全自动洗衣机PLC控制.docx
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全自动洗衣机PLC控制
PLC课程设计报告
设计题目：
全自动洗衣机PLC控制
专业机械设计制造及其自动化
班级
学号
学生姓名
指导教师
设计时间2011年12月23
淮阴工学院机械工程学院
2011年12月23日
一、任务说明书………………………………2
二、系统总体方案设计……………………3
三、系统调试及结果分析…………………7
四、心得…………………………………………14
1、系统功能描述
全自动洗衣机由内外桶，进水口，启动和停止按钮，控制器，进水按钮，水位开关，排水口和洗涤电机组成。
洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的，外桶固定，做盛水用。
内桶可以旋转，做脱水（甩干）用。
内桶的四周有很多小孔，使内外桶相通。
全自动洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀来执行。
进水时通过电控系统把进水阀打开，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，又将水由外桶排到机外。
洗衣机正转，反转由洗涤电机驱动波轮正反来实现，此时脱水桶并不旋转。
脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动内桶正转进行甩干；高低水位开关分别用来测高低水位；启动按钮用来启动洗衣机工作;停止按钮用来实现紧急下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。
由控制要求可知洗衣机工作流程：
首先接通电源，用户根据衣物多少进行水位选择。
再按下启动按钮，开始进水洗涤衣物。
使用PLC控制时，输入设备主要有启动按钮，水位选择按钮，水位开关，排水按钮及脱水按钮等。
输出设备主要有进水电磁阀，洗涤电动机正转接触器，洗涤电动机反转接触器，排水电磁阀，脱水离合器及报警蜂鸣器等。
2、控制要求：
（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水
位，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，停2秒
（4）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒
（5）开始清洗，重复
（1）～（4），清洗两遍
（6）清洗完成，报警3秒并自动停机
（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）
3、确定控制方案
PLC在硬件上有基本单元（包括中央处理器单元，存储器输入输出接口内部电源）I/O口扩展单元及外部设备组成。
其输入接口电路通常有干接触，直流输入，交流输入三种形式。
输出形式有：
继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出。
PLC采用循环扫描的工作方式，其工作时的扫描过程包括5个阶段：
内部处理，通信处理，输入扫描，程序执行，输出处理。
其中程序执行过程又分为采样，程序执行和输出刷新3个主要阶段
使用PLC进行控制，具有以下优点：
1可靠性高，抗干扰能力强
2编程简单，易于实现。
3功能完善，灵活方便，
4体积小，质量轻，功耗低
4、PLC选型
PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机，它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。
它主要由CPU，存储器，I/O接口模板三部分。
它是整体模块形式，由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单。
通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择西门子S7-300313C，完全可以满足要求，他有40个I/O,存储空间为32KB。
根据输入输出口的总点数，考虑留有适当的余量，所需存储器容量（KB）＝（1～1.25）×（DI×10＋DO×8＋AI/O×100＋CP×300）/1024，经计算为0.21KB，满足要求。
5、水位传感器的选择
水位传感器就相当于压力开关，当你设定好一个压力值后，注水后产生水压，达到压力值后就自动通电，起到了开关的作用。
洗衣机中一般采用压力式水位开关，它装在洗涤缸的上部，它有一根下端开口的气管通到缸底，进水时管里的空气被封闭在里面出不来，就形成比外界稍高的压力。
水位越高压力越高，这样根据压力就可间接测出水位，从而控制阀门。
而压力的测量仍然用弹性元件，靠元件的变形带动触点完成通断动作。
在该系统中，选择压力式开关型号及参数：
XQB50-LDC6V10mA.。
6、接触器的选择
接触器是一种能频繁地接通和断开远距离用电设备主回路及其他大容量用电回路的自动控制电器。
选用接触器时，交流负载选用交流接触器，直流负载选用直流接触器。
如果控制系统中主要是交流电动机，而直流电动机或直流负载的容量比较小时，也可选用交流接触器进行控制，但触头的额定电流应选大些。
接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压。
接触器的主触头的额定电流应等于或稍大于实际负载电流。
一般从人身和设备安全角度考虑，接触器吸引线圈的电压可以选择低一些，但当控制电路比较简单，用电不多时，为节省变压器，则选用220V，380V。
本系统中选用额定电压为220V50Hz，额定电流为10A的交流接触器。
型号为LS低压接触器（GMC-9）
7、继电器的选择：
继电器是一类通过监测各种电量或非电量信号，接通或断开小电流控制电路的电器。
本系统选用线圈电压24V的中间继电器来控制220V交流电。
参数：
额定电压220V，额定电流选择3A，线圈电压为24V。
8、进水阀的选择：
进水阀用来控制进水，进水时先选择水位党委，到达设定水位，相应的水位开关闭合，由程序控制进水阀闭合，从而开始洗衣工作过程。
从哪经济角度考虑选用通用进水电磁阀FCD-270B。
FCD-270B主要技术参数：
额定电压AC220V50HZ
工作电压AC220V ± 15%
水压范围 0.02～1.0Mpa
介质温度 0～100℃
使用寿命10万次以上
水 压0.1～1.0Mpa
流 量8～15L/min
9、排水阀选择
排水阀用来控制排水，洗衣机按工作顺序洗完衣服后，由程序自动启动排水阀开始排水，当排空后，排空检测开关闭合，开始脱水，脱水过程中，保持排水。
本系统选择排水阀型号：
XQB50-L。
10、电动机的选择
在全自动洗衣机中，使用比较广泛的是单相电容运转异步电动机，单相电容异步电动机的绕组是由两个在空间上相差九十度的主相绕组和副相绕组组成，转子是鼠笼绕组，由电容分相运行。
优点是结构简单，成本低且具有较好的启动和运行性能控制简单，缺点是效率低，调速性差，无法适应高档洗衣机的需要。
在本系统中选用YC系列微型单相电容起动异步电动机，按照国家标准，并且吸取国际上同类产品的优点进行设计制造，具有结构简单，运行安全可靠，维修方便及技术经济指标优异等特点。
YC系列微型单相电容起动异步电动机为全封闭型结构，采取E型绝缘材料，具有良好的绝缘性能和机械强度。
型号：
YC632-2效率%：
60
功率W：
180转速R/min：
2800
电流A：
1.95功率因数cosα：
0.7
电压V：
220启动电流A：
12
频率HZ：
50启动转矩/额定转矩：
2.
11、蜂鸣器的选择
蜂鸣器用于指示洗衣过程中的一些声音提示，根据交流电压的大小，选择型号为LZQ-2729E/F蜂鸣器。
工作电压：
AC220V工作电流：
10mA
12、I/O点分配
I/O地址
信号名称
功能说明
备注
I0.0
启动按钮
开启洗衣机
常开
I0.1
停止按钮
关闭洗衣机
常开
I0.2
高水位开关
选择高水位
常开
I0.3
中水位开关
选择中水位
常开
I0.4
低水位开关
选择低水位
常开
I0.5
手动排水开关
选择手动排水
常开
I0.6
手动脱水开关
选择手动脱水
常开
I0.7
高水位检测开关
高水位时有信号
常开
I1.0.
中水位检测开关
中水位时有信号
常开
I1.1
低水位检测开关
低水位时有信号
常开
I1.2
排空检测开关
排空时接通
常开
Q4.0
进水电磁阀
开启进水阀
通有效
Q4.1
排水电磁阀
开启排水阀
通有效
Q4.2
电动机正转线圈
电动机正转
通有效
Q4.3
电动机反转线圈
电动机反转
通有效
Q4.4
脱水
自动脱水
通有效
Q4.5
报警器
开启报警
通有效
I/O地址分配
13、I/O接线图：
说明：
启动按钮：
SB1进水电磁阀：
YV1
停止按钮：
SB2排水电磁阀：
YV2
高水位档：
K1电动机正转线圈：
KM1
中水位档：
K2电动机反转线圈：
KM2
低水位档：
K3脱水：
KM3
手动排水档：
K4蜂鸣器：
SPK
手动脱水档：
K5
高水位检测开关：
SQ1
中水位检测开关：
SQ2
低水位检测开关：
SQ3
排空检测开关：
SQ4
14、梯形图
15、设计心得
通过为期一周的全自动洗衣机PLC课程设计，让我收获很大，不仅熟悉了洗衣机的工作过程，还对PLC有了更加深刻的认识和理解：
原来理论上的东西和使用于实践当中有种很大的不同，设计程序简单化，理想化是我认为自身存在的最大的问题，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，这说的是很对的，从理论到实践当中真的有很长的一段路要走。
同时，通过几天的课程设计，更让我看到了自己知识的匮乏，也坚定了以后要不断的学习，不断的向身边的人虚心请教，不断扩充自己知识的决心。
只有这样以后才能成为一位合格的机电方面的工作者，才能立足于社会，有所作为。
16、参考文献
1、《PLC原理和使用系统设计》张扬蔡春伟孙建明著
机械工业出版社
2、《西门子S7-200系列PLC使用和开发》戴仙金主编
中国水利水电出版社
3、《PLC控制系统梯形图和语句表》郑凤翼赵春江郑丹丹著人民邮电出版社
4、《可编程控制器原理及使用》胡学林著
北京电子工业出版社
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