基于PLC的全自动洗衣机控制计划

PAGEPAGE11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。文章介绍了洗衣机的结构,对全自动洗衣机的控制系统进行了分析，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，对按钮及其它一些输入/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，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，实现了强洗和柔和标准洗方式的选择，以及高低水位的选择。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、排水是否完成等进行检测，并把检测到的信号传递给PLＣ。由于洗涤,排水,脱水的时间均由PLC内计计时器控制，所以只要改变计时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。由PLC做为中心控制器，来完成进水、洗涤、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；控制系统目录TOC\ｏ”1－3”\ｕ第１章前言ﻩ1１。１设计内容ﻩ11.2控制要求ﻩ１第2章总体方案设计ﻩ２２．1系统设计方案ﻩ22.２系统硬件配置及组成原理ﻩ２第3章PLC控制系统设计ﻩ33．1电动机主电路的设计ﻩ４3.２确定I/O数量，选择PＬＣ类型ﻩ５3.２。1I／Ｏ数量的确定ﻩ53．2。2PLC类型的选择ﻩ53.3I/O点的分配与编号ﻩ6３．4控制流程图ﻩ73.５I／O接线图 8３。6控制程序梯形图ﻩ83.7控制程序语句表ﻩ18３．8程序调试ﻩ25结论 ３０设计总结 ３1谢辞 ３2参考文献ﻩ３3PAGE33第1章前言1.１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(强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。当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洗衣服的整个过程.需要完成的内容:采用PLＣ控制，列出输入输出点分配表；画出PLC的输入输出设备的接线图;绘制功能流程图;利用STEP－Micｒo/ＷＩN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试。1．２控制要求具体操作过程见全自动洗衣机洗涤动作流程图。动作要求如下：1．洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。2。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。3．脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合,洗涤电动机正转进行甩干.4.洗涤完成由蜂鸣器报警。5.洗衣机通过高水位限位检测ＳＴ3、低水位限位检测ＳT2、零水位限位检测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.第2章总体方案设计2.1系统设计方案通常地，人们采用洗衣机来洗衣服需要经历洗涤、漂洗、排水、脱水等4个环节，而在全自动洗衣机中，这样的一个过程全由PＬC来完成。并且，全自动洗衣机需要其控制系统足够可靠,以避免洗衣机轻易出现故障。全自动洗衣机的简单工作过程如图2．１所示.其中,洗衣的方式（强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在人们将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。并且是必须选择的洗衣参数.当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洗衣服的整个过程。全自动洗衣机系统中，PLC主要完成以下功能:1.检测功能（1)检测洗衣的方式：强洗或者是弱洗的选择。(２)检测洗衣时的水位：高水位或者是低水位的选择。（3）检测进水是否到了需要的水位,即进水是否完成。（4)检测排水是否已经完成.ﻩ2．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、脱水等的时间长短。（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)控制完成洗衣时的信号提示。2。２系统硬件配置及组成原理根据控制流程图,来实现功能.选择西门子S7—2０0系列PＬC作为此全自动洗衣机的控制主机。在西门子Ｓ７－20０系列ＰLＣ中又有ＣＰU221、ＣPＵ２22、ＣＰU22４、ＣPU２26、CＰU226XM等之分。此全自动洗衣机系统中PLＣ主机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始工作,一般地，在用户在洗衣机内放入衣服，且已经准备好开始洗衣服之后,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洗衣机停止工作。在洗衣服的过程中,用户需要停止洗衣机，就可以直接按下停止按钮,洗衣机即会停止工作。高低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位高低，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两个水位中的相对高一点的水位。反之则是低水位。强洗标准洗涤开关用来设置洗衣机洗衣服的模式,当选择强洗时,洗衣机自动按照强洗模式洗衣服。反之，选择弱洗洗模式。弱洗模式与强洗模式的选择必须在用户一开始洗衣之前完成。高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了高水位。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达到了低水位.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。同样零水位探测器用来探测是否将水排干。进水电磁阀用来控制洗衣机的进水.当然洗衣机需要外界进水时,ＰＬC主机发出控制信号,进水电磁阀会打开，水自动从外界送入洗衣机筒内,当水已经达到了设定的水位时,PLC主机发出信号自动关闭进水电池阀，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，电机会正转与反转同时轮流进行.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,在洗衣机洗衣服的过程中,电机会正转与反转同时轮流进行.排水离合器用于PＬC主机控制洗衣机机筒内的排放.选用数字式离合器,可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接到排水离合器,当洗衣机在完成洗衣后，需要将机筒内的脏水排出机筒，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主机的数字量输出端口来控制电磁离合器，最终达到控制脱水执行电机的目的。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较觉得简单的方式就可以完成控制任务.蜂鸣器用来指示洗衣机洗衣过程中的一些声音提示,也采用电磁阀控制。对于各个程序中的指示灯也采用电磁阀进行控制。第３章PＬC控制系统设计3.1电动主电路的设计如图３—１为主电路电机正反转的控制线路。图３—１主电路图３.２确定Ｉ/Ｏ数量，选择ＰＬC类型３．2。1I/O数量的确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、停止按钮、高低水位选择按钮、弱洗强洗模式选择按钮、高水位探测器、低水位探测器,零水位探测器一共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一共10点。3．3。2PＬC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按结构形式可分为整体式和模块式两种。整体式PLC具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低等优点。一般小型或超小型PLC多采用这种结构。各模块做成插件式并组装在一个具有标准尺寸并带有若干插槽的机架内.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都采用这种结构.由于点数不多,本次设计选择小型、整体式西门子S7－2０0系列的CＰU22４型的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MＰＩ（MｕltiＰｏintInｔeｒface）通信协议·具有点对点接口PPI(PointｔｏPｏinｔInterｆaｃｅ)通信协议·具有自由通信口·I／Ｏ端子排可以很容易地整体拆卸3.３I／O点地址的分配如表３-1所示为该控制系统的Ｉ/O分配表表3-1I/O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停止信号常闭按钮ＳB2Ｉ0．１高低水位选择常开按钮ＳB3I０.２洗涤模式选择常闭按钮SB4Ｉ0．3高水位限位检测传感器SＴ3Ｉ0．4低水位限位检测传感器ST2I0．5零水位限位检测传感器ST1I0.6输出信号进水电磁阀YV1Q0．０电机正转接触器KM2Q0.１电机反转接触器KＭ3Q0．2排水电磁阀YV2Q0。３脱水接触器KM5Ｑ0.４报警蜂鸣器HAＱ0.5进水指示信号灯HL1Q0。６脱水指示信号灯ＨL2Q0．7洗涤指示信号灯HL3Ｑ1。０排水指示信号灯HＬ4Q１.1ﻩ３．４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所示,为全自动洗衣机的控制流程图。可以让设计人员清楚、明了的认清该系统的工作过程。暂停2秒暂停2秒暂停3秒满5次?吗？满3次?吗？排水，直至水排空甩干10秒报警提示5秒停机洗衣机洗涤过程进水，到达规定水位，开始洗涤是强洗吗?吗？电机正转8秒电机正转2秒暂停2秒暂停3秒电机反转8秒电机反转2秒YNYYNN图3—2全自动洗衣机控制流程图3.５I/O接线图I/O接线图是进行施工接线的主要技术文件,图３－３所示为全自动洗衣机控制系统的I／Ｏ接线图。图3－３I/O接线图3。6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。梯形图由触点、线圈和应用指令等组成.触点代表逻辑输入条件。ＣＰU运行扫描到触点符号时,便转到触点位指定的存储器位访问(即CＰU对存储器的读操作）。在用户程序中常开触点和常闭触点可以使用无数多次。线圈通常代表逻辑输出结果和输出标志位，当线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为“１”时，“能流”可以到达线圈，使得线圈得电动作，则ＣPU将线圈的位地址指定的存储器的位置为“１”，逻辑运算结果为“0"时,线圈断电，存储器的位置为“0”.以下为用STEP7-Mｉｃｒｏ／WIN３2软件编制的该控制系统的程序梯形图.图3—４主程序梯形图图３-５洗涤子程序梯形图图3－6强洗程序梯形图图3－7弱洗程序梯形图3．7控制程序语句表从ＳTEP

７－Mｉcrｏ/WIN中自动生成语句表如下:主程序语句表Netｗork１//启动ＬＤI0。０OＭ０。0AＮＩ0．１ANＴ38=M0.0Ｎetｗｏrk2//高水位选择LＤＩ0．２OM０。1AM0．０ANＭ0。2=M０.１Nｅtwork3/／低水位选择ＬＤNI０．２AＭ０.0AＮM0．1=Ｍ0.２Nｅtｗｏrｋ４／／强洗选择LDI０。３OM０．３ＡＭ０。0ANM0.4=Ｍ0.３Ｎｅｔwｏrｋ５/／弱洗选择ＬＤNＩ0．3ＡM0。0AＮM０。3=Ｍ0。４Nｅtworｋ6//高水位检测LDＩ0.4OM０．6AM０。0AM０.1＝M０。６Ｎetwｏrk７／／低水位检测LＤＩ0．5ＯM0.7ＡM０.0ＡM0。2=M0.7Ｎｅtｗork8//零水位检测LＤI０．６AM0。0=M１．５Netｗorｋ9/／进水控制ＬＤＳM０。０OＱ０．0LDM0.1ＡNM0．６ＬＤＭ0．2ＡＮM0．7OLDALDAM0．０=Q０．0=Q０．6Ｎｅtwｏrｋ10／/调用洗涤子程序LDＭ0。0ＡＮM１.0ＬＤM０．6OＭ0.7AＬDLDM0.3OM０．4ALDCＡＬLSBR0=Ｑ1。０Netｗoｒk1１／/排水LDM１.０AM0。０=Q０．３ＡNQ0。４=Q1．1Nｅｔｗork12/／甩干ＬDM1．0ANM1.5ＡM0．０ＡNM1。2=Q0.4＝Q０．7=Q0.1TＯNT3７,１０0Ｎetwoｒｋ1３／/定时十秒LＤT37ＯM1。２ＡM0．0＝Ｍ1．2Netｗorｋ1４//蜂鸣五秒ＬＤT37OＱ０。5AＮＴ38=Q０．5TＯNT38，50ﻭ调用子程序Nｅｔwｏrｋ１//ＮeｔｗoｒkTｉtle//强弱洗子程序调用ＬDＭ０。6OM０.7ＡＮM1．0ＬPＳAM0.3CAＬLＳBR1LPPＡＭ0．4ＣＡＬLSBR２Netwｏrk2//定时十秒ＬＤM0．３OM0.4ANM1.0ＡＮT3９ＴONT3９,１00Netｗorｋ3/／计数十ＬＤT39AM0。3ＡNM0.4LＤC20ONＭ０。0ＣＴUC20，＋１0Nｅｔwork4//计数三LDＴ３9AM0。4ANM0．3LDC21ONM0。0ＣＴUC21，＋3Ｎetｗｏrk5//洗涤结束LDＣ２0ＯＣ２1OM１.０AM0。０＝M1。0ﻭ强洗Nｅｔｗｏrk1/／网络标题//电机正转八秒LDM0.3AＭ0。0ANＭ１。0ＡNＭ１.６ANＭ1．7ANQ0。2=Ｑ0．１Nｅｔｗork２／/定时八秒LDＱ0．1ＴOＮT４0，8０Neｔwｏrｋ3//暂停二秒ＬＤＴ４0ＯＭ1.６AM0．０ANＴ41=M1.６Ｎetｗork4ＬＤM1.6TONT4１,２0Ｎetｗoｒk5/／电机反转八秒LDＴ４1OQ0。2AM０。0ＡNM1．7＝Q0．2TONT42,8０Ｎeｔwork６／／暂停二秒LDT４2OＭ1．7AＮT４３AＭ０.０=Ｍ１．7Nｅtwork７ＬDM1．7TＯNＴ43，20

弱洗Nｅｔwork１/／网络标题/／电机正转二秒LDM０．4AM0。0ＡＮM1。0AＮM2。2ANＭ2。3ANQ0.2=Q0。1Ｎetwork２LＤＱ0.1ＴONＴ4４,20Netｗorｋ３/／暂停三秒LDT44OＭ2．２AM０.0ANT4５=M2．2Ｎetwｏrk4LDM2.2TOＮT４５，30Ｎetworｋ5／／电机反转二秒LDT4５OＱ０.2AM0。0AＮM2.3=Q0．2TONT４6,20Nｅｔwoｒｋ６/／暂停三秒LDT46OＭ２。３AM０.０ＡNT４７=Ｍ２．3Netｗorｋ7ＬDＭ２．3TＯNＴ４７,３03．８程序调试程序调试有模拟器调试和现场调试等方法，根据课程设计要求并结合实际情况使用了STEＰ

７－Ｍicｒo/WＩＮ模拟器进行了本程序的调试.西门子S７－２00的仿真软件Ｓimulａtion1。2版是从西班牙原版1.2直接汉化过来的，支持ＴD２００仿真界面和增减计数器等多种指令。调试方法如下

：

1．将在Step

7

Micrｏ／Win中编译正确的程序在文件菜单中导出为ＡWＬ文件；ﻫ

２.打开仿真软件，点“配置”－“CPＵ

型号”，然后选择CPU22４；３。点“程序”－“载入程序”；4。选择Ｓｔｅp

７

Mｉcro/Ｗiｎ的版本;5.将先前导出的ＡＷL文件打开；6。点“PLＣ"－“运行”，开始调试程序；程序具体运行情况如下：１．按下启动按钮SB1,I0。０为1，输出Ｍ0.0线圈得电，进水阀Q0．０通电打开，指示灯Q０．6亮,开始加水,如图3-8程序调试图ａ所示.2.到达低水位时,I0．5为１线圈M0．7得电，进水阀Q０。０断电关闭指示灯Q０。6关闭,洗涤指示灯Q１。0亮调用洗涤子程序。如图3—6程序调试图ｂ所示。3．调用弱洗子程序后Q0。1得电电机正转开始洗涤,同时计时器开始计时如图３—８程序调试图c所示。4．暂停时间到,Q０.2得电电机反转同时计时器开始计时如图3－8程序调试图d所示.5．洗涤结束M1.0得电洗衣机开始排水Ｑ0.3得电,同时排水指示灯Q１.1亮。如图3－8程序调试图ｅ.６。水位到达零水位时I０.6失电线圈M1。5复位，甩干开始如图3－8程序调试图f.7．甩干结束，蜂鸣器开始报警Q0.5得电如图3-8程序调试图ｇ所示.图3-8程序调试图a3－8程序调试图ｂ3-8程序调试图c3—8程序调试图d3—8程序调试图e3—8程序调试图ｆ３—８程序调试图g结论此ＰLC控制程序可以实现全自动洗衣机的控制要求。洗衣机的进水、排水分别又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,洗涤电机正转进行甩干.洗涤完成由蜂鸣器报警，洗衣机通过高水位限位检测SＴ3,低水位限位检测ST2，零水位限位检测ＳT1来检测水位的高度位置。水位选择有一个按钮完成。洗涤方式选择也哟一个按钮完成，用四个LED发光二极管来只是当前的工况状态等一系列的要求可以实现。设计内容完全满足要求,同时在循环定时上用到的计数和定时器都配合的非常完美.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,现在回想起来做课程设计的整个过程，从中学到了很多知识，也遇到很多困难,深刻感觉到自己所掌握知识的片面性和局限性。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。是对我们实践能力的具体训练和提升过程.这次课程设计是毕业之前的最后一次课程设计而且和毕业设计有很多相似的要求,引起了我的重视.严格的要求迫使我们将更多的精力放在细节上,细节决定了此次设计的命运，这个在日后工作中同样重要，只有把每个问题都反复的推敲才能得到最接近完美的答案。设计出最接近完美的产品,对以后生活和学习提出追求完美的要求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,我再次认真的翻阅了许多和ＰＬC有关的书,对课本中的电动机结构、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较复杂一些.我找了很多关于洗衣机控制系统的资料，首先对全自动洗衣机的洗衣过程有所了解,对全自动洗衣机工作流程进行设计,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考虑不到的问题,只能在调试过程中才能发现程序的不足，经过一系列的调试与修改后，所设计的程序最终能达到所需要求实在让人欣慰。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