基于S7200的全自动洗衣机课程设计.docx

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基于S7200的全自动洗衣机课程设计

摘要

本次课程设计根据自动洗衣机的工作原理和结构，利用S7-200可编程控制器PLC实现控制，对全自动洗衣机的控制系统进行了全面的理论分析，通过本系统的设计，对西门子S7-200系列PLC的特点有了深入的理解。

全自动洗衣机控制系统利用了西门子S7-200系列PLC的特点，对按钮，开关等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。

在此基础上提出了基于PLC的全自动洗衣机控制方案，并对方案进行了论证，根据洗衣机的工作原理，设计了流程及程序，对按钮、继电器、开关、等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。

由于洗涤、排水、脱水的时间均由PLC内计数器进行控制，所以只要改变计数器参数就可以改变时间。

具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活等特点。

关键词：

PLC；全自动洗衣机；程序控制；器继电器。

目录

第1章绪论...............................................................................................................................3

第2章课程设计的设计指标...................................................................................................4

第3章课程设计的设计步骤...................................................................................................5

3.1课程设计的要求...........................................................................................................5

3.2课程设计的工艺过程...................................................................................................5

3.3课程设计的主电路.......................................................................................................6

3.4课程设计的控制电路.................................................................................................7

第4章课程设计的硬件设计.................................................................................................8

4.1课程设计的PLC选型..............................................................................................8

4.2课程设计的I/O分配.................................................................................................8

4.3课程设计的PLC接线图...........................................................................................9

第5章课程设计的软件设计.................................................................................................10

5.1课程设计的流程图.....................................................................................................10

5.2课程设计的程序编制.................................................................................................10

第6章结论及体会.................................................................................................................14

参考文献...................................................................................................................................25

第1章绪论

洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。

在工业生产中的应用也十分广泛，本课题在于工业用洗衣机的研究，工业洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。

水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣物。

工业用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域，满足大容量的洗衣要求。

但是传统的基于继电器的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。

洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。

而随着PLC技术的发展，用PLC作为控制器，就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。

自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。

自动洗衣机就是将洗衣的全过程（泡浸-洗涤-漂洗-脱水）预先设定好N个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由蜂鸣器发出响声。

通过PLC课程设计，进一步掌握PLC的原理和系统设计方法。

培养和锻炼应用PLC的能力。

为今后实际应用和设计PLC系统打下良好的基础。

要求了解PLC控制系统设计的全过程，熟悉PLC系统设计的相关内容，掌握系统的方法和步骤。

主要包括：

系统工艺过程和控制要求；系统分析和方案论证、系统功能图；硬件设计、程序设计；系统的调试步骤和方法。

完成一个小型系统上位机和下位机的设计。

第2章课程设计指标

该全自动洗衣机的设计要求可以用流程图来表示。

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（即水位达到高水位）时停止进水并开始正转洗涤。

正转洗涤15S后暂停，暂停3S后开始反洗涤。

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

排水水位若降到低水位时，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过程。

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。

报警10S结束全部过程，自动停机。

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

第3章课程的设计步骤

3.1课程的要求

（1）PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。

（2）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。

（3）洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒,一个小的循环结束。

（4）若小循环未完成3次，则返回从正转洗涤开始的动作，循环完成了3次后，则开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。

脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程，一个大的工作循环。

（5）若大循环未完成3次，则返回从进水开始的全部动作，循环完成了3次后，则进行洗完报警。

（6）报警10秒结束全部过程，自动停机。

（7）此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。

3.2课程的工艺过程

按下启动按钮，I0.0接通，Q0.0接通并自锁，Q0.0接通，进水电磁阀打开，开始进水。

到高水位时，I0.3接通，I0.3常闭触点断开，Q0.0断开，进水电磁阀关闭，进水停止；Q0.1接通，电动机正转（15S）,正转洗涤，同时T38开始计时，T38计时到，T38常闭触点断开，Q0.1断开，正洗结束；T38常开触点闭合，M0.0进行自锁，T42开始计时，T42计时到，T42常开触点闭合，Q0.2接通，反洗，T39开始计时。

T39计时到，T39常闭触点断开，Q0.2断开，反洗暂停；T39常开触点闭合，M0.1进行自锁，T43开始计时。

T43计时到，T43常开触点闭合，C50计一次数；T43常闭触点断开，使T38、T42、T39、T43复位，Q0.0又接通，重复进行以上从正洗开始的全部动作，直到C50计满3次数时，C50常开触点接通，排水，Q0,3对C50实现复位，准备下一次循环时再计数。

排水到低水位时，I0.4接通，Q0.4接通，开始脱水（10S），T40开始计时。

T40计时到，T40常闭触点断开，脱水完毕，停止排水和脱水；T40常开触点接通，C51计一次数。

Q0.1常闭触点闭合，Q0.0又接通，重复进行从进水开始的全部动作，直到C51计满3次数时，C51常闭触点断开，M0.0断开，停止洗涤；C51常开触点接通，Q0.5接通并自保，报警。

C51常开触点接通又使C51复位，C51常闭触点闭合，准备好下一次启动。

Q0.5常开触点接通，T41开始计时。

T41计时到，T41常闭触点断开，停止报警。

运行中按停止按钮时，I0.1常闭触点断开，则M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5断开，停止进水、排水、脱水及报警。

按排水按钮时，I0.2常开触点闭合，进行手动排水。

3.3主电路

全自动洗衣机的主电路图如图所示

上图可知，KM1控制直流电动机正转；KM2控制直流电动机机反转;KM3控制电动机转动进行甩干脱水。

FU1是熔断器进行保护电路，FR是热继电器，热元件额定电流接近或略大于电动机的额定电流，也是用来保护电路的。

3.4控制电路

第4章课程的硬件设计

4.1PLC的选型

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。

综上所述，结合下表分析

CPU221

CPU222

CPU224

CPU226

程序存储器

2048字节

4096字节

用户数据存储器

1024字节

2560字节

用户存储器类型

EEPROM

数据后备典型时间

50h

190h

I/O

6输入4输出

8输入6输出

14输入10输出

24输入16输出

扩展模块数量

无

2个

7个

数字量I/O印象区大小

256（128入/128出）

模拟量IO印象区大小

无

16入/16出

32入/32出

33Hz布尔指令执行速度

0.37/微妙/指令

内部继电器

256

计数器/定时器

256/256

顺序控制继电器

256

很据上表可知，该全自动洗衣机控制系统CPU模块可采用CPU-224（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10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，所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。

4.2I/O分配

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5个数字输入点6个数字输出点，考虑余量后需要7个数字输入点8个输出点。

可编程序控制器I/O分配表

表1.I/O分配表

输入

输出

I0.0

启动按钮

Q0.0

进水电磁阀

I0.1

停止按钮

Q0.1

电动机正转接触器

I0.2

排水开关

Q0.2

电动机反转接触器

I0.3

高水位开关

Q0.3

排水电磁阀

I0.4

低水位开关

Q0.4

脱水电磁阀

Q0.5

报警蜂鸣器

4.3PLC接线图

第5章软件设计

5.1流程图

本课程设计的要求可以用流程图来表示，如下图所示。

全自动洗衣机动作流程图

5.2程序的编制

第6章结论及体会

回顾起此次PLC课程设计，至今我仍感慨颇多，刚开始拿到题目，感觉很简单，从选题到定稿，从理论到实践，在星期的时间里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做关于PLC的课程设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

通过本系统的设计，我了解了PLC基本逻辑指令的应用，知道怎样去设计一个PLC应用程序，也感觉得到了PLC在控制方面的巨大优势和潜力，同时也更增强了我学好PLC的决心和信心。

对全自动洗衣机的控制系统有了深入的理解。

全自动洗衣机控制系统利用了西门子PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点设备进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。

由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由PLC内计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。

可以把上面设定的程序时间定下来,作为固定程序使用,也可以根据衣物的质地,数量及油污的程度来编程。

只要稍作改变,就可以设计出诸如要多洗多甩的牛仔类衣物,轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通用的标准洗涤程序,充分表其实用性。

总结一个星期来的设计，体会如下：

第一：

任何工作都的与人打交道，课程设计设计也不例外，这就需要我们充分的利用好彼此的力量，充分的协作，针对设计中出现的问题，站在不同的角度分析问题，汇结大家的意见，最终达成一致，发挥了团队精神。

第二：

对待任何工作，责任心是必要的；这次毕业设计的体会，我收获至深。

然更重要的是，在责任心的驱使下，又该采用何种方法完成，采用何种方法更省时省力，解决问题的方案很多，永远坚信“方法总比困难多”，我想首先分析任务本身，就拿毕业设计来说，课题有了，关键是何处着手。

何时何地查找相关资料等等，寻找突破口充分的解决好问题。

第三：

遇到不懂的问题，及时请教老师，抓紧设计的每分每秒，需要调整和改变的地方及时做出改动，而不能墨守成规，做人也是同样的道理。

第四：

时刻保持奋进的头脑，不断接受新事物，挑战新的问题。

千万记住秒针不停的划圈，我们的思想也应不断的修正提高。

参考文献

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北京航空航天大学出版社，2008.

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电子工业出版社，2005.

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西安电子科技大学出版社，2005.

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机械工业出版社，2002.

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人民邮电出版社，2005.