基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计Word文件下载.docx
《基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计Word文件下载.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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
3.全自动洗衣机控制系统控制要求：
3.1要求简述
1.设计一个智能洗衣机控制器，能够实现洗衣、漂洗和脱水的功能。
2.要求能够使用按键模拟对洗衣机的控制，能够设置工作模式，为了便于观察，将洗衣机设定的工作模式（1~5）和整个过程所剩的工作时间用数码管显示出来（时间分辨率为1分钟），能够将洗衣机当前所处的状态（注水，洗衣，排水，甩干）用发光管或者数码管显示出来。
【模式1】：
洗衣模式——强力洗
【模式2】：
洗衣模式——普通洗
【模式3】：
洗衣模式——轻揉洗
【模式4】：
漂洗模式
【模式5】：
甩干模式
【模式6】：
自动模式
具体的洗衣步骤如下：
【模式1~3】：
注水->
洗衣->
排水->
甩干->
漂洗->
甩干
->
甩干。
3.2自动模式洗衣步骤：
按下启动按钮、水位选择、模式选择、时间选择，开始进水直到高（中、低）水位，自动关水
自动模式下默认时间安排：
（1）2秒后开始洗涤
（2）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后翻转30秒，停2秒
（3）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒
（4）开始清洗，重复
（1）~（4），清洗两遍
（5）清洗完成，报警3秒并自动停机
（6）若按下停车按钮，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）
（7）速度设定显示，速度反馈显示
【要求】：
实现逻辑控制过程，可以选择性的加入注水口无水报警灯人性化的状态提示，操作完毕使用蜂鸣器叫两秒提示。
4.全自动洗衣机控制系统总体控制方案概述：
4.1PLC控制系统设计的基本原则
任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。
因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：
1.最大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。
这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。
同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2.保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。
这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。
例如：
应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
3.在满足控制要求的前提下，力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。
因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。
这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
4．考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。
这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。
5．软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。
4.2控制系统框图：
全自动洗衣机的工作过程主要包括：
启动、进水、洗涤、排水和脱水等。
在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、比较和选择，再经信息线路反馈给洗衣机的各种控制机构，决定洗衣机的工作状态。
PLC再系统中处于核心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关，进水阀、排水阀和电动机室洗衣机各种动作的执行机构，其中进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；
电动机的工作状态也是正、反状态，以及电动机的工作转速直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。
由PLC控制洗衣机的各种动作孔子图如图2所示。
这里应用触摸屏代替洗衣机的机械按钮开关，用变频器进行速度的调节，通过PLC进行控制，其总控制图如图3。
图2PLC控制洗衣机的控制图
4.3洗涤电机的调速设计：
洗涤电机需要用到三个速度模式，这里通过PLC控制变频器进行电机的控制。
变频器进行了分级调速，应用了三个速度模式。
正反转也应用变频器进行控制，正反转切换时变频器进行反向制动。
变频器实现的功能：
【1】电机启动，停止
【2】电机正转、反转
【3】低速
【4】中速
【5】高速
4.4HMI的功能设计：
通过HMI给PLC进行信号输入，主要开关为启动、停止按钮，模式选择按钮（强力洗、普通洗、轻揉洗、漂洗、脱水、自动模式），排水，水位选择（高、中、低），时间选择（时间输入以及时间段选择）等。
实现功能：
【1】启动、停止
【2】模式选择：
强力洗、普通洗、轻揉洗、漂洗、脱水、自动模式。
【3】水位选择：
低、中、高
【4】手动排水
【5】时间显示，时间输入，时间选择
【6】报警
【7】洗衣机状态指示灯等
4.5变频器设计：
主要应用变频器的数字输入端子，将PLC的输出相应的接到变频器的数字输入端子上，通过端子自动控制电机的运行。
功能：
【1】电机启动、停止
【3】分级调速（3个速度级别对应三种洗涤方式）
4.6可行性分析：
PLC连接变频器，变频器与三相异步电机相连，通过给定PLC不同的信号，控制变频器端子响应，使电动机实现调速、正反转等功能。
变频器18端子给定信号时，电机正转启动，19端子给定信号时，实现电机反转，这两个过程实现洗涤和漂洗的正反转。
变频器的“31,32，33”端子分别控制电机的三个不同速度“25%，50,%，75%”，实现按级调速，满足洗衣机轻柔、普通、强力模式。
排水以后，给变频器18端子信号，电机正转，甩干，完成后再排水。
\
5.硬件电路及电气系统的设计：
5.1PLC的选择：
5.1.1I/O口点数统计：
I/O点数是PLC的一项重要指标。
合理选择I/O点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。
PLC的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。
考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上20%—30%的备用量。
[该系统有11个数字输入点13个数字输出点，具体的见表5.1
输入
输出
通电启动按钮
启动指令
停止按钮
进水阀控制继电器
强力洗涤模式
主电机脱水继电器
普通洗涤模式
排水阀控制继电器
轻揉洗涤模式
进水指示灯
漂洗模式
排水指示灯
甩干模式
脱水指示灯
自动模式
电机正转及脱水继电器
门开关
电机反转继电器
手动排水按钮
轻揉洗涤模式继电器
手动脱水按钮
普通洗涤模式继电器
强力洗涤模式继电器
报警蜂鸣器
表5.1
5.1.2CPU结构与功能选择
PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些PLC还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点：
功能与任务相适应，PLC的处理速度应满足实时控制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。
全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单，小型PLC就能满足要求了。
该控制系统CPU模块可采用CPU-226（AC/DC/继电器）模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。
同时由于该模块采用交流220V供电，并且自带14个数字量输入点和14个数字量输出点，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求。
综上所述此次设计选用西门子S7-200型PLC。
5.2变频器的设计：
变频器主要用于控制洗衣机电机的正反转以及高、中、低转速控制，由于实验室的条件这里使用FC-360HK37T4R20H2的变频器。
【1】电机启动、停止：
对应端子18
【2】电机正转、反转：
正转对应端子18，反转对应端子19。
强力洗涤模式对应：
端子33
普通洗涤模式对应：
端子32
轻柔洗涤模式对应：
端子31
5.3设备选型及报价
设备名称
型号
数目
报价
订货数据
S7-200PLC
S7-226CN（24DI/16DO）
1
1700
6ES7216-2BD23-0XB8
WEINVIEW
HMI
MT6070iH
960
施耐德电源
ABL2REM24020H
90
变频器
FC-360HK37T4R20H2
1250
正泰接触器
CHINTCJX2-09
4
120
正泰辅助触电
CHINTF4-11
22
微型异步电机
JW5014
2
400
正泰断路器
DZ47LE-32C10
62
DZ47-60
68
正泰熔断器
RT28N-32X10
38
5
20
点动开关
施耐德钥匙开关
2BEE-101C
56
导线
若干
50
多状态开关
PLC模拟量扩展模块
EM235CN
700
6ES7235-0KD22-0XA8
共计5489
表5.3设备选型及报价
5.4PLC外部接线图与电气原理图：
图5.4.1PLC外部接线图
图5.4.2电气原理图
6.软件的设计：
6.1PLC程序地址分配：
6.1.1输入地址分配：
名称
地址
M0.0
I0.0
M8.1
I0.1
M1.1
I1.1
M1.2
I1.2
M1.3
I1.3
M1.4
I1.4
M1.5
I1.5
M1.6
I1.6
M2.0
I1.7
高水位按钮
M0.2
中水位按钮
M0.3
低水位按钮
M0.4
M0.7
I0.7
M1.0
I1.0
高水位检测开关
M0.6
中水位检测开关
低水位检测开关
排空检测开关
M2.5
设定时间
M2.4
6.1.2输出地址分配：
符号
变频器端子
L1
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.4
自动模式指示灯
L3
M6.6
L4
L5
18
Q1.1
19
Q1.2
31
Q1.3
32
Q1.4
33
Q1.5
Q0.3
6.1.3定时器
定时器
功能
T37
延时2秒开始洗涤
T38
洗涤正转定时30秒
T39
洗涤反转定时30秒
T40
脱水定时30秒
T33
报警定时3秒
T32
排水时间设定
T50（vw0）
模式定时
T42
蜂鸣器响应时间
T53（vw1）
脱水时间设定
T60（vw2）
自动模式计时
6.1.4计数器部分：
计数器
C1
洗涤循环计数5次
C2
清洗和漂洗计数3次
C4
漂洗计数1次
6.2自动模式流程图：
N
Y
Y
6.3PLC梯形图程序：
7.项目实施节点安排：
智能洗衣机控制器设置
时间安排
主要内容
1-4课时
智能洗衣机系统设计方案
5-8课时
所选方案论证报告与可行性分析报告的撰写
9-12课时
设备选型，报价
13-16课时
根据设计方案绘制电气原理图，检查核对
17-22课时
绘制接线图及部件图，并由指导教师检查
23-28课时
根据所设计的图纸确定装备步骤
29-32课时
装配，校线
33-36课时
检测无误后，提交技术检测报告和上电调试申请报告
37-68
各组成员对所研制控制系统上电调试，编制控制程度
69-72
项目节课考核
73-76
项目结题报告的撰写及结题演讲
课程设计总结
本设计具有性能可靠，外围电路简单等优点，设计思路清晰，程序简单明了。
但由于篇幅限制，很多细节没有进行相应描述。
鉴于水平有限，有不对之处，望多提出批评指导。
本次课程设计使我深有感触，只要付出就有回报，遇到问题多与老师同学交流，利用网络资源学习。
通过这次课程设计，我明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。
致谢
综合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，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
随着科学技术发展的日新月异，PLC已经成为当前空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。
因此作为二十一世纪的大学生来说掌握PLC的开发技术是十分重要。
回顾此次PLC、变频器、触摸屏的综合实训，我感慨颇多。
从选题到设计方案的确定，从理论到时间，在综合设计的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多书本上所学不到的知识。
通过这次设计使我懂得了理论知识与实际相结合的重要性和团队合作的重要性，我的小伙伴给了我很大的帮助，我们分工明确，各司其职，虽然中间遇到了很多问题，但还是被我们的合作解决。
特别的，课程设计的过程中，我得到了许多人的帮助。
首先我要感谢指导老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次设计的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。
在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。
其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。
同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。
最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。
参考文献：
[1]魏志精.可编程控制器应用基础【M】．电子工业出版社,2003
[2]吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J].设计与开发,1999
[3]潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制[J].电子世界，2003
[4]荣俊昌.全自动洗衣机原理与维修.高等教育出版社,1998
[5]蒋金周.全自动洗衣机的PLC智能控制[J].北京：
机电一体化，2004，5:
83-85.
[6]许谬.电气控制与PLC控制技术[M].北京：
.机械工业出版社，2005.153-154.
[7]袁亮.S7-200PLC实验指导书[M].绵阳：
绵阳师范学院出版社，2009.2-3.
燕山大学课程设计评审意见表
指导教师评语：
成绩：
指导教师：
年月日
答辩小组评语：
评阅人：
年月日
课程设计总成绩：
答辩小组成员签字：
升级会员 