洗衣机.docx

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洗衣机

《电气控制与可编程控制器》

课程设计说明书

题目：

自动洗衣机控制系统

专业：

电气工程及其自动化

班级：

电气0822

姓名：

施凯丰

学号：

0830115209

苏州科技学院

机电工程系

目录

1控制要求分析……………………………………………….2

1.1全自动洗衣机的工作原理………………………………………..3

1.2控制要求分析…………………………………………………3

2PLC的介绍及选型，电气原理图…………………………4

2.1PLC的介绍………………………………………………...4

2.2PLC的选型………………………………………………...6

2.3电气原理图…………………………………………………6

3程序、框图、时序图、I/O接线图………………………....7

3.1I/O设备及I/O点分配表…………………………………….7

3.2全自动洗衣机I/O接线图…………………………………….7

3.3全自动洗衣机梯形图…………………………………………8

3.4全自动洗衣机电路工作过程………………………………….11

4结束语、参考文献……………………………………………16

1.控制要求分析

1.1全自动洗衣机的工作原理

全自动洗衣机工作原理：

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，通过电动控制系统，使进水阀打开，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。

蜂鸣器

1.2控制要求分析

1）PLC投入运行，系统处于初始状态准备好启动；

2）启动时开始进水；

3）水满（上限位）时停止进水并开始洗涤正转；

4）正转30s后暂停；

5）暂停2s后开始洗涤反转；

6）反转30s后暂停；

7）暂停2s后，若正、反转未满5次时，返回从正洗开始的动作；

8）暂停5s后，若正、反洗涤满5次时则开始排水；

9）水位下降到低水位时开始脱水井继续排水；

10）脱水30s即完成一次从进水到排水的大循环过程；

11）若完成2次大循环，洗完报警3s后自动停机；

12）可以按“停止”按钮实现手动停止进水、排水、脱水及报警；

13）可以按“排水”按钮实现手动排水；

2.PLC的介绍及选型，电气原理图

2.1PLC的介绍

德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。

西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200（CN），S7-1200,S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。

西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。

S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

1.SIMATICS7-200PLCS7-200PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。

S7-200PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。

S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。

2．SIMATICS7-300PLCS7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。

各种单独西门子PLC的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。

与S7-200PLC比较，S7-300PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。

SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。

S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：

超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。

具备强大的通信功能，S7-300PLC可通过编程软件Step7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。

S7-300PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统。

3．SIMATICS7-400PLCS7-400PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。

S7-400PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。

当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

4．工业通讯网络通讯网络是自动化系统的支柱，西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级一直到现场级的一致性通讯，“SIMATICNET”是全部网络系列产品的总称，他们能在工厂的不同部门，在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据，有标准的接口并且相互之间完全兼容。

5．人机界面（HMI）硬件HMI硬件配合PLC使用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板TD200（可显示中文），OP3，OP7，OP17等；图形/文本操作面板OP27，OP37等，触摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。

个人计算机（PC）也可以作为HMI硬件使用。

HMI硬件需要经过软件（如ProTool）组态才能配合PLC使用。

6．SIMATICS7工业软件西门子的工业软件分为三个不同的种类：

（1）编程和工程工具编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。

STEP7标准软件包SIMATICS7是用于S7-300/400，C7PLC和SIMATICWinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具，STEP7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。

（2）基于PC的控制软件基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序，运行在安装了WindowsNT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。

WinAC提供两种PLC，一种是软件PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。

另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。

WinAC与SIMATICS7系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。

（3）人机界面软件人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA系统，支持大范围的平台。

人机界面软件有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于监控级的WinCC。

ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP7中的ProTool有效地完成组态。

ProTool/lite用于文本显示的组态，如：

OP3，OP7，OP17，TD17等。

ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品，ProTool/Pro不只是组态软件，其运行版也用于Windows平台的监控系统。

WinCC是一个真正开放的，面向监控与数据采集的SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）软件，可在任何标准PC上运行。

WinCC操作简单，系统可靠性高，与STEP7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障系统，节省项目开发时间。

它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中，有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力，其最新的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态监控生产过程。

2.2PLC的选型

根据控制要求，本实验设计选用SIMATICS7-200PLC

2.3电气原理图

3.程序、框图、时序图、I/O接线图

3.1I/0设备及I/O点分配表

输入元件

输入点编号

输出元件

输出点编号

起动按钮

X0

进水电磁阀

Y0

停止按钮

X1

电机正转控制

Y1

排水按钮

X2

电机反转控制

Y2

高水位开关

X3

排水电磁阀

Y3

低水位开关

X4

脱水电磁离合器

Y4

报警蜂鸣器

Y5

3.2全自动洗衣机I/O接线图

一次大循环

正、反洗未满3次

大循环未满3次

10S

10S大循环满3次

低水位

3S正、反洗满三次

3S

15S

15S

启动

高水位

停机

报警

脱水、排水

排水

暂停

洗涤反转

洗涤正转

暂停

进水

初始状态

3.3全自动洗衣机梯形图

3.4全自动洗衣机电路工作过程

按下启动按钮X0输入继电器I0.0得电I0.0闭合，M0.0得电

M0.0闭合Q0.0得电Y0得电进水电磁阀打开，开始进水

进水达到高水位时，X3闭合输入继电器I0.3得电

I0.3断开Q0.0失电Y0失电进水电磁阀关闭，停止进水

I0.3闭合Q0.1得电Y1得电洗涤电动机正转运行

Q0.1闭合T37得电，开始正转洗涤计时

A

A

正转洗涤时间到

T37闭合T38得电，开始正转洗涤停歇时间计时

　T37断开Y1失电洗涤电动机正转停止

T37闭合，自锁

正转洗涤停歇时间到，T38闭合Q0.2得电

Q0.2闭合T39得电，开始反转洗涤计时

Y2得电洗涤电动机反转运行

正转洗涤计时时间到

T39闭合T40得电，开始反转洗涤停歇时间计时，计时时间到

T39断开Q0.2失电Y2失电洗涤电动机反转停止

T39闭合，自锁

B

B

T40闭合洗涤用小循环计数器C5加1

T40断开T37失电T37断开T38失电Q0.2失电

T37闭合

Q0.1再次得电，重复进行以上从正转洗涤开始的全部动作

直到计数器C5计满3次时，C5动作

C5闭合Q0.3得电Q0.3闭合，为脱水做准备

Y3得电，排水电磁阀打开，开始排水

Q0.3断开确保进水电磁阀关闭

Q0.3断开确保Y1失电

Q0.3闭合，自锁

C5闭合计数器C5复位，准备好下一次循环时再计数

排水到低水位时，低水位开关X4断开继电器I0.4失电，I0.4闭合

Q0.4得电

Q0.1得电

Q0.4闭合T41得电，开始脱水计时

Y4得电，合上脱水电磁阀

Y1得电洗涤电动机带动内缸正转进行甩干（此时Q0.3仍得电，继续排水）

C

T41计时时间到

C

T41闭合大循环计数器C6加1

T41断开Q0.3失电

Q0.3断开Q0.4失电

Q0.1失电

Y3失电，排水电磁阀关闭

Q0.4断开T41失电

Y4失电，断开脱水电磁离合器

Y1失电，停止脱水

以上完成了一次从进水到脱水的大循环过程。

若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，脱水完成后，高水位开关X3断开输入继电器I0.3失电

I0.3闭合Q0.0得电Y0得电，进水电磁阀打开，开始进水

进行下一次大循环：

若完成3次大循环，大循环计数器C6动作

C6闭合Q0.5闭合Y5得电报警

Q0.5闭合T42得电开始报警计时

C6闭合C6复位

T42计时时间到，T42断开Q0.5失电Q0.5断开T42失电

按下手动排水按钮X2输入继电器I0.2得电I0.2闭合

Q0.3得电Y3得电，实现手动排水

按下停止按钮X1输入继电器I0.1得电

I0.1断开M0.0失电M0.0断开I0.0失电Y0失电

I0.1断开Q0.3失电Q0.3断开Q0.4、Q0.1失电，停止脱水

Y3失电，停止排水

I0.1断开Q0.5失电停止报警

4.结束语、参考文献

1、结束语

该系统采用PLC为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。

此外，PLC可以重复使用，降低了测试经费。

它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。

PLC又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。

2、参考文献

图解西门子S7-200系列PLC应用88例郑凤翼、金沙

电气控制于PLC应用陈建明、王亭岭、孙标

电气控制及可编程序控制器.中国轻工业出版社张凤珊