太原工業(yè)學院課程設計2102年6月20日題 目： 全自動洗衣機PLC設計 系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 機械電子工程 班 級： 學生姓名： 閆萍萍 郭志明 付杰 彭思遠 學 號： 指導教師： 周 敏 目錄摘要一、控制設備要求1.正常運行2.強制停止二、電氣設計部分三、PLC運行框圖1正常運行流程圖2強制運行流程圖四、過程分析說明及I/O分配表1分析說明2I/O分配表五、PLC I/0硬件接線圖及panel圖1PLC I/O硬件接線圖2panel圖六、程序梯形圖七、時序圖（以選擇高水位為例）八、總結摘要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內計數器控制,所以只要改變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,作為固定程序使用,也可以根據衣物的質地,數量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設計出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標準洗滌程序,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。全自動洗衣機PLC程序設計一、控制設備要求全自動洗衣機控制系統的要求是能實現“正常運行”和“強制運行”兩種控制方式。1.正常運行“正常運行”方式具體控制要求如下：（1）將水位通過水位選擇開關設在合適的位置（高、中、低），按下“啟動”按鈕，開始進水，達到設定的水位（高、中、低）后，停止進水。（2）進水停止2s后開始洗衣。（3）洗衣時，正轉30s，停2s，然后反轉30s，停2s。（4）如此循環(huán)共5次，總共320s后開始排水，排空后脫水30s。（5）然后再進水，重復（1）（4）步，如此循環(huán)共2次。（6）洗衣過程完成，報警3s并自動停機。2.強制停止“強制停止”方式具體控制要求如下:（1）若按下“停止”按鈕，洗衣過程停止，即洗滌電機和脫水桶停止轉動、進水電磁閥和排水電磁閥全部閉合。（2）可用手動排水開關和手動脫水開關進行手動排水和脫水。【注】“正常運行”和“強制停止”兩種模式的運行是一樣的。二 電氣設計部分 如下圖為全自動洗衣機的PLC控制系統電路圖。通過PLC來實現電動機的正反轉，并且實現洗衣機按預先設置的程序自動執(zhí)行，完成洗衣。當需要手動排水與脫水時，可強制止自動程序的運行，跳出自動切換到手動操作。為防止全自動洗衣機在工作過程中，電路發(fā)生短路，損壞電動機和電路中的各種電氣設備，因此在主電路中安裝了熔斷器，當電路出現短路故障時，能迅速、可靠的斷開電源。全自動洗衣機在無人問津的情況下可能長時間運行，為防止電機繞組的溫升超過額定值而損壞，采用熱繼電器作為保護元件，與熔斷器搭配使用，可靠地保護電動機。 人機接口部分的按鈕等都選擇低壓電器元件，保護操作者的安全。三 PLC運行框圖 1、正常運行流程圖如下圖所示。2、強制運行流程圖如下開始正常運行按停止按鈕洗滌電機和脫水桶停止轉動、進水和排水電磁閥閉合排水打開手動排水開關打開手動脫水開關脫水結束YYYNNN1）程序的構成 這個程序有自動方式和手動方式兩種。在自動方式下，PLC將運行已經設置好的程序和參數（適用于機械一切都正常工作的情況下）。在手動方式下是在緊急停止情況下，可以手動排水和脫水。2）程序的下載、安裝和調試四、 過程分析說明及I/O分配表1.分析說明 自動洗衣機的進水、洗衣、排水和脫水時通水位開關，電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現自動控制。水位開關用來控制進水到洗衣的低、中、高水位；電磁閥起著通/斷水源的作用，進水時，電磁進水閥打開，將水注入，排水時，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時，洗滌電動機啟動，脫水時，脫水桶啟動。2.I/O分配表 這個控制系統的輸入有啟動按鈕、停止按鈕、水位選擇開關（高水位、中水位、低水位）、手動排水、自動排水開關、高水位浮球開關、中水位浮球開關，低水位浮球開關、水排空浮球開關、壓力開關共12個。具體的輸入地址分配如表1所示。表1：輸入地址分配輸入地址對應的元器件對應的外部設備I00081SB1啟動按鈕I00082SB2停止按鈕I00083SB3高水位選擇開關I00084SB4中水位選擇開關I00085SB5低水位選擇開關I00086SQ1水排空檢測開關I00087SQ2高水位檢測開關I00088SQ3中水位檢測開關I00089SQ4低水位檢測開關I00090SB6手動排水I00091SB7手動脫水2.數字量輸出部分 這個控制系統需要控制的外部設備有進水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動機、脫水桶、報警器共五個設備。但是由于洗滌電動機有正轉和反轉兩個狀態(tài)，分別都應正轉繼電器和反轉繼電器，所以輸出點有六個。具體的輸出地址分配如表2所示。表2：輸出地址分配輸出地址對應的元器件對應的外部設備Q00001YA1啟動洗衣機Q00002YA2進水閥Q00003KM1正轉及脫水Q00004KM2反轉Q00005YA3排水Q00006Q00007 Q00008 Q00009 YHYA4YA5YA6報警器低水位檢測燈中水位檢測燈高水位檢測燈3.定時器和計數器 全自動洗衣機的控制系統中的工作時間和循環(huán)次數需要定時器和計數器來控制。具體定時器和計數器分配如表3所示。表3： 定時器和計數器分配類別元器件號設定值作用定時器T02s進水后暫停時間T130s正轉洗滌計時T22s正轉暫停計時T330s反轉洗滌計時T42s反轉暫停計時T530s脫水計時T63s洗完報警計時計數器C05次正反洗循環(huán)計數C13次大循環(huán)計數五PLC I/0硬件接線圖及panel圖1.根據全自動洗衣機控制系統的輸入、輸出地址分配和定時器、計時器分配以及所選PLC型號，PLC I/O硬件接線圖如下圖所示。 圖4.1 I/O硬件接線圖2.panel圖 圖4.2 PANEL圖六、程序梯形圖 七、時序圖（以選擇高水位為例）八、總結經過幾天的奮戰(zhàn)，我們的課程設計終于圓滿完成。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。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立思考的能力，樹立了對自己工作能力的信心，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，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。雖然這個設計做的不是很完美，但是在設計過程中所學到的知識是這次課程設計的最大收獲和財富，會使我終身受益。通過這次課程設計，使我明白學習是一個不斷積累的過程。還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！在此全自動洗衣機的設計過程中，老師盡全力地為我和同學們創(chuàng)造條件，并對我們在設計過程中遇到的難題進行細致耐心的指導，使我們學習了很多實際工業(yè)生產中的問題和解決方法，提高了對應用GE PLC的技術水平以及分析問題和解決問題的能力，才得以設計的全自動洗衣機控制系統具有實際應用水平的可靠性和穩(wěn)定性。