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1、機電工程學院課程設計說明書設計題目: 全自動洗衣機控制系統設計 學生姓名： 學 號： 20094805 專業(yè)班級： 機制F09 指導教師： 2012年 12 月 13日 內容摘要本次課程設計主要是針對全自動洗衣機的控制系統進行設計，首先對其工作原理做一個大致的介紹，即洗衣機的工作流程圖，本次的控制系統采用PLC控制，介紹了洗衣機的硬件配置和組成原理，并由此得到I/O分配表，PLC接線圖，重點部分是控制程序和程序的調試。全自動洗衣機控制系統是典型的自動化系統，幾乎由一到兩個開關或者按鈕就可以實現整個洗衣過程：一洗二漂；這三次每次都是一個相對獨立的洗衣過程，用循環(huán)來實現；還可以分強洗，弱洗，每個分

2、支過程中也嵌套了循環(huán)，使其過程顯得有些復雜，但功用很好。在完成這次課程設計的過程中，對于機電一體化的控制系統的設計有了一定的認識，掌握了基本的設計步驟，熟悉了課程中的相關知識，理論聯系實際，使我對學過的知識有了更深層次的了解。關鍵詞：洗衣機；控制系統；循環(huán) 目 錄目 錄1第1章 引 言1第2章 系統總體方案設計22.1控制系統流程圖22.2系統設計方案32.3洗衣機硬件配置及組成原理32.5 PLC接線圖72.6 程序調試15第3章 結 論18第4章 設計總結19致謝20附錄 程序語句表21參考文獻241第1章 引 言這次設計是畢業(yè)前最后一次課程設計，也是為做畢業(yè)設計做鋪墊吧，通過這次設計，將

3、所學的東西融會貫通。這篇設計論文是以西門子S7-200為主要載體，結合他對應的編程軟件來對全自動洗衣機的控制進行編程，雖然沒有具體的見到他的硬件，但是也對這樣一個程序對應的接口做了了解。同時根據全自動洗衣機的工作原理，利用可編程控制器PLC實現控制，說明了PLC控制的原理方法，特點及控制洗衣機的特色。全自動洗衣機控制系統利用了西門子S7-200系列PLC的特點，對按鈕，電磁閥，開關等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現了洗衣機洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌，排水，脫水的時間由PLC內定時器和計數器控制，所以只要改變定時器和計數器參數就可以改變時間?？梢园焉厦嬖O定的程序時間定下來，作為固定程序使

4、用,充分表現現代家電品的實用性。在洗衣機控制方面，在PLC問世之前，工業(yè)控制領域中是繼電器占主導地位。但繼電器控制領域有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運行速度慢、適應性差、尤其當生產工藝發(fā)生變化時，就必須重新設計、重新安裝，造成時間和資金的嚴重浪費。為了改變這一現狀，PLC控制系統產生了。繼1969年美國數字設備公司研制出世界第一臺PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時期，從此，可編程控制器這一新的控制技術迅速發(fā)展起來了。在許多領域都有廣泛的應用。PLC的優(yōu)點是：可靠性高，耗電少，適應性強，運行速度快，壽命長等，為了進一步提高全自動洗衣

5、機的功能和性能，避免傳統控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機這個課題。24第2章 系統總體方案設計2.1控制系統流程圖如圖2.1為全自動洗衣機的洗滌動作程流程圖,根據控制流程圖并按照設計任務書進行程序的設計；初始狀態(tài)：暫停，高水位，強洗，工作寄存器清零通過SB3,SB1設定水位與方式，M置0，按SB2啟動進水，到達規(guī)定水位，關進水，開始洗滌M=0,則N=4;M0，則N=2是強洗嗎？電動機正轉8秒電動機正轉2秒暫停2秒暫停5秒電動機反轉8秒電動機反轉2秒暫停2秒暫停5秒滿N次嗎？滿N次嗎？排水，直至水排空甩干10秒M+1,M=3嗎？報警提示10秒關機YESNOYESYESNONON

6、O2.1全自動洗衣機的洗滌動作程流程圖2.2系統設計方案通常地，人們采用洗衣機來洗衣服需要經歷洗滌、漂洗、排水、脫水等4個環(huán)節(jié)，而在全自動洗衣機中，這樣的一個過程全由PLC來完成。并且，全自動洗衣機需要其控制系統足夠可靠，以避免洗衣機輕易出現故障。全自動洗衣機的簡單工作過程如圖2.1所示。其中，洗衣的方式（強洗或是標準）、洗衣中的水位選擇（高水位洗衣、低水位洗衣等）等兩個方面需要在人們將衣服放入洗衣機洗衣服之后手動來選擇。并且是必須選擇的洗衣參數。當選擇了一種洗衣參數后，按下啟動按鈕，洗衣機就會自動完成洗衣服的整個過程。全自動洗衣機系統中，PLC主要完成以下功能：1檢測功能（1）檢測洗衣的方式

7、：強洗或者是弱洗的選擇。（2）檢測洗衣時的水位：高水位或者是低水位的選擇。（3）檢測進水是否到了需要的水位，即進水是否完成。（4）檢測排水是否已經完成。2. 控制功能（1）控制進水、洗滌、排水、脫水等洗衣機的動作。（2）控制洗滌、脫水等的時間長短。（3）控制洗滌的次數。（4）控制在洗衣機完成一個動作后到下一個動作的準確轉換。（5）控制完成洗衣時的信號提示。2.3洗衣機硬件配置及組成原理根據控制流程圖，來實現功能。選擇西門子S7-200系列PLC作為此全自動洗衣機的控制主機。在西門子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自

8、動洗衣機系統中總共有7個數字量輸入，10個數字量輸出，共需17點I/O,根據I/O點數及程序容量，選擇了CPU224作為其主機。啟動按鈕用來控制全自動洗衣機開始工作與否，一般地，在用戶在洗衣機內放入衣服，且已經準備好開始洗衣服之后，按下啟動按鈕，全自動洗衣機開始洗衣。停止按鈕用來控制運行中的全自動洗衣機停止工作與否。在洗衣服的過程中，用戶需要停止洗衣機，就可以直接按下停止按鈕，洗衣機即會停止工作。高低水位是指洗衣機在洗衣過程中，洗衣機筒內保持的水位高低，一旦選擇了高水位，則在洗衣過程中的水位將保持系統設定下的兩個水位中的相對高一點的水位。反之則是低水位。強洗標準洗滌開關用來設置洗衣機洗衣服的模

9、式，當選擇強洗時，洗衣機自動按照強洗模式洗衣服。反之則相反，選擇標準洗模式。需要說明的是，標準模式與強洗模式的 選擇必須在用戶一開始洗衣之前完成。高水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經達到了高水位。采用數字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將高水位探測器的輸出直接送到PLC主機的數字量輸入端口上。低水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經達到了低水位。采用數字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將低水位探測器的輸出直接送到PLC主機的數字量輸入端口上。同樣零水位探測器用來探測是否將水排干。采用數字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將零位探測器的輸出直接送到PLC主機的數字量輸入端口上。電機正轉接觸器用于P

10、LC主機控制洗衣機電機的正轉?？梢灾苯佑肞LC主機的數字量輸出端口來連接電機正轉接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉與反轉同時輪流進行。電機反轉接觸器用于PLC主機控制洗衣機電機的反轉?？梢灾苯佑肞LC主機的數字量輸出端口來連接電機反轉接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉與反轉同時輪流進行。排水離合器用于PLC主機控制洗衣機機筒內的排放。選用數字式離合器，可以直接用PLC主機的數字量輸出端口來連接到排水離合器，當洗衣機在完成洗衣或者漂洗后，需要將機筒內的臟水排出機筒，此時，PLC主機發(fā)出控制命令打開排水離合器，進行排水。洗衣機洗衣服的最后一道工序就是對衣服進行脫水，脫水電磁離合器正

11、是用于PLC主機控制洗衣機進行脫水，脫水需要電機帶動機筒旋轉，有了電磁離合器后，就可以直接使用PLC主機的數字量輸出端口來控制電磁離合器，最終達到控制脫水執(zhí)行電機的目的。在脫水過程不涉及電機的調速問題，因此，用PLC主機加電磁離合器這樣一種比較覺得簡單的方式就可以完成控制任務。蜂鳴器用來指示洗衣機洗衣過程中的一些聲音提示，也采用電磁閥控制。對于各個程序中的指示燈也采用電磁閥進行控制。全自動洗衣機控制系統為單機控制系統。 PLC的輸入點，包括啟動按鈕、停止按鈕、高低水位按鈕、標準強洗模式按鈕、高水位探測器、低水位探測器，零水位探測器一共7點；輸出點包括進水電磁閥、電機正轉接觸器、電機反轉接觸器、

12、排水離合器、脫水離合器、蜂鳴器接觸器和四個指示燈接觸器一共10點。由于點數不多，考慮20%30%的余量，選用小型PLC便可實現， 本次設計選擇西門子S7-200系列的CPU224型的PLC，可以滿足使用需求。它的主要特點是：14輸入/10輸出共24個數字量I/O點。13KB的程序和數據存儲空間。6個獨立的30KHZ的高速計數器，2路獨立的20KHZ的高速脈沖輸出。具有PID控制器。1個RS485通信/編程口。具有多點接口MPI（Multi Point Interface）通信協議具有點對點接口PPI(Point to Point Interface)通信協議具有自由通信口I/O端子排可以很容易

13、地整體拆卸如表2.1為全自動洗衣機中PLC主機的IO資源分配，表2.2為全自動洗衣機中PLC主機中輔助繼電器分配。2.4 I/O分配表根據控制要求，可列出下表：表2.1 全自動洗衣機PLC主機的I/O地址分配信號類型信號名稱元件名稱元件符號地址編號輸入信號洗滌選擇常開按鈕SB1I0.3輸入信號啟動常開按鈕SB2I0.1輸入信號高水位常開按鈕SB3I0.2輸入信號高水位探測組合開關ST3I0.4輸入信號低水位探測組合開關ST2I0.5輸入信號零水位探測組合開關ST1I0.6輸出信號進水電磁閥KM1Q0.0輸出信號電動機正轉接觸器KM2Q0.1輸出信號電動機反轉接觸器KM3Q0.2輸出信號排水電磁

14、閥KM4Q0.3輸出信號脫水離合器KM5Q0.4輸出信號報警接觸器KM6Q0.5輸出信號進水指示燈亮燈泡L1Q0.6表2.2 全自動洗衣機中plc主機中輔助繼電器分配名稱地址名稱地址啟動 停止M0.0蜂鳴器M0.5高水位M0.1洗滌高水位檢測M0.6低水位M0.2洗滌低水位檢測M0.7強洗模式M0.3零水位探測M1.5標準洗滌模式M0.4 2.5 PLC接線圖I/O接線圖如下：圖2.5 I/O地址分配2.6 程序梯形圖主程序如下： 洗滌子程序強洗弱洗2.6 程序運行及調試 1、載入程序，啟動軟件，打開監(jiān)控，并按下啟動按鈕閉合I0.12、選擇洗滌模式閉合I0.2及I0.33、閉合I0.44、觀察

15、循環(huán)次數5、觀察循環(huán)次數6、觀察循環(huán)次數第3章 結 論 此PLC控制程序可以實現，洗衣機的進水，排水，分別有進水電磁和排水電磁閥執(zhí)行。洗滌正轉反轉由洗滌電機驅動撥盤，正反轉來實現。脫水時由脫水電磁離合器合上，排水電磁閥吸合，洗滌電機正轉進行甩干。洗滌完成由蜂鳴器報警，洗衣機通過高水位限位檢測ST3，低水位限位檢測ST2，零水位限位檢測ST1，來檢測水位的高度位置，水位選擇有一個按鈕完成。洗滌方式選擇也喲一個按鈕完成，用四個LED發(fā)光二極管來只是當前的工況狀態(tài)。等一系列的要求可以實現。第4章 設計總結通過這次課程設計不僅使我對于機電傳動控制這門課進行了一次綜合性的復習，同時還讓我學到了很多東西，

16、比如說當自己真正的想要把事情做好的時候，才會發(fā)現自己平時很容易忽略的東西有很多，才會真正的去發(fā)現一些從未注意的東西，比如，在這次的課程設計中，我就發(fā)現word其實并不是像我以前想的那么不人性化，因為自己以前從來沒有注意這些細節(jié)的內容所以才會以為有那么多的不順手的地方。對于這次的課程設計，對于PLC的設計使我對于電路的控制有了更加具體話的了解，像洗衣機，電梯，各種設備都可以用PLC進行控制設計，生活中有那么多的電器可以用他它來進行控制，這讓我看到了我們現在學習的東西并非是一無是處，他都將會在社會中有所作為的。致謝兩周的課程設計也接近了尾聲，經過兩周的奮戰(zhàn)我的設計終于完成了。在沒有做plc課程設計

17、以前覺得課程設計只是對這半年來所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發(fā)現自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。在這次課程設計中同學們之間的關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝我的同學曾祥印,李少輝,鄭劉正等的幫助。在

18、此要感謝我的指導老師王宗才老師對我們悉心的照顧，感謝老師給我們的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次課程設計的最大收獲和財富，使我終身受益。 附錄 程序語句表Network 1 / 啟動LD I0.1O M0.0AN T38=

19、 M0.0Network 2 / Network Title/ 高水位LD I0.2A M0.0AN M0.2= M0.1Network 3 / 低水位LDN I0.2O M0.2A M0.0= M0.2Network 4 / 強洗LD I0.3A M0.0AN M0.4= M0.3Network 5 / 弱洗LDN I0.3O M0.4A M0.0= M0.4Network 6 / 高水位檢測LD I0.4O M0.6A M0.0A M0.1= M0.6Network 7 / 低水位檢測LD I0.5O M0.7A M0.0A M0.2= M0.7Network 8 / 進水LD M0.1A

20、N M0.6LDN M0.7A M0.2OLDA M0.0= Q0.0= Q0.6Network 9 / 洗滌LD M0.0AN Q0.0CALL SBR0Network 10 / 停機LD T37O Q0.5AN T38LPS= M0.5A M0.0= Q0.5LPPTON T38, 100Network 11 / 零水位檢測LD M0.0A I0.6= M1.5TITLE=SUBROUTINE COMMENTSNetwork 1 / Network Title/ Network CommentLD SM0.0FOR VW100, 1, 3Network 2 LD SM0.1LPSA M0.

21、3FOR VW120, 1, VW110LPPA M0.4FOR VW130, 1, VW110Network 3 LDW= VW100, 1MOVW 4, VW110Network 4 LDW VW100, 1MOVW 2, VW110Network 5 LD M0.6O M0.7LPSA M0.3CALL SBR1LPPA M0.4CALL SBR2Network 6 NEXTNetwork 7 / 排水LDW= VW120, VW110OW= VW130, VW110A M0.0AN M1.5= Q0.3Network 8 / 甩干LD M1.5AN T37= Q0.4TON T37,

22、100TITLE=SUBROUTINE COMMENTSNetwork 1 / Network Title/ Network CommentLD M0.3A M0.0AN T36LPSAN T33= Q0.1LPPTON T33, 800Network 2 LD T33TON T34, 200Network 3 LD T34LPSAN T35A M0.0= Q0.2LPPTON T35, 800Network 4 LD T35TON T36, 200TITLE=SUBROUTINE COMMENTSNetwork 1 / Network Title/ Network CommentLD M0.

23、4A M0.0AN T100LPSAN T97= Q0.1LPPTON T97, 200Network 2 LD T97TON T98, 500Network 3 LD T98LPSAN T99A M0.0= Q0.2LPPTON T99, 200Network 4 LD T99TON T100, 500參考文獻1 王宗才. 機電傳動與控制. 北京: 電子工業(yè)出版社. 2011.2 于慶廣.可編程控制器原理及系統設計.北京:清華大學出版社.2004.3 胡學林. 電氣控制及PLC. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1997.4 廖常初. PLC編程及應用. 北京：機械出版社，2002.5羅偉.鄧木生.PLC與電氣控制.北京：中國電力出版社，2005.6 馬光.全自動洗衣機中的傳感器J.北京:家用電器,1999.7 孫振強.可編程控制器原理及應用教程.北京：清華大學出版社.2003.8 劉子林.電機與電氣控制M.北京:電子工業(yè)出版社,2003.9 程周.電氣控制與PLC原理及應用M.北京:電子工業(yè)出版社,2003.10 蔣金周.全自動洗衣機的PC智能控制J.機電一體化,2004.