全自动洗衣机控制系统的设计说明书

1、河由/本士摩机电工程学院课程设计说明书设计题目：全自动洗衣机控制系统设计三学生XX:学号:20094805专业班级：机制F09指导教师:2012年12月08日内容摘要本文介绍了采用可编程控制器作为核心控制部件的全自动洗衣机控制系统设计。对全自动洗衣机的控制系统进展了分析，在此根底上提出了基于PLC的全自动洗衣机控制方案，完成了进水系统、洗涤系统、排水系统、脱水系统、报警系统的设计，实现了强洗和弱洗洗方式的选择，以及上下水位的选择。本系统的特点是，灵活的选用了检测系统，对洗衣的方式、洗衣时的水位和进、排水是否完成等进展检测，并把检测到的信号传递给PLCo由PLC做为中心控制器，来完成进水、洗涤、

2、排水、脱水等洗衣的过程，实现其全自动功能。关键词：全自动洗衣机；PLC;控制系统第1章前言1设计内容1控制要求1第2章总体方案设计2系统设计方案2系统硬件配置及组成原理2第3章PLC控制系统设计4电动机主电路的设计4确定I/O数量,选择PLC类型4I/O数量确实定4PLC类型的选择4/O地址分配5制流程图6I/O接线图7制程序梯形图8序调试16制程序语句表20结论26设计总结27谢辞28参考文献29第1章前言设计内容利用西门子PLC的S7-200系列设计全自动洗衣机的控制系统。洗衣的方式强洗、弱洗、洗衣的水位选择高水位洗衣、低水位洗衣需要在将衣服放入洗衣机之后手动来选择。中选择了一种洗衣模式后

3、，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成进水、洗涤、排水、甩干、报警提示等整个洗衣过程。需要完成的内容：采用PLC控制,列出I/O点地址分配表；画出I/O接线图；绘制控制流程图；利用STEP-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试。控制要求具体操作过程见全自动洗衣机控制流程图。动作要求如下：.洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。.洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。.脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进展甩干。.洗涤完成由蜂鸣器报警。.洗衣机通过高水位限位检测ST&低水位BM位检测ST2、零水位BM位检测ST1来检测水位的

4、高度位置。水位选择由一个按钮完成。洗涤方式选择也由一个按钮完成。用四个LED发光二极管来指示当前的工况状态。第2章总体方案设计系统设计方案通常洗衣机洗衣服需要经历进水、洗涤、漂洗、排水、脱水等个过程，在全自动洗衣机中，整个过程全部由PLC控制来完成。全自动洗衣机的简单工作过程见洗衣机控制流程图。其中，洗衣的方式、洗衣的水位选择两个方面需要在将衣服放入洗衣机之后手动选择。中选择了一种洗衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成整个洗衣过程。在全自动洗衣机系统中，PLC主要实现以下功能：1检测功能1检测洗衣的方式：强洗或弱洗的选择。2检测洗衣时的水位：高水位或低水位的选择。3检测进水是否完成。4检

5、测排水是否完成。.控制功能1控制进水、洗涤、排水、脱水等洗衣机的动作。2控制洗涤、脱水的时间长短。3控制洗涤的次数。4控制在洗衣机完成一个动作后到下一个动作的准确转换。5控制洗衣时的信号提示。系统硬件配置及组成原理选择西门子S7-200系列PLC作为全自动洗衣机的控制主机。PLC主机具体型号的选择将在后面介绍。启动按钮用来控制全自动洗衣机开场工作。一般地，在用户将衣服放入洗衣机，且已经准备好开场洗衣服之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开场洗衣。停顿按钮用来控制运行中的全自动洗衣机停顿工作。在洗衣服的过程中，用户需要停顿洗衣机，就可以直接按下停顿按钮，洗衣机即会停顿工作。上下水位是指洗衣机在洗衣过

6、程中，洗衣机筒内保持的水位上下，一旦选择了高水位，那么在洗衣过程中的水位将保持系统设定下的两个水位中的相对高一点的水位。反之那么是低水位。强洗/弱洗开关用来设置洗衣机洗衣服的模式，中选择强洗时，洗衣机自动按照强洗模式洗衣服。反之，按照弱洗模式洗衣。弱洗模式与强洗模式的选择必须在用户开场洗衣之前完成。高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经到达了高水位。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达了低水位。采用数字量输出式水位探测器直接将低水位探测器的输出送到PLC主机的数字量输入端口上。同样零水位探测器用

7、来探测是否将水排干。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主机发出控制信号，进水电磁阀翻开，水自动从外界送入洗衣机筒内，当水已经到达设定的水位时，PLC主机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。电机正转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的正转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机正转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机正转与反转轮流进展。电机反转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的反转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反转接触器。排水离合器用于PLC主机控制洗衣机机筒内水的排放。选用数字式离合器，可以直接用PLC主机的数字

8、量输出端口来连接到排水离合器，当洗衣机在完成洗涤后，需要将机筒内的脏水排出机筒，PLC主机发出控制命令翻开排水离合器，进展排水。洗衣机洗衣服的最后一道工序就是对衣服进展脱水，脱水电磁离合器用于PLC主机控制洗衣机进展脱水。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主机的数字量输出端口来控制电磁离合器。在脱水过程不涉及电机的调速问题，因此，用PLC主机加电磁离合器这样一种比拟简单的方式就可以完成控制任务。蜂鸣器用来提示洗衣机已经完成洗涤，采用电磁阀控制。对于各个洗衣程序中的指示灯也采用电磁阀进展控制。第3章PLC控制系统设计电动机主电路的设计单相异步电动机是一种容量从几瓦到

9、几百瓦、由单相交流电源供电的电动机，具有构造简单，本钱低廉，运行可靠等一系列优点，因此广泛用于电风扇、洗衣机、电冰箱、吸尘器、医疗器械及自动化控制装置中。本设计选择单相异步电动机作为全自动洗衣机的驱动电机。如图3-1为电动机主电路图。图3-1电动机主电路图确定I/O数量，选择PLC类型I/O数量确实定全自动洗衣机控制系统为单机控制系统。PLC的输入点，包括启动按钮、停顿按钮、上下水位选择按钮、弱洗/强洗模式选择按钮、高水位探测器、低水位探测器，零水位探测器共7点；输出点包括进水电磁阀、电机正转接触器、电机反转接触器、排水离合器、脱水离合器、蜂鸣器接触器和四个指示灯接触器共10点。3.3.2PL

10、C类型的选择由I/O点数的多少可将PLC分成小型PLC、中型PLC和大型PLC。PLC按构造形式又可分为整体式和模块式两种。整体式PLC具有构造紧凑、体积小、重量轻、价格低等优点。一般小型或超小型PLC多采用这种构造。模块式PLC各模块做成插件式并组装在一个具有标准尺寸并带有假设干插槽的机架内。模块式PLC配置灵活，装配和维修方便，易于扩展。一般大中型PLC都采用这种构造。由于此控制系统共7个输入点10个输出点，本设计选择小型、整体式西门子S7-200系列的CPU224型主机的PLC,可以满足使用需求。它的主要特点是：14输入/10输出共24个数字量I/O点。13KB的程序和数据存储空间。6个

11、独立的30KHz的高速计数器，2路独立的20KHz的高速脉冲输出。具有PID控制器。1个RS485通信/编程口。具有多点接口MPIMultiPointInterface通信协议具有点对点接口PPI(PointtoPointInterface)!信协议具有自由通信口I/O端子排可以很容易地整体拆卸I/O地址分配如表3-1为全自动洗衣机PLC控制系统的I/O地址分配表。表3-1I/O地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号启动信号常开按钮SB1I0.0停顿信号常闭按钮SB2I0.1上下水位选择常开按钮SB3I0.2洗涤模式选择常闭按钮SB4I0.3高水位限位检测高水位检测传感器S

12、T3I0.4低水位限位检测低水位检测传感器ST2I0.5零水位限位检测零水位检测传感器ST1I0.6输出信号进水进水电磁阀YV1Q0.0电机正转接触器KM1Q0.1电机反转接触器KM2Q0.2排水排水电磁阀YV2Q0.3脱水接触器KM3Q0.4报警蜂鸣器HAQ0.5进水指示进水指示灯HL1Q0.6洗涤指示洗涤指示灯HL2Q0.7排水指示排水指示灯HL3Q1.0脱水指示脱水指示灯HL4Q1.1控制流程图根据控制要求，建立全自动洗衣机控制流程图，如图3-2,为全自动洗衣机的控制流程图。电机正转滋NY智停田K排水,直至水排空图3-2全自动洗衣机控制流程图I/O接线图I/OI/O接线图是进展施工接线的

13、主要技术文件，如图3-3为全自动洗衣机控制系统的接线图。官的按却停止腼庇氏水七芝挣法搭噢式注捋高水位检冽恚水七怆则零水位检窈FU m迂水看机正辕至机理学水吐水痣追受造ZK防臆水指示洸漆版舞水廊223V AC图3-3 I/O接线图控制程序梯形图在可编程控制器中有多种程序设计语言，梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术开展而来的梯形图受到了欢送，并得到了广泛的应用。STEP7-Micro/WIN32软件是西门子S7-200PLC的开发工具，主要用于开发程序，也可用于实时监

14、控用户程序的执行状态。利用此软件对全自动洗衣机PLC控制系统进展程序设计如下：一.主程序梯形图主程序主要实现以下几点主要功能：程序的起停控制；上下水位的选择；洗涤模式的选择；在实现以上要求之后，实现进水，洗涤，排水，脱水，报警等功能；同时控制指示灯指示当前工作状态。源水位松则M0.2网络8零的五检刑I0.GM0.0M1.5)M0.6)网络10I调用洗淙子程序MOL。IMl0MO.5M0.31/H-i-HIf061I1MIUEN网络11I排水一M1,0-II1)Q1.1().洗涤子程序梯形图该程序段主要进展强洗或弱洗模式的选择网络4计数3三.强洗子程序梯形图该程序段主要执行强洗模式下的洗涤过程，

15、即实现电机正转洗涤8秒，停顿2秒,电机反转洗涤8秒，停顿2秒。四.弱洗子程序梯形图该程序段主要实现的功能是在选择弱洗工作模式后，电机正转洗涤2秒，暂停3秒,电机反转洗涤2秒，暂停3秒的功能。MO.GiMl.口Q0.2网第2定时落T44INTONJJ-PTM22M100ms网络3暂停定时生T44MOO丁T45Mi2()M22T45INTON-：o-PT5ggggH14?M0.0Q02T46ZL-INPTTON100m$3.7程序调试使用STEP7-Micro/WIN模拟器进展本程序的调试。调试方法如下：1将在Step7MicroWin中编译正确的程序在文件菜单中导出为AWL文件；2翻开仿真软件，

16、点”配置-CPU型号，然后选择CPU224;.点“程序-”载入程序；.选择Step7MicroWin的版本；.将导出的AWL文件翻开；.点“PLC-”运行，开场调试程序；下面是高水位强洗模式下的运行情况：按下I0.0按钮启动程序，然后分别按下高/低水位选择按钮I0.2选择高水位和强/弱洗选择按钮I0.3选择强洗。止匕时Q0.0进水电磁阀翻开，开场进水，同时Q0.6进水指示灯亮。进水完毕按下I0.4模拟水到位自动闭合，Q1.0洗涤指示灯亮，Q0.1电机正传接触器闭合，电机正传84暂停2s后Q0.2电机反转接触器闭合，电机反转8s暂停2so洗涤过程循环5次后洗涤完毕。Q0.3排水电磁阀翻开，开场排

17、水，Q1.1排水指示灯亮。排水完毕按下I0.6零水位检测模拟水排干自动闭合，开场脱水，Q0.7脱水指示灯亮，电机正传接触器Q0.1闭合，电机正转10$脱水完毕蜂鸣器Q0.5亮，报警5s,洗涤完毕。具体运行情况如下：IMC3J3、Jouo*图3-4高水位强洗模式选择jj也IIIS7-2LI0l=4：.-5=M-5E匚息yc*HhtAH11图3-5进水唱曲网阳i尸一筝占RCCE%EB1OCK等如期鼻IELI皿,-I|INIONje-riiwja图3-6电机正转8s1皿出二LMAAJLILItAJIJLAJL*JH123466?0124二Eg图3-7电机反转8s用词彳*修T|g9Md41!1IHf)

18、巾iz图3-8排水ll 1 ?a * 5 fi ? Il 1 ? 3 4 5ISMHgflII国MB2口)r图3-9脱水10s图3-103.8控制程序语句表、主程序语句表PROGRAM8MMENTS力动提止二彝百择1O8自030ITM21021ooooOI比MMMoooO工KMM33043ooooO工比MHHoOoO0123o3400Qo45015000-00工MMMMoAA-高水位检测NAAS网络7I低水位检测进水o1ro2-b-Moooo,o5QHMHM006oooMQQDDDNDN工LOLALAOAAu1结网I调用洗漆子程停MO.3MO4洗添-SBROQ1.0LDANLD0ALDLD0A

19、LDCALL-符言地址在释5BH0洗帘子卷席1ooo1MHQQQooi-L0502147#bSBBB_T/11o1o003MMKMQQQTNToDNNLAAA21络网73101THMH5FD，7-8.930303TQTeTJDLoA-DMLOA定时1飞LD 0 AN AN TON地址睇ISBR1强洗SBR2弱演二、子程序语句表；院深子秀建网络1NelwakiitleM胱子程序调市限口工110.6mi.aHO.3强洗二号限1MD.4弱洗与RR2MO.3MO.4M1.0T39T39f100O1X+34O-C5300202TMMcMc品LDONCTI计数3 TOC o 1-5 h z LDT39AM

20、O.4ANMO.3IDC21%吗。CTUC2L+j网络5洗崇结束一工口C200C2L0111.0AMO.0占111.0三、强洗子程序语句表强洗网络T网络标卡电机正转会网络5电机反转班o82072A12400104TQMMQT7072-3-41401THTHMI部拉LDMl.7TONT43,20四、弱洗子程序语句表弱洗网箔1网络标览电机正转0012200MMMMMQQ,o2u-I，-4o4QTLDTON网络5I电机匾转2 0 354N 0 A A2 H6 o 4 QTON =T0-0 2QM M网络1定时反LDM2.2TOMT4k30LD3-U3ANoA2oMM274T2-4MT结论此PLC控制

21、系统可以实现全自动洗衣机的控制要求。洗衣机的进水、排水分别由进水电磁和排水电磁阀执行。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动拨盘正、反转来实现。脱水时由脱水电磁离合器合上，排水电磁阀吸合，洗涤电机正转进展甩干。洗涤完成由蜂鸣器报警，洗衣机通过高水位限位检测ST3,低水位BM位检测ST2,零水位BM位检测ST1来检测水位的高度位置。水位选择由一个按钮完成。洗涤方式选择也由一个按钮完成，用四个LED发光二极管来指示当前的工况状态等一系列的要求可以实现。当然，此设计也存在一些缺乏之处，随着要求的日益提高还有待于进一步完善。设计总结经过一个多星期的努力终于完成了本次课程设计，但是现在回想起来做课程设计的整个过程

22、，颇有心得，其中有苦也有甜，从困苦中学到了很多知识。课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节。是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。这次课程设计是为毕业设计做最后一次准备，引起了我的十分重视。本次课程设计要求完成全自动洗衣机的PLC控制系统设计。为了更好地完成这次课程设计，我再次认真的复习了机电传动与控制这门课程，对课本中的电动机构造、类型与工作原理以及继电器接触器控制尤其是PLC控制有了进一步的了解。在设计系统的过程中遇到了很多的困难，因为比起其他的PLC设计，洗衣机的系统程序比拟复杂一些。我找了很多关于洗衣机控制系统的资料，首先对全自动

23、洗衣机的洗衣过程有所了解，对全自动洗衣机工作流程进展设计，然后根据课题的控制要求决定I/O设备及分配；接下来最困难的步骤就要数编程了，编程的过程中有许多不懂的地方，所设计的程序也有很多缺陷。经过教师耐心的指导，与同学的互相交流，我一次次修改并完善了程序。控制系统的设计是复杂的，也许会有许多不了解或不懂的地方，但是我们用自己的力量去解决问题，在这一过程中，我们不但增长了知识，也体会到了快乐。随着科学技术开展的日新月异，PLC已经成为空前活泼的领域，在生活中无处不在，因此对于我们专业的学生来说掌握PLC技术是十分重要的，对我们将来从事本行业打下一定根底。虽然课程完毕了，但是极大的锻炼了我实际工作的能力，最重要的就是教师经常提的设计理念，在整个过程中给我们贯穿的设计思想。在这过程中不乏遇到困难，但是在王教师的指导和与其他同学的讨论下，自己终于圆满完成了课程设计。谢辞在做课程设计之前确实觉得困难比拟多，我深感对于平时学的知识掌握得不够扎实，真是万事开头