全自动洗衣机PLC控制.wps

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电气控制与电气控制与PLCPLC课程设计课程设计课题：

全自动洗衣机的PLC控制系统系别：

电气与信息工程学院专业：

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指导教师：

河南城建学院2016年6月10日摘要摘要本文介绍了利用西门子1200PLC对全自动洗衣机控制系统总体控制，阐述了控制方案，实现了全自动洗衣机PLC控制系统。

与传统的用单片机控制自动洗衣机相比，这种方案更加的稳定可靠，并且实现简单。

PLC的控制程序书写简单，更加容易理解。

对程序的编写、器件的选型、程序的流程的进行了详细的描述，介绍了全自动洗衣机PLC系统的实现过程。

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西门子1200plc全自动洗衣机程序设计目录全自动洗衣机的PLC控制.1一、设计目的及设计要求.11.1设计目的.11.2设计要求.1二、系统硬件设计.12.1系统硬件配置及组成原理.12.1.1设备选型.12.2系统硬件电路图.32.2.1主电路图.32.2.2PLCI/O分配表.32.2.3PLC外围接线图.42.2.4单相异步电动机的正反转.4三、系统软件设计.43.1系统功能分析.43.2控制程序设计思路.53.3各部分功能具体实现.6四、系统调试及结果分析.84.1系统调试.84.2结果分析.8五、PLC梯形图程序.9六、设计心得.9附录一主电路图.10附录二PLC外围接线图.11参考文献.160全自动洗衣机的全自动洗衣机的PLC控制控制一、设计目的及设计要求一、设计目的及设计要求1.1设计目的1.1设计目的

（1）通过对自动洗衣机PLC改造，掌握PLC功能图的设计方法及步骤和全自动洗衣机PLC控制。

（2）掌握自动洗衣机PLC控制线路的原理及接线。

（3）掌握自动洗衣机PLC控制编程。

1.2设计要求1.2设计要求全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。

外桶固定，作盛水用。

内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。

内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。

该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。

进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入外桶。

排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。

洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。

脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。

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动排水。

PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。

启动时开始进水，水满（即水位到达高水位）时停止进水并开始正洗涤。

正转洗涤15s后暂停，暂停3s后开始反转洗涤。

反转洗涤15s后暂停，暂停3s后若正、反洗涤未满3次，则返回从正转洗涤开始的动作；若正、反洗涤满3次时，则开始排水。

排水水位若下降到低位时，开始脱水并继续排水。

脱水10s即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。

若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。

此外，还要求可以按排水按钮以实现手动排水；按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。

二、系统硬件设计二、系统硬件设计2.1系统硬件配置及组成原理2.1系统硬件配置及组成原理2.1.1设备选型2.1.1设备选型1表1设备清单名称品牌型号数量备注PLC控制器西门子6ES7214-1AG40-0XB01台电动机广东中宝YC801-21台单相电容起动异步电动机交流接触器正泰电器CJX2-092个220V电磁中间继电器正泰电器JZX-22F（D）/4Z10个DC24V开关电源伊莱科电气S-100-241个网线1根导线若干

（1）PLC控制器选型本次设计的项目为全自动洗衣机的PLC控制，采用了5个数字量输入和10个数字量输出，综合考虑选用西门子S7-1200：

CPU1214CDC/DC/DC，订货号：

6ES7-214-1AG40-0XB0。

S7-1200可编程逻辑控制器（PLC,ProgrammableLogicController）提供了控制各种设备以满足您自动化需要的灵活性和强大功能。

S7-1200设计紧凑、组态灵活且具有功能强大的指令集，这些特点的组合使它成为控制各种应用的完美解决方案。

控制系统在PROTELV13工程平台中的硬件系统配置图如下：

图1PLC硬件系统配置图图2PCstation硬件系统配置图2

（2）电动机选型单相交流异步电机，是目前洗衣机普遍采用的电机，原因很筒单，因为它的原理、构造大家已经非常了解，制作工艺已很成熟，而且，应用在洗衣机上已有几十年历史了。

但由于这种电机是恒速运转，工作时通过皮带传动及减速离合器完成速度、力矩的转换，再分别完成洗衣机的洗涤、脱水动作。

普通波轮洗衣机的电机的功率一般在300瓦左右，同时根据节能和环保的理念，我们可以选择具有噪音低、升温低、功率大以及维护方便的优点的YC系列单值电容起动单相异步电动机。

同时该电机具有产品结构简单，运行可靠，具有起动转矩大、过载能力强的特点。

因此，YC系列的单相异步电机非常适合我们家用电器电机的设计理念。

我们选择YC801-2型号的电机，该电机的功率为0.37kwh，转速为2800r/min，电流3.4A,电压220v，频率为50Hz2.2系统硬件电路图2.2系统硬件电路图2.2.1主电路图2.2.1主电路图详见附录一：

主电路图。

2.2.2PLCI/O分配表2.2.2PLCI/O分配表表表2I/O分配分配注意：

由于PLC的输入需要外部给定，无法通过软件修改。

故本次设计仿真中，用变量M3.0M3.4代替变量I0.0I0.4，以完成仿真。

输入输出序号名称符号输入点名称符号输出点1启动按钮SB1I0.0进水阀YV1Q0.02停止按钮SB2I0.1出水阀YV2Q0.13手动排水按钮SB3I0.2正转洗涤Q0.24低液位传感器SQ1I0.3反转洗涤Q0.35高液位传感器SQ2I0.4脱水Q0.46报警Q0.57低水位指示Q0.68高水位指示Q0.79运行指示Q1.010停机指示Q1.132.2.3PLC外围接线图2.2.3PLC外围接线图详见附录二：

PLC外围接线图。

2.2.4单相异步电动机的正反转2.2.4单相异步电动机的正反转要实现单相异步电动机的反转，就必须使旋转磁场反转，实现单相异步电动机旋转磁场的反转，就要把工作绕阻和起动绕阻中的一组首端和末端与电源的接线对调方可完成。

因为单相异步电动机的旋转磁场（转向）使从电流相位超前的绕阻向电流相位滞后的绕阻旋转的。

这样如果把其中一个绕阻首端和末端于电源线接法对调就等于把这个绕阻的电流的相位改变了180，假若原来这个绕组的电流相位使超前90，这样一来，该接后该绕组的电路相位便成为滞后90了，结果就导致了旋转磁场的方向也随之改变。

如图3:

当定时器开关接于左边的位置时，电容器串联在LF绕组上，则电流Iuf90，设此时电动机正转，经过定时器所设定度时间后，定时器刀开关接通右边触点将电容器从LF绕组切断到LZ绕组中，则电流Ilz超前Ilf相位约90，从而实现了电动机的反转，在该电路中实质上是主、副绕组相互交换来实现正反转的，因此这种单相异步电动机的工作绕组和启动绕组必须是可以互换的。

220V切换开关CLZLFM图3单相异步电动机的正反转三、系统软件设计三、系统软件设计3.1系统功能分析3.1系统功能分析4根据设计要求，画出相应的控制系统流程图，见图4。

图4控制流程图3.2控制程序设计思路3.2控制程序设计思路首先将程序分为三个部分进行分别编写，主程序（main）、洗涤环节子程序（FC1）、大循环环节子程序（FC2）。

如图5所示图5.程序块5主程序：

主要用于调用洗涤环节和大循环环节的子程序，把握系统的整体运行。

洗涤环节子程序：

本程序块主要编写洗衣机的正反转洗涤，并通过计数器计数和计时器计时。

大循环环节子程序：

本子程序主要调用了洗涤环节子程序，并有控制脱水和报警环节。

通过脱水的次数来确定大循环的次数，当脱水次数达到3次时，停止脱水，报警10s后，停机等待。

3.3各部分功能具体实现3.3各部分功能具体实现

（1）洗涤环节进水阀打开，当高液位传感器检测到信号时，立即关闭进水阀。

当程序中检测到进水阀的下降沿信号，则驱动洗涤环节。

洗涤环节程序图如图6图6.洗涤环节程序

（2）大循环环节每次脱水结束，则输出一个脉冲信号给大循环计数器，当计数器当前值等于设定值时，则退出大循环环节。

6图7.大循环环节程序（3）报警程序图8.报警程序大循环结束后输出使报警接通，同时报警计时器及时，当达到计时设定值时，断开报警，洗衣机系统进入停机状态。

报警程序如图8。

（4）子程序调用程序7图9.子程序调用程序四、系统调试及结果分析四、系统调试及结果分析4.1系统调试4.1系统调试图10.上位机监控界面通过WINCC画面对PLC各输出点的状态进行监控，如图8上位机监控界面。

4.2结果分析4.2结果分析8基本完成了设计要求，实现了全自动洗衣机的PLC控制系统。

通过程序设计，硬件组态，以及组态画面，能够用WINCC上位机监控界面实时显示洗衣机的运行状态。

五、PLC梯形图程序五、PLC梯形图程序详见附录三PLC梯形图程序六、设计心得六、设计心得通过一周的电气PLC的课程设计我学到了很多的知识，特别是一些在课程之外的一些知识。

通过自己合作做出来一个小项目，在项目中遇到了一些比较实际的问题，例如，在洗衣机电机选型中，经过在网上资料的查找，了解到电机的选型中存在着很多的知识，电机的额定电压、额定电流、额定功率的如何选择。

另外，也了解到不同的工作环境对电机的选择也是有着很大的不同。

9附录一主电路图10附录二PLC外围接线图附录二PLC外围接线图11附录三PLC梯形图程序附录三PLC梯形图程序主程序12洗涤环节13大循环环节1415参考文献参考文献【1】王曙光S7-200PLC应用基础与实例人民邮电出版社，2007【2】严盈富，西门子S7-200PLC入门人民邮电出版社，2007【3】龙志文SIMATIC原理及应用机械工业出版社，2007【4】刘永华.电气控制与PLC,北京航空航天大学出版社,2007【5】、罗宇航.流行PLC使用程序及设计（西门子S7-200PLC系列）.西安电子科技出版社,2007【6】、伊宏业，PLC可编程控制教程，航空工业出版社，1997【7】、刘洪涛，黄海编.PLC应用开发从基础到实践.电子工业出版社,2007