plc自动洗衣机毕业设计 1.docx
《plc自动洗衣机毕业设计 1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《plc自动洗衣机毕业设计 1.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
plc自动洗衣机毕业设计1
PLC毕业设计
题目：
自动洗衣机控制
学校：
邯郸职业技术学院
专业：
电气自动化
班级：
08-1
姓名：
董志广
指导老师：
张春平
2011年5月1日
摘要：
随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。
全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。
洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。
纵观洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。
Abstract:
Withthedevelopmentofsocialeconomyandscienceandtechnologylevelenhancement,householdappliancesfullautomationisaninevitabletrend.Thefull-automaticwashingmachinegreatlyconvenientforthepeople'slife.Washingmachineistheonlydomesticappliancepricewarindustry,notthroughyearsofsteadydevelopment,domesticwashingmachinesbothinqualityoronthefunctionandtheworldadvancedlevelsynchronization.Throughoutwashingmachine,highefficiencyandenergysaving,provincialmarket,saveelectricity,waterwashingmachinehasbeenonthemarketenvironmentaldominant.
目录
摘要：
1
一、设计目的3
二、设计要求3
三、设计题目3
四、历史发展3
五、ＰＬＣ控制全自动洗衣机的研究意义6
六、自动洗衣机的设计方法和步骤6
6.1PLC机型的选择6
6.2洗衣机工作过程与信号分析7
6.3设备控制要求分析9
6.3.1正常运行9
6.3.2强制停止10
6.3.3正常运行与强制停止控制流程图10
6.4通道分配11
6.5PLC控制程序设计15
6.5.1控制程序结构15
七、毕业设计小结22
八、主要参考资料23
一、设计目的
PLC毕业设计是在学完PLC的理论课，并完成相关的实验后进行的一次比较大型的综合实践教学环节。
通过PLC的毕业设计教学环节，使同学们加深理解所学的理论知识，进一步熟悉PLC的功能和应用范围，掌握PLC控制系统的组成、设计步骤和方法，熟悉PLC的指令系统，综合运用所学理论知识，根据生产工艺过程和自动控制要求，来编写、调试简单的控制程序，并独立的分析处理调试过程中遇到的一些问题，从而培养同学们的工程意识和工程实践能力，为今后进一步从事这方面的工作打下坚实的基础。
二、设计要求
1、学生在老师的指导下，根据课题的控制要求，独立完成一项运用可编程控制器实现控制的程序设计工作，并完成联机调试。
受到一次程序设计、调试的基本训练。
2、学生应根据自己承担的具体课题，积极发挥主观能动性，自觉的查阅资料，寻求指导。
在不断研究问题的过程中，培养通过自学而扩展知识的能力。
要求必须独立完成自己的课题。
三、设计题目
自动洗衣机控制
自动洗衣机内设置有高水位和低水位的检测传感器，控制面板上设置有启动开关、停止开关、定时器及自动洗衣方式设定的触摸按键等。
自动洗衣机的过程有：
洗涤、清洗和脱水。
自动洗衣机的全过程包括：
启动、进水、洗涤（正转30S停2S，反转30S停20S，循环5次）、排水（30S）、脱水（30S）等，其中洗涤三次，清洗两次，每次排水后均进行脱水清洗完成后报警3S并自动停机。
设计满足控制要求的程序。
四、历史发展
洗衣机
机械力、洗涤液、水是洗衣机洗涤过程中的三要素。
洗衣机运动部件产生的机械力和洗涤液的作用使污垢与衣物纤维脱离。
加热洗涤液，可增强去污效果。
织物不同，适宜液温也不同。
反映洗衣机洗涤性能（即洗净衣物的能力）的主要指标是洗净率（或洗净比）和织物磨损率。
洗净率是洗衣机在额定洗涤状态下，利用光电反射率计（或白度仪）测定洗涤前后人工污染布及其原布的反射率。
洗衣机发展史 从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打……这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：
辛苦劳累。
1858年，一个叫汉密尔顿·史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机。
该洗衣机的主件是一只圆桶，桶内装有一根带有桨状叶子的直轴。
轴是通过摇动和它相连的曲柄转动的。
同年史密斯取得了这台洗衣机的专利权。
但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。
次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机，当捣衣杵上下运动时，装有弹簧的木钉便连续作用于衣服。
19世纪末期的洗衣机已发展到一只用手柄转动的八角形洗衣缸，洗衣时缸内放入热肥皂水，衣服洗净后，由轧液装置把衣服挤干。
1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。
布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。
这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快.
1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。
经历了上百年的发展改进，现代蒸汽洗衣机较早期有了无与伦与的提高，但原理是相同的。
现代蒸汽洗衣机的功能包括蒸汽洗涤和蒸汽烘干，采用了智能水循环系统，可将高浓度洗涤液与高温蒸气同时对衣物进行双重喷淋，贯穿全部洗涤过程，实现了全球独创性的“蒸汽洗”全新洗涤方式。
。
与普通滚筒洗衣机在洗涤时需要加热整个滚筒的水不同，蒸汽洗涤是以深层清洁衣物为目的，当少量的水进入蒸汽发生盒并转化为蒸汽后，通过高温喷射分解衣物污渍。
蒸汽洗涤快速、彻底，只需要少量的水，同时可节约时间。
对于放在衣柜很长时间产生褶皱、异味的冬季衣物，能让其自然舒展，抚平褶皱。
“蒸汽烘干”的工作原理则是把恒定的蒸汽喷洒在衣物上，将衣物舒展开之后，再进行恒温冷凝式烘干。
通过这种方式，厚重衣物不仅干得更快，并且具有舒展和熨烫的效果。
蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。
水力洗衣机包括洗衣筒、动力源和与船相连接的连接件，洗衣机上设有进、出水孔，洗衣机外壳上设有动力源，洗衣筒上设有衣物进口孔，其进口上设有密封盖，洗衣机通过连接件与船相连。
它无需任何电力，只需自然的河流水力就能洗涤衣物，解脱了船民在船上洗涤衣物的烦恼，节约时间，减轻家务劳动强度。
1910年，美国的费希尔在芝加哥试制成功世界上第一台电动洗衣机。
电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。
1922年，美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。
这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。
搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。
1932年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。
这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！
第一台自动洗衣机于1937年问世。
这是一种"前置"式自动洗衣机。
靠一根水平的轴带动的缸可容纳4000克衣服。
衣服在注满水的缸内不停地上下翻滚，使之去污除垢。
到了40年代便出现了现代的"上置"式自动洗衣机。
随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。
首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。
1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。
至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。
60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。
70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。
70年代后期，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。
80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚……
90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。
此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。
之后，随着科技的进一步发展，滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。
伴随着科技的进一步发展，相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。
五、ＰＬＣ控制全自动洗衣机的研究意义
PLC控制全自动洗衣机的编程语言容易掌握，是电控人员熟悉的梯形语言，使用术语依然是“继电器”一类术语，大部分与继电器触头的连接相对应，使电控人员一目了然。
PLC控制使用简单，它的I/O已做好，输入输出信号可直接连接，非常方便，而输出口具有一定驱动能力，其输出触头容易达220V，2A。
PLC是专门应用手工业现场自动控制装置，在系统软硬件上采用抗干扰措施。
当工作程序需要改变时，只需改变PLC的内部，惊醒重新编程而无需对外围进行重新改动．从这些方面突出了使用PLC控制全自动洗衣机的优越性。
六、自动洗衣机的设计方法和步骤
6.1PLC机型的选择
1 结构型式的选择
整体式PLC的每个I/O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小,一般用于系统，工艺过程较为固定的小型控制系统中，自动洗衣机适合用这种结构形式。
2. 安装方式的选择
自动洗衣机PLC系统的安装方式分选为集中式，集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反应快、成本低。
3.相应的功能选择
小型（低档）PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能可满足自动洗衣机。
4.响应速度要求
PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。
这里选用具有中速I/O处理功能的PLC
5.系统可靠性的要求
对于一般系统PLC的可靠性均能满足。
6.I/O点数的选择
通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％~15％的裕量来确定，这里选择48个。
7.开关量I/O模块的选择
① 开关量输入模块的选择
②输入信号的类型及电压等级
交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
开关量输入模块的输入信号的电压等级为交流220Ｖ。
8.输入接线方式
开关量输入模块的接线方式
汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM），汇点式价格稍经济，一般选用汇点式的。
注意同时接通的输入点数量
对于选用高密度的输入模块（如32点、48点等），应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60％。
9.开关量输出模块的选择
①输出方式
选择继电器输出，选择继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强。
②输出接线方式
a一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。
③注意同时接通的输出点数量
选择开关量输出模块时，应考虑能同时接通的输出点数。
同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60％。
综合以上考虑，自动洗衣机所用PLC机型为S7-200CPU224
6.2洗衣机工作过程与信号分析
1.全自动洗衣机结构
全自动洗衣机的结构示意图如图6.2所示，成水桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放，外桶固定，主要用于盛水，内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。
内桶的周围有很多孔，使内桶和外桶的水流相通。
2.全自动洗衣机的进水和排水控制
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。
（1）进水时，通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。
（2）排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。
（3）高、低水位控制开关分别用来检测高、低水位。
3.洗衣工作过程控制
洗衣机机械运动传递示意图如图5.3所示，洗涤水流的正转、反转由洗涤电动机驱动波轮正、反转来实现，此时内桶（脱水桶）并不旋转；脱水时，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。
两种运动的转换通过控制电磁离合器A、B实现，其工作状态如下。
（1）洗涤工作状态。
离合器A制动，离合器B放开，此时运动经电动机、传动带、中心齿轮、行星轮、行星架，传送到波轮，实现波轮的正转或反转，内桶被动处于静止状态。
（2）脱水工作状态
脱水工作状态时，离合器B制动，离合器A放开，运动经电动机、传动带、内齿圈（脱水桶）、中心齿轮、行星架，传送到波轮与脱水桶，波轮与脱水桶同步等速旋转。
洗衣机使用启动按钮来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。
排水按钮可以进行手动排水。
按钮布置见示意图5.2所示。
4洗衣机控制信号
通过上述对洗衣的结构，工作过程分析可知，要使洗衣机能够自动工作，必须满足各种控制信号的需求，这些控制信号如表6.1所示。
控制电器符号
电器元件说明
控制电器符号
电器元件说明
SB0
启动按钮
YV1
进水电磁阀
SB1
停止按钮
YV2
排水电磁阀
SA0
高水位选择开关
KM1
洗涤电动机正转接触器
SA1
中水位选择开关
KM2
洗涤电动机反转接触器
SA2
底水位选择开关
YC1
洗涤地磁离合器
SB2
手动排水按钮
YC2
脱水电磁离合器
SB3
自动排水按钮
SQ1
高水位浮球开关
SQ2
中水位浮球开关
SQ3
低水位浮球开关
SQ4
水排空浮球开关
.
6.3设备控制要求分析
全自动洗衣机的工作过程有两种，一种是“正常运行”的自动洗衣过程，另一种是“强制停止”的手动控制过程。
要求控制系统能够实现对这两种工作过程的控制，具体控制过程叙述如下。
6.3.1正常运行
“正常运行”的自动洗衣过程具体控制要求如下。
1.进水
（1）选定水位高度（通过水位选择开关SA选定需要的水位）。
（2）按下启动按钮SB0，打开进水电磁阀，洗衣机开始从进水口进水，经进水管将水注入外筒。
达到设定水位（高、中、底，如水位到达高水位，高水位开关SA0由断开（OFF）状态变为接通状态（ON）后，进水电磁阀断开，洗衣机停止进水。
2.洗涤
（1）停止进水后，暂停5s，波轮19开始正转，洗涤开始，正转洗涤30s后，开始反转洗涤。
反转洗涤30s后，开始洗涤正转。
（2）洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波轮19的正、反转来实现，此时电磁离合器打开，脱水桶6,处于静止状态。
（3）若正、反转洗涤未满5次，则返回从正洗开始的动作，若正、反转洗涤满5次，洗衣机开始排水。
排水时，排水电磁阀打开，将水由外桶4经排水管12排到机外。
3.脱水
（1）水位下降到低水位时（低水位开关14由接通状态ON状态变为断开状态OFF），电气系统控制电磁离合器合上，开始脱水并继续排水。
进入脱水状态时，由洗涤电动机7带动脱水桶6正转进行脱水甩干。
（2）脱水30s后即完成一次从进水到脱水的大循环。
4.洗衣过程检测
洗涤及漂洗过程包含3次大循环，完成一次大循环后，系统返回进水状态，开始下一次大循环；若完成了3次大循环，则洗完报警。
5.结束洗衣
报警5s后结束全部洗衣过程，洗衣机自动停机。
6.3.2强制停止
“强制停止”过程具体控制要求如下。
（1）若按下停止按钮16，洗衣过程停止，即洗涤电动机和脱水停止转动、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合。
（2）可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。
6.3.3正常运行与强制停止控制流程图
由前面对洗衣机控制要求进行分析，可以绘制洗衣机控制流程图如图6.4、图6.5所示。
6.4PLC输入/输出通道分配与端子图
使用PLC控制设备时，需要将设备的各个控制信号与PLC的输入端口连接，将设备的执行电器与PLC的输出端口连接，也就是为所有的设备信号分配PLC的输入/输出通道。
设配信号与PLC输入/输出通道的连接关系，可以采用赋值表的形式给出，也可以采用端子图的形式绘出。
6.4通道分配
1.I/O通道分配
I/O通道分配包含输入/地址分配和输出地址分配。
（1）输入地址分配
洗衣机控制系统主要是数字量控制。
系统数字量输入有启动按钮、停止按钮、水位选择开关（高位、中位、低位）、手动排水开关，自动排水开关、水位浮球开关（高位、中位、低位）、水排空浮球开关共11个输入控制信号，需要11个PLC的输入端点。
控制电器与PLC端点关系如表6.2所示。
表6.2输入地址分配表
PLC输入地址
对应洗衣机控制电器
电器元件代号
I0.0
启动按钮
SB0
I0.1
停止按钮
SB1
I0.2
高水位选择开关
SA0
I0.3
中水位选择开关
SA1
I0.4
低水位选择开关
SA2
I0.5
手动排水按钮
SB2
I0.6
自动排水按钮
SB3
I0.7
高水位浮球开关
SQ1
I1.0
中水位浮球开关
SQ2
I1.1
底水位浮球开关
SQ3
I1.2
水排空浮球开关
SQ4
（2）输出地址分配
洗衣机控制系统的执行电器有进水电磁阀、排水电磁阀、电动机正转接触器、电动机反转接触器、脱水电磁离合器、报警蜂鸣器等6个，需要PLC的6个输出信号控制，即需要6个PLC输出端点。
执行电器与PLC端点关系如表5.3所示。
表6.3输出地址分配表
输出地址
对应外部设备
继电器元件代号
Q0.0
进水电磁阀
YV1
Q0.1
排水电磁阀
YV2
Q0.2
洗涤电机正转接触器
KM1
Q0.3
洗涤电机反转接触器
KM2
Q0.4
洗涤电磁离合器
YC1
Q0.5
脱水电磁离合器
YC2
由表6.2和表6.3可知，洗衣机控制系统需要PLC提供11输入通道和6个输出通道，S7-200CPU224系列产品设置有14个输入通道和10个输出通道，因此采用CPU224系列产品能够满足控制要求。
2.定时器和计数器分配
洗衣机洗衣过程控制中，需要使用多个定时器和计数器进行洗衣工作状态转换控制，故对它们也需要依据使用目的进行分配，定时器与计数器的使用如表6.4所示。
表6.4定时器和计数器分配表
类别
元件
设定值
作用
定时器
T37
5
进水到位暂停
T38
30
正转洗涤计时
T39
30
反转洗涤计时
T40
30
脱水计时
T41
5
洗完提示计时
计数器
C50
5
正、反循环洗涤次数
C51
3
脱水（大循环）技计数
3.中间继电器分配
洗衣机洗衣过程控制中，需要使用多个中间继电器进行洗衣工作状态控制，也需要对它们依据使用目的进行分配，中间继电器的使用如表6.5所示。
表6.5中间继电器分配表
元件
作用
M0.0
开始洗衣控制
M0.1
洗衣机水位与设定水位不一致辅助继电器
M0.2
洗衣机水位与设定水位一致辅助继电器
M0.3
停止自动洗衣机辅助继电器
M0.4
排水完毕检测控制
M0.5
声音提示
4．I/O端子图
PLC的端子图不仅可以表达设备电器与PLC端口的对应关系，同时也可以从两者的实际接线关系的方式给出设备信号与PLC端子的连接关系。
根据图6.4、图6.5、表6.2、表6.3、表6.4可绘制出洗衣机控制系统的PLC端子接线图如图6.6所示。
6.5PLC控制程序设计
当控制系统选用S7-200CPU224系列PLC产品时，使用STEP7-Micro/WIN软件进行PLC控制程序设计。
STEP7-Micro/WIN提供了3种程序编辑器来创建用户控制程序，即梯形图（LAD）编辑器、助记符（STL）编辑器和功能块图（FBD）编辑器。
三者之间通过菜单命令可以互相转换。
6.5.1控制程序结构
洗衣机控制程序采用线性结构形式，直接在OB1程序块中完成所有控制步。
程序组成结构如图5.7所示，分别为起、停洗衣状态控制，水位检测控制，进水控制，洗涤控制，排水控制，脱水控制和结束洗衣提示控制等控制程序段部分。
洗衣结束提示控制
脱水控制
状态控制
6.5.2控制程序设计
Network1
LDI0.0
OM0.0
ANI0.1
=M0.0
Network2
LDI0.2
ANI0.7
LDI0.3
ANI1.0
OLD
LDI0.4
ANI1.1
OLD
=M0.1
Network3
LDI0.2
AI0.7
LDI0.3
ANI1.0
OLD
LDI0.4
AI1.1
OLD
=M0.2
Network4
LDI0.1
ANQ0.0
OM0.3
=M0.3
Network5
LDT40
ANC51
OM0.0
OQ0.0
AM0.1
ANI0.1
=Q0.0
Network6
LDM0.2
ANQ0.1
ANQ0.2
ANQ0.3
TONT37，+50
Network7
LDT39
ANC50
OT37
OQ0.2
ANT38
=Q0.2
TONT38,+300
Network8
LDT38
OQ0.3
ANT38
=Q0.3
TONT39,+300
Network9
LDQ0.3
LDQ0.1
CTUC50,+5
Network10
LDC50
OQ0.1
ANI0.1
ANI1.2
LDM0.3
ANI0.5
OLD
=Q0.1
Network11
LDQ0.1
OM0.4
ANQ0.4
=M0.4
Network12
LDI1.2
AM0.4
OQ0.4
ANT40
ANI0.1
OI0.6
=Q0.4
TONT40,+300
Network13
LDQ0.4
LDQ0.5
CTUC51,+3
升级会员 