中北大学 课程设计 终稿(共23页)

1、- 26 -中北大学课 程 设 计 说 明 书学生(xu sheng)姓名： 学 号： 1102044134 学 院： 机械(jxi)与动力工程学院 专 业： 机械(jxi)电子工程 题 目： 全自动洗衣机PLC控制系统设计 指导教师： 原霞 职称: 副教授 2015年 1 月 30 日 中北大学课程设计任务书 2014/2015 学年(xunin)第 一 学期(xuq)学 院： 机械(jxi)与动力工程学院 专 业： 机械电子工程 学 生 姓 名： 学 号： 1102044134 课程设计题目： 全自动洗衣机PLC控制系统设计 起 迄 日 期： 2015年 1月19日1月30日 课程设计地点

2、： 瑞学楼408 指 导 教 师： 原 霞 专 业负 责人： 赵俊生 下达任务书日期: 2015 年 1 月 13日课 程 设 计 任 务 书1设计目的： 培养学生可编程控制器应用能力，同时通过课程设计与实践加深对理论的理解和认识，学会查阅有关专业资料及设计手册。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：试设计全自动洗衣机PLC控制系统（1）按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高（中、 低）水位，关水（2）2s后开始洗涤（3）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s（4）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s（5）开始清洗，重复（2）（5），清洗两

3、遍（6）清洗完成，报警3s并自动停机（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：完成PLC电气控制原理设计（原理图）；完成现场器件与PLC内部等效继电器地址编号对照表；完成PLC梯形图；完成PLC指令程序编写；完成设计说明书等其它资料。 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：赵俊生. 电机与电气控制与PLC.北京：电子工业出版社，2009.崔坚.TIA博途软件STEP7 V11编程指南.北京：机械工业出版社，2012.罗圣国，吴宗泽.机械设计课程设计手册（第三版）.北京：高等教育出版社，2010

4、.向晓汉.S7-200PLC基础及工程应用.北京：机械工业出版社，2014.廖常初.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2014.杨运强，阎绍泽，王仪明，于翔.北京：冶金工业出版社，2014.5设计成果形式及要求：课程设计说明书（附程序及相关图表）6工作计划及进度：2015年1月19日 1月20 日 查阅相关书籍资料； 1月21日 1月22日 理论分析与验证；1月23日 1月26日 编制相应程序；1月27日 1月29日 分析设计结果，撰写设计说明书；1月30日 答辩成绩考核。专业负责人审查意见： 签字： 年 月 日目录(ml)第一章 概述(i sh)11.1 PLC的特点(tdin)11.

5、2 洗衣机的发展史2第二章 任务和控制要求描述2第三章 全自动洗衣机PLC电气控制原理设计33.1 全自动洗衣机的工作原理33.2 系统控制主电路43.3 I/O地址分配43.4 控制原理设计6第四章 源程序设计8总结体会17参考文献18第一章 概述1.1 PLC的特点(tdin)1.可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PL

6、C构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点(ji din)已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2配套(pi to)齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现

7、，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系

8、统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5体积小，重量轻，能耗(nn ho)低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量(zhngling)小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.2洗衣机的发展(fzhn)趋势随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用电器产品。洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。基于全自动洗衣机的应用日益广泛，可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，具有可靠性高，控

9、制功能强，使用灵活方便等优点。特别是由PLC实现的控制系统，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活等，并且有完善的自诊断和显示功能，维修工作极为简单。本次设计利用西门子S7200PLC控制全自动洗衣机，实现了洗衣机的全自动注水、洗涤、排水、脱水、门开关保护、检测水位高中低、工作状态显示、显示洗涤剩余时间、完成报警等一系列功能。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

10、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、中、低浮球水位开关分别用来检测高、中、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。按下停止按钮洗衣机停止自动运行，需手动来完成排水、脱水。排水按钮用来实现手动排水。脱水按钮实现手动脱水。第二章 任务描述和控制要求描述该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、进排水电磁阀控制、脱水、门开关保护、检测水位高低、工作状态显示、显示洗涤剩余时间、完成(wn chng)报警等一系列工作，研究的具体内容包括：1.按下启动按钮及水位(shuwi)选择

11、开关，注水直到高（中、 低）水位(shuwi)，关水2.2s后开始洗涤3.洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s4.如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s5.开始清洗，重复（2）（5），清洗两遍6.清洗完成，报警3s并自动停机7.若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）第三章 全自动洗衣机PLC电气控制原理设计3.1全自动洗衣机的工作原理以日常生活中最常见的波轮式全自动洗衣机为例，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

12、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。波轮式全自动洗衣机的实物示意图如图1所示。图 1 实物(shw)示意图3.2系统控制主电路(dinl)洗衣机PLC控制(kngzh)主电路图如图2所示。图2 主电路图3.3

13、 I/O地址分配全自动洗衣机控制(kngzh)系统选择S7-200系列PLC.型号为：S7-200-CPU-226AD/DC/RELAY作为控制单元。S7-200-CPU-226AD/DC/RELAY基本(jbn)单元集成的I/O数量(shling)为40个，其中24为输入，16为输出。1.数字量输入部分全自动洗衣机的控制输入有启动、停止、高水位、低水位手动排水和手动脱水按钮及高水位、中水位、低水位和安排检测开关共11个输入点。具体的输入分配如表1所示：表1 输入地址分配名称符号地址启动按钮SB1I0.0停止按钮SB2I0.1高水位按钮SB3I0.2中水位按钮SB4I0.3低水位按钮SB5I0

14、.4排空检测开关ST1I0.5高水位检测开关ST2I0.6中水位检测开关ST3I0.7低水位检测开关ST4I1.0手动排水按钮SB6I1.1手动脱水按钮SB7I1.22.数字量输出部分全自动洗衣机控制系统(kn zh x tn)的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣器、指示灯等。具体的输出如表2所示：表2 输出地址(dzh)分配名称符号地址启动指令J1Q0.0进水阀控制继电器J2Q0.1电动机正转及脱水继电器J3Q0.2电动机反转继电器J4Q0.3排水阀控制继电器J5Q0.4报警蜂鸣器HAQ0.5高水位指示灯HL1Q0.6中水位指示灯HL2Q0.7低水位指示灯HL3Q1.

15、0外部(wib)接线如图3所示：图3 PLC外部(wib)接线图3.4控制原理(yunl)设计全自动洗衣机控制(kngzh)流程图流程图中采用内部辅助继电器来完成各个功能，通过对流程的翻译生成PLC程序，流程图如图4所示.图4 全自动洗衣机自动控制(z dn kn zh)流程图1.流程图描述(mio sh)：按下启动按钮，开始进水；进水到规定高度，使水位开关接通，实现(shxin)洗涤正转，并停止进水；洗涤正转30s后，停止2s，翻转30s后，停2s。计数器加1，累计洗涤次数；若未满5次则重复进行洗涤，直至洗涤达到5次，开始排水。由于排水，水位降低。当水位低于规定下限水位时，排空检测开关接通，

16、开始脱水，脱水30s后，计数器加1，脱水停止。停止再返回到进水动作，重复2次，报警并停机。2.定时器、计数器分配(fnpi)表3 定时器部分(b fen)定时器功能T37延时2S开始洗涤T38洗涤正转定时30ST39洗涤反转定时30ST40脱水定时30ST41正转停止暂停2ST42反转停止暂停2ST60报警灯亮3S3.计数器部分(b fen)：表4 计数器部分计数器功能C1洗涤循环计数5次C2清洗循环和漂洗计数2次第四章 源程序设计1.启动全自动洗衣机Q0.0是启动输出，M0.1是启动辅助继电器，当全自动洗衣机的启动按钮按下时，Q0.0和M0.1得电。梯形图为：指令(zhlng)程序为：2.进

17、水阀控制(kngzh)洗衣机启动后，再按下水位选择开关，进水电磁阀得电，洗衣机开始进水。当所所选择的水位得限位开关动作后，进水电磁阀释放(shfng)，洗衣机停止进水。梯形图为：指令(zhlng)程序为：3.洗涤(xd)控制当进水电磁阀释放2s后，洗衣机开始(kish)洗涤。洗涤时正转30s，停2S，然后反转30s，停2s，如此循环5次，总共320s。梯形图为：指令(zhlng)程序为：4.排水阀控制(kngzh)当洗涤(xd)循环5次结束后，排水电磁阀得电，洗衣机开始排水。梯形图为：指令(zhlng)程序为：5.脱水控制当排空水位检测限位开关动作后，开始30s脱水。他的梯形图为：指令(zhl

18、ng)程序为：6.清洗(qngx)和漂洗计数脱水结束后，洗衣机开始清洗，开始进水到选择的水位，2s后开始清洗。清洗时，正转30s，停2s然后反转30s，停2s。循环5次后，开始排水，排空(pi kn)后脱水30s。一共清洗两遍。梯形图为：指令程序为：7.报警(bo jng)输出清洗(qngx)完后，报警3s并自动停机。梯形图为：指令(zhlng)程序为：8.水位指示显示全自动洗衣机的水位。梯形图为：指令(zhlng)程序为：总结(zngji)体会(thu)通过这次课程设计，使我更深刻的了解了PLC的原理及广泛应用，更加明白了科技的日新月异，在这学期中对这门课的学习让我明白可编程控制器在生活中的使用是非常的普及。科技是第一生产力，强大的科技力量都是由许多的复杂的知识等作为基础的。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