.1停止按钮Q0.1电动机正转接触器I0.2排水开关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

15、鸣器 4.3 PLC 接线图南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计9第第 5 章章 软件设计软件设计 5.1 流程图 本课程设计的要求可以用流程图来表示，如下图所示。全自动洗衣机动作流程图 5.2 程序的编制 南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计10南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计11南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计12南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计13第第 6 章章 结论结论及体会及体会 回顾起此次 PLC 课程设计，至今我仍感慨颇多，刚开始拿到题目，感觉很简单，从选题到定稿，从理论到实践，在星期的时间里，可以说得是苦多

16、于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做关于 PLC 的课程设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。通过本系统的设计，我了解了 P

17、LC 基本逻辑指令的应用，知道怎样去设计一个 PLC应用程序，也感觉得到了 PLC 在控制方面的巨大优势和潜力，同时也更增强了我学好 PLC的决心和信心。对全自动洗衣机的控制系统有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了西门子 PLC 的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点设备进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由 PLC 内计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。可以把上面设定的程序时间定下来,作为固定程序使用,也可以根据衣物的质地,数量及油污的程度来编程。只要稍作改变,就可以设计出诸如要多洗多甩的牛仔类衣物,轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通

18、用的标准洗涤程序,充分表其实用性。总结一个星期来的设计，体会如下：第一：任何工作都的与人打交道，课程设计设计也不例外，这就需要我们充分的利用好彼此的力量，充分的协作，针对设计中出现的问题，站在不同的角度分析问题，汇结大家的意见，最终达成一致，发挥了团队精神。第二：对待任何工作，责任心是必要的；这次毕业设计的体会，我收获至深。然更重要的是，在责任心的驱使下，又该采用何种方法完成，采用何种方法更省时省力，解南京工程学院课程设计 全自动洗衣机 PLC 设计14决问题的方案很多，永远坚信“方法总比困难多” ，我想首先分析任务本身，就拿毕业设计来说，课题有了，关键是何处着手。何时何地查找相关资料等等，寻找突破口充分的解决好问题。第三：遇到不懂的问题，及时请教老师，抓紧设计的每分每秒，需要调整和改变的地方及时做出改动，而不能墨守成规，做人也是同样的道理。 第四：时刻保持奋进的头脑，不断接受新事物，挑战新的问题。千万记住秒针不停的划圈，我们的思想也应不断的修正提高。参考文献参考文献1.王永华.现代电气控制及 PLC 应用技术 M.北京：北京航空航天大学出版社，2008.2.