工业洗衣机PLC课程研发设计文档格式.docx
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该设计为全自动洗衣机的PLC控制，主要介绍了全自动洗衣机的工作原理，控制系统的PLC的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统PLC程序。
籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的感谢。
由于在设计过程中存在许多不足，希望老师同学指正。
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第二章设计任务
2.1自动洗衣机的工作原理
洗衣机的进水排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。
洗涤正传、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。
脱水时由脱水离合器合上，排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。
水位超过上下限时进行报警。
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洗衣机在结构上主要有波轮式和滚筒式两类，本课程设计采用的是波轮式，波轮式洗衣机的特点：
1）水流方面。
现在波轮式全自动洗衣机出现了一种新水流的形式。
如LG的拳击棒，松下的双瀑布，荣事达的网络水流等都采用了这种水流。
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2）程序控制器。
新推出的波轮式全自动洗衣机均采用单片机程序控制器，原来的机械式程序控制器基本上已被淘汰。
各厂家生产的各种型号的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同。
如在模糊控制的洗衣机中，单片机通过采集水位传感器，布量传感器，光传感器的信号以及电动机的转速，判断出衣物的质地，多少，赃物程度，从而自动调整对衣物进行合理的洗涤。
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3）不锈钢内桶。
波轮式洗衣机采用了不锈钢内桶，减小衣物和内桶壁摩擦力，从而减轻衣物的磨损。
4）同心洗。
同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装，直接驱动。
使洗涤和脱水时洗衣桶振动减小，噪声降低。
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5）变频波轮式洗衣机可以对不同质地的衣物自动选择不同的电动机转速，从而给不同质地的衣物以恰当的洗涤强度，在保证洗得干净的同时，也最大限度地降低衣物的磨损。
同时还可以在脱水甩干时，由慢到快地启动，使衣物在桶内分布均匀，脱水效果好，同时由于衣物均匀分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在轴心上，可以减小振动，降低噪声，但是价格较贵。
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波轮式全自动洗衣机通常都采用将洗涤（脱水）桶套装在盛水桶内的同轴套桶式结构，其结构都是由洗涤，脱水系统，进，排水系统，电动机和传动系统，电器控制系统以及支撑机构5大部分组成的。
支撑机构主要有箱体，吊杆及控制台组成，它除了安装和连接洗衣机的各种零件外，还具有减振及防护，装饰的作用。
如图所示：
全自动套筒洗衣机内部结构图。
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排水和进水系统
波轮式全自动洗衣机的进排水系统都采用了电磁阀控制。
为了对桶内的水位进行检测和控制，洗衣机上都安装有水位控制器（水位开关）。
波轮式全自动套桶洗衣机使用最多的水位开关是空气压力式开关，主要有气压传感器装置，控制装置及电触点开关3部分组成，用来监视水位的高低。
此外电磁阀分进水和排水电磁阀，进水电磁阀是洗衣机上的自动进水开关，它受水位开关动断触点的控制。
而排水电磁阀是全自动洗衣机上的自动排水装置，同时还起改变离合器工作状态。
进水、排水电磁阀是采用电流流过线圈形成磁场的原理，洗衣机电磁阀在进，排水时使用，220V交流电压与电磁阀线圈接通，形成磁场，电磁线圈吸合。
自动打开橡胶阀门，洗衣机里的水就顺着管道流出去了。
断电后，电磁阀线圈失去电流，磁场消失，电磁铁松开，橡胶阀门自动关闭，洗衣机里的水就流不出去程序控制器中存储着多种程序，一旦通过选择开关选好某种程序后，程序控制器便按这种程序自动实施对电动机，进水和排水电磁阀的控制。
用PLC（单片机）控制的全自动洗衣机各种动作典型的系统结构如图2.1所示：
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图2.1全自动洗衣机各种动作典型的系统结构图
PLC在系统中是处于中心位置，水位开关的PLC的输入信号控制开关，进水阀，排水阀和电动机是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由控制中心PLC给定信号来决定，而电动机的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。
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2.2自动洗衣机的控制要求
1）．全自洗衣机的控制要求
（1）按下启动按钮及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，然后关水。
（2）2秒后开始洗涤。
（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒。
（4）如此循环30次，总共30分钟后开始排水，排空后漂洗15分钟。
（5）开始脱水8分钟。
2）主电路
清洗完成，报警5秒并自动停，根据控制要求可以选用三相电机作为洗衣机的电机，利用交流接触器控制电机的正反转达到正反洗涤的要求，主电路如图2.2。
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图2.2主电路
图2.3工作流程图
3系统硬件设计
3.1器件选择
全自动洗衣机控制系统选择西门子公司的S7-200系列PLC（6ES7214-1AD23-0XB0）作为控制单元。
CPU模块采用西门子公司的6ES7214-1AD23-0XB0模块。
由于该模块采用直流24V供电（直流晶体管输出），有14点数字量输入和10点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不在需要另外的数字输入/输出模块。
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3.2自动洗衣机的基本结构
图3.1洗衣机结构示意图
3.3自动洗衣机的硬件电路设计
图3.2自动洗衣机的I/O接线图
图3.3自动洗衣机的外部接线图
第四章系统程序设计
4.1地址分配
1）.全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、低水位以及高水位、零水位、低水位检测开关等共15个输入点。
具体的输入分配如表1-2所示。
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表1.1全自动洗衣机控制系统PLC输入地址分配表
类型
地址
电路器件
作用
输入
I0.0
SF1
启动按钮：
点此按钮，系统通电启动
I0.1
SF2
停止按钮：
点此按钮，系统暂停自动过程
I0.2
SA1
水位选择开关：
接通此处为低水位选择
I0.3
接通此处为高水位选择
I0.4
SA2
洗涤方式选择开关：
接通此处为弱洗
I0.5
接通此处为强洗
I0.6
BG1
高水位压力开关，通过高水位限测ST3使其闭合
I0.7
BG2
低水位压力开关，通过低水位限测ST2使其闭合
I1.0
BG3
零水位压力开关，通过零水位限测ST1使其闭合
2）．数字量输出部分
全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣器等。
具体的输出分配如表3-2。
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表3-2输出地址分配
名称
符号
启动指令
J1
Q0.0
进水阀控制继电器
J2
Q0.1
电动机正转
J3
Q0.2
电动机反转继电器
J4
Q0.3
漂洗继电器
J5
Q0.4
脱水继电器
J6
Q0.5
排水继电器
J7
Q0.6
上限报警器
HA1
Q0.7
下限报警器
HA2
Q1.0
3）．定时器部分
具体的定时器分配如表3-3所示
表3-3定时器分配
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
漂洗定时60秒
T42
脱水定时60秒
T48
报警定时5秒
T35
延时2秒开始反转
4）．计数器部分
具体计数器分配如表3-4所示
表3-4计数器分配
计数器
C1
洗涤循环计数30次
C21
漂洗循环计数15次
C22
脱水循环计数8次
4.2指令语句
全自动洗衣机PLC控制指令
Network1//网络标题
//网络注释通电标志M0.0
LDI0.0
OM0.0
ANI0.1
ANM0.1
=M0.0
Network2
//水位选择及进水
LDI0.2
OI0.3
OQ0.0
AM0.0
ANM0.2
=Q0.0
Network3
//高低水位标志
LDI0.6
OI0.7
OM0.2
=M0.2
Network4
//弱洗选择开始洗涤
LDI0.4
AM0.2
SS0.1,1
Network5
//洗涤正转2S
LSCRS0.1
Network6
LDSM0.0
SQ0.2,1
TONT33,200
Network7
LDT33
SCRTS0.2
Network8
SCRE
Network9
//停止3S
LSCRS0.2
Network10
LDSM0.0
RQ0.2,1
TONT34,300
Network11
LDT34
SCRTS0.3
Network12
Network13
//洗涤反转2S
LSCRS0.3
Network14
SQ0.3,1
TONT35,200
Network15
LDT35
SCRTS0.4
Network16
Network17
LSCRS0.4
Network18
RQ0.3,1
TONT36,300
Network19
LDT36
SCRTS0.5
Network20
Network21
//判断正反洗涤是否达到3次
LSCRS0.5
Network22
LDS1.3
CTUC40,+3
Network23
LDNC40
SCRTS0.1
Network24
LDC40
SCRTS1.3
Network25
Network26
//强洗选择开始洗涤标志
LDI0.5
SS0.6,1
SQ0.5,1
Network27
//洗涤正转8S
LSCRS0.6
Network28
TONT97,800
Network29
LDT97
SCRTS0.7
Network30
Network31
//暂停2S
LSCRS0.7
Network32
TONT98,200
Network33
LDT98
SCRTS1.0
Network34
Network35
//洗涤反转8S
LSCRS1.0
Network36
TONT99,800
Network37
LDT99
SCRTS1.1
Network38
Network39
LSCRS1.1
Network40
RQ0.3,1
TONT100,200
Network41
LDT100
SCRTS1.2
Network42
Network43
//判断洗涤是否达到5次
LSCRS1.2
Network44
CTUC41,+5
Network45
LDNC41
SCRTS0.6
Network46
LDC41
RQ0.5,1
Network47
Network48
//自动排水标志
LSCRS1.3
Network49
SQ0.1,1
Network50
LDI1.0
SCRTS1.4
Network51
Network52
//自动脱水10S
LSCRS1.4
Network53
SQ0.4,1
TONT37,100
Network54
LDT37
SCRTS1.5
Network55
Network56
//脱水完成蜂鸣5S
LSCRS1.5
Network57
SQ0.6,1
RQ0.1,1
RQ0.4,1
TONT38,50
Network58
LDT38
SCRTS1.6
Network59
Network60
//洗衣结束停机
LSCRS1.6
Network61
RQ0.6,1
=M0.1
Network62
总结
课程设计是每一各大学生大学生涯中都不可或缺，它使我们在实践中巩固了所学的知识在实践中锻炼了我们的动手能力。
它使我们学习到了很多课本上学不到的东西，不仅开阔了自己的视野，增强了自己的见识也为我们以后进入社会打下了坚实的基础。
在这次课程设计中不仅检验了我们所学的知识，也培养了我如何把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
在设计过程中，和同学相互探讨，相互学习，相互监督。
学会了合作，学会了运筹帷幄。
輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
本次课程设计我选择做的是全自动洗衣机，首先我们应了解设计目的。
了解全自动洗衣机的工作原理。
然后把那些功能转化为程序表达出来。
这对一个人的逻辑要求是很高的。
所以我们可以先把大致的程序编出来，满足大部分要求。
然后在完善细节。
程序编号之后就要拿到实验室去调试，在调试中出现了很多问题。
有的是地址重复。
有的是类型选择错误。
有的是本应用常开开关的，最后用成了常闭开关。
通过这个问题我发现，在编程之前，有了大致思路之后我们应该先想好用那些器件，看一下自己对这些器件是否了解。
这样就可以避免在程序中器件误用得情况。
在这此课程设计中我发现液位传感器比较容易用错。
在水位漫过它时它是吸合的，其它情况下它是断开的。
尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
这次课程设计同时也使我对延时导通计数器、加法计数器有了深刻了解，同时也让我对长延时电路有了更深刻的认识。
在程序设计过程中我也用了很多自锁电路，有些同学认为这没有必要，但我却认为这对生产安全具有重要作用。
在这次课程设计中我真的学到了很多。
最后非常感谢老师和同学对我的帮助。
在以后的日子里我会再接再励，使自己在计算机控制方面有更近一步的发展。
识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
参考文献
[1]邵惠鹤.工业过程高级控制.上海：
上海交通大学出版社，1997
[2]王孟效，汤伟，施颂椒.制浆过程筛选工段DCS控制.中国造纸，2001（4）
[3]逾金寿.过程自动化及仪表.北京：
化学工业出版社，2003
[4]戚新波.检测技术与智能仪器.北京：
电子工业出版社，2005
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