PLC课程设计自动洗衣机.docx

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PLC课程设计自动洗衣机

湖南工程学院

课程设计

课程名称电气控制与PLC

课题名称全自动洗衣机电气控制系统设计

专业班级自动化1081班

姓名邱丽江

学号2

指导教师谭梅、刘星平

2013年6月15日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称电气控制与PLC

课题名称全自动洗衣机电气控制系统设计

专业班级自动化1081班

姓名邱丽江

学号2

指导教师谭梅、刘星平

审批

任务书下达日期2013年6月3日

课程设计完成日期2013年6月14日

设计内容与要求

一.课程设计的性质与目的

本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。

它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。

通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。

二.课程设计的内容

1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。

2.绘制全自动洗衣机控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。

3.选择电器元件，列出电器元件明细表。

4.上机调试程序。

5.编写设计说明书。

三.课程设计的要求

1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。

2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。

3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。

主要设计条件

1.PLC实验设备若干。

2.参考文献若干。

设计说明书装订顺序

1.课程设计说明书封面。

2.课程设计任务书。

3.说明书目录。

4.正文（按设计内容逐项书写）。

5.参考文献。

6.附录。

7.课程设计评分表。

计进度安排

1.第一周星期一上午：

课题内容介绍。

2.第一周星期一下午：

仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。

3.第一周星期二～第一周星期五：

确定控制方案。

绘制全自动洗衣机电气控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。

选择电器元件，列出电器元件明细表。

4.第二周星期一：

试验调试

5.第二周星期二～第二周星期五：

编写设计说明书,答辩。

参考文献

[1]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆：

重庆大学出版社

[2]万太福.可编程序控制器及其应用[M].重庆：

重庆大学出版社

[3]刘祖润.毕业设计指导.北京：

机械工业出版社

[4]谢桂林.电力拖动与控制.北京：

中国矿业大学出版社

[5]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册.北京：

水利电力出版社

课题：

全自动洗衣机电气控制系统设计

一.全自动洗衣机概述

全自动洗衣机结构示意图如图1所示。

一

图1洗衣机结构示意图

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（甩干）用。

内桶和四周有很多小孔，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YV1和排水电磁阀YV2来执行。

进水时，通过电控系统使进水阀YV1打开，经进水管将水注入到外桶。

排水时，通过电控系统使排水阀YV2打开，将水由外桶排到机外。

洗涤正转、反转由洗涤电机M驱动波盘正、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CL合上，由洗涤电机M带动内桶正转进行甩干。

高、低水位开关SL2和SL1分别用来检测高、低水位。

起动按钮SB1用来起动洗衣机工作。

停止按钮SB2用来实现手动停止进水、脱水及报警。

排水按钮SB3用来实现手动排水。

二.设计要求

该全自动洗衣机的控制要求如下：

PC投入运行，系统处于初始状态，准备好起动。

起动时开始进水（YV1得电）。

水满（即水位到达高水位）时（SL2动作）停止进水并开始洗涤正转（KM1得电），正洗15S后暂停。

暂停3S后开始洗涤反转（KM2得电）。

反洗15S后暂停。

暂停3S后，若正、反洗未满3次，则返回到从正洗开始的动作处；若正、反洗满3次（即内循环3次后结束），则开始排水（YV2得电）。

水位下降到低水位时（SL1复位）开始脱水（YV3得电）并继续排水。

脱水10S即完成一次从进水到脱水的外循环过程。

若未完成3次外循环，则返回到从进水开始的动作处，进行下一次外循环；若完成了3次外循环，则进行洗完报警（BE得电）。

报警10S后结束全部过程，自动停机。

此外，还要求能通过按排水按钮来实现手动排水；按停止按钮来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。

三.设计任务

1.设计和绘制电气控制原理图或PCI/O接线图、功能表图和梯形图，编写指令程序清单。

2.选择电气元件，编制电气元件明细表。

3.设计操作面板电器元件布置图。

4.上机调试程序并编写设计说明书。

第1章绪论

随着科技的进步和人们生活质量的提高，以及人们对精神文明的高度追求，那么全自动洗衣机也揭开了面纱，现在做的比较好的，国内有小天鹅、海尔、荣事达等等，国外有西门子，博世等等。

这些厂家所生产的全自动洗衣机还是比较好的，但所谓物以稀为贵，所以相对来说价格还存在很大的异议。

而人们追求的高质量生活，也就对这些不是很过问了，只要买来好用就可以了，所以目前市场上还是有很大的发展空间。

全自动洗衣机以其固有的优点还是赢得了很多的消费者的信赖，应用而生，它将是现在到未来的星星产品，所以有必要开发和改善现有的全自动洗衣机，应用最先进的科技技术，投入最少的资金。

而目前随着PLC价格下降，PLC的应用不断普及，同时，PLC本身所具有的：

可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、体积小、功耗低、便于维护等特点使得PLC成为工控领域的首选控制器，所以可以应用该产品进行研发，从而达到洗衣机自动化控制，更多的赢得消费者的青睐。

第2章总体设计方案

本课程设计采用的是西门子S7-200系列的PLC模块，通过I/0接口将已近设计好的程序送入PLC模块中，再通过实验台的操作按钮，定时器和计数器来模拟控制自动洗衣机的进水，正转，反转，报警和停止等一系列动作。

洗衣机的动作如下：

进水，正转15秒，暂停3秒，反转15秒，暂停3秒以上步骤循环3次，排水，脱水循环3次，报警和停止。

第3章硬件电路的设计

3.1S7200的介绍

S7-200是一种小型的可编程控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

3.2S7200的基本结构

⑴、电源

　　可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。

如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。

一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去

⑵、中央处理单元（CPU）

　　中央处理单元（CPU）是可编程逻辑控制器的控制中枢。

它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。

等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

　　为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。

这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

⑶、存储器

　　存储器主要包括：

系统程序存储器和用户程序存储器。

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

⑷、输入输出接口电路

　　①．输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

　　②．输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

⑸、功能模块

　　如计数、定时等功能模块。

⑹、通信模块

主要用于PLC与其她控制器之间的通信，如SCI通信等。

可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点：

⑴、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，实现生产过程的综合自动化。

⑵、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。

另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。

⑶、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其她各种机型。

正是由于以上特点PLC被广泛应用于个工程控制领域。

FX2n-48MR-D型PLC属于FX2n系列，具有48个I/O点数（输入24点，输出24点）的基本单元，继电器输出型，使用24V电源。

3.3顺序功能图

Sm0.1

I0.4启动

进水

I0.5上限位

M0.2正转

T3715S

暂停

T38

M0.4反转

T39

M0.5暂停

T40

C0<3C0=3

排水

I0.6

脱水排水

T41

C1=3

C1<3

报警

T42

3.4控制器i/0口分布表

输入

输出

启动（i0.4）x000

启动洗衣机y000

上限位（i0.5）x001

正转y001

下限位（i0.6）x003

反转y002

手动排水（i0.1）x004

排水y003

手动停止进水，脱水，报警x005

脱水y004

报警y005

表3.4

3.5洗衣机控制原理图

图3.5

第4章程序设计

4.1主电路程序

1.系统初始化模块：

2.洗衣机进水模块：

但按下按钮i0.4后i0.4得电,Q0.0D得电洗衣机进水

3.达到上限位洗衣机停止进水洗衣机正转

当按下I0.5后表明水位达到上限Q0.1得电洗衣机正转同时T37计时器开始计时。

4.暂停模块：

当t37定时时间一到t37得电，t38开始定时洗衣机暂停3秒

5.反转模块：

当t38定时结束后其常开触点闭合Q0.2，m0.4,t39得电洗衣机反转，t39开始定时。

6.暂停模块：

T39定时结束后其常开触点得电闭合M0.5,T40得电t40开始定时

7.小循环模块：

T40定时时间一到后其常开触点闭合M0.6得电，计数器C0+1，若C0《3则程序返回正转进入循环状态如果c0=3则进入下一步。

8.排水模块：

当C0的计数到3时其常开触点M0.7得电，Q0.3得电洗衣机进入排水状态

当水位达到下限位时

常开触点I0.6闭合M1.0，Q0.4，T41得电洗衣机进入脱水排水阶段同时T41启动定时

9.大循环模块：

当T41定时到后其常开触点闭合M1.1得电计数器C1+1若此时C1《3则回到启动部进入大循环若此时C1=3则进入报警状态。

10.报警模块：

当C1记满3次后其常开触点闭合M1.2,Q0.5,T42得电洗衣机报警，当T42定时器定时时间到后，系统停止工作返回初始状态

4.2手动电路设计

本设计要求还要求能通过按排水按钮来实现手动排水；按停止按钮来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。

1.手动排水模块：

按下开关I0.1后M0.7被置1洗衣机实现手动排水

2.手动停止进水，脱水报警模块：

当按下按钮I0.2后M1.4,M1.5,M1.3被置1，Q0.0,Q0.4

Q0.5得电，洗衣机进入手动停止进水、脱水及报警状态。

第5章总结

经过两个星期的努力我的课程设计终于完成了,但是现在回想起来做课程设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，艰辛同时又充满乐趣,不过乐趣尽在其中！

通过本次课程设计，没有接受任务以前觉得课程设计只是对这个学期来PLC所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。

通过此次课程设计的锻炼，让我们加深了对PLC的认识和理解，也知道了PLC应用于工业控制的优点所在不仅熟悉了全自动洗衣机的工作过程，同时了解到了其内部硬件电路的构成、每部分电路的设计等，还学会了PLC软件开发环境的使用、各种编程指令的应用等更重要的是让我们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，同时要借助于图书馆和网络来扩充自己的知识面的决心此次软件编程使用的主要为步进指令。

步进指令简单，直观，易于阅读，使用它来控制洗衣机的工作过程，很是方便。

附录

源程序：

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]周恩涛.可编程控制器原理及其在液压系统中的应用【M】．机械工业出版社．

[3]潘月琴.全自动洗衣机的维修【M】．北京科学技术出版社,2004

[4]廖常初.PLC基础及应用．北京：

机械工业出版社,2003

[5]李国厚.PLC原理及应用设计.化学工业出版社,2005

[6]潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制[J].电子世界，2003（3）

[7]吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J].设计与开发,1999

[8]王玉梅.全自动洗衣机的模糊控制系统[J].潍坊学院学报,2000

电气信息学院课程设计评分表

项目

评价

优

良

中

及格

差

设计方案合理性与创造性（10%）

开发板焊接及其调试完成情况*（10%）

硬件设计或软件编程完成情况（20%）

硬件测试或软件调试结果*（10%）

设计说明书质量（20%）

答辩情况（10%）

完成任务情况（10%）

独立工作能力（10%）

出勤情况（10%）

综合评分

指导教师签名：

_______________

日期：

________________

注：

表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

此表装订在课程设计说明书的最后一页。

课程设计说明书装订顺序：

封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。