基于PLC的全自动洗衣机控制方案讲解.docx

1、基于PLC的全自动洗衣机控制方案讲解内容摘要本文介绍了采用可编程控制器作为核心控制部件的全自动洗衣机控制系统。文章介绍了洗衣机的结构，对全自动洗衣机的控制系统进行了分析，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，对按钮及其它一些输入/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，完成了进水系统、洗涤系统、排水系统、脱水系统、报警系统的设计，实现了强洗和柔和标准洗方式的选择，以及高低水位的选择。本系统的特点是，灵活的选用了检测系统，对洗衣的方式、洗衣时的水位和进、排水是否完成等进

2、行检测，并把检测到的信号传递给PLC。由于洗涤，排水，脱水的时间均由PLC内计计时器控制，所以只要改变计时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。由PLC做为中心控制器，来完成进水、洗涤、排水、脱水等洗衣的过程，实现其全自动功能。关键词：全自动洗衣机；PLC；控制系统第1章 前 言 11.1设计内容 11.2 控制要求 1第2章 总体方案设计 22.1 系统设计方案 22.2 系统硬件配置及组成原理 2第3章 PLC控制系统设计 33.1 电动机主电路的设计 43.2 确定I/O数量，选择PLC类型 53.2.1 I/O数量的确定 53.2.2 PLC类型的选择 5

3、3.3 I/O点的分配与编号 63.4控制流程图 73.5 I/O接线图 83.6控制程序梯形图 83.7控制程序语句表 183.8程序调试 25结 论 30设计总结 31谢 辞 32参考文献 33第1章 前言1.1设计内容利用西门子PLC的S7-200系列设计全自动洗衣机的控制系统。洗衣的方式（强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。当选择了一种洗衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。需要完成的内容：采用PLC控制,列出输入输出点分配表；画出PLC的输入输出设备的接线图；绘制功能流程图；利用STE

4、P-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试。1.2控制要求具体操作过程见全自动洗衣机洗涤动作流程图。动作要求如下：1.洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。2.洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。3.脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。4.洗涤完成由蜂鸣器报警。5.洗衣机通过高水位限位检测ST3、低水位限位检测ST2、零水位限位检测ST1来检测水位的高度位置。水位选择由一个按钮完成。洗涤方式选择也由一个按钮完成。用四个LED发光二极管来指示当前的工况状态。第2章 总体方案设计2.1 系统设计方案通常地，人们采用

5、洗衣机来洗衣服需要经历洗涤、漂洗、排水、脱水等4个环节，而在全自动洗衣机中，这样的一个过程全由PLC来完成。并且，全自动洗衣机需要其控制系统足够可靠，以避免洗衣机轻易出现故障。全自动洗衣机的简单工作过程如图2.1所示。其中，洗衣的方式（强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在人们将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。并且是必须选择的洗衣参数。当选择了一种洗衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。全自动洗衣机系统中，PLC主要完成以下功能：1检测功能（1）检测洗衣的方式：强洗或者是弱洗的选择。（2）检测洗衣时的水位：高水位或者是低水位的选择

6、。（3）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。（4）检测排水是否已经完成。 2. 控制功能（1）控制进水、洗涤、排水、脱水等洗衣机的动作。（2）控制洗涤、脱水等的时间长短。（3）控制洗涤的次数。（4）控制在洗衣机完成一个动作后到下一个动作的准确转换。（5）控制完成洗衣时的信号提示。2.2 系统硬件配置及组成原理根据控制流程图，来实现功能。选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣机的控制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自动洗衣机系统中PLC主机型号的选择将在后面介绍。启动按钮用来控制全自动

7、洗衣机开始工作，一般地，在用户在洗衣机内放入衣服，且已经准备好开始洗衣服之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开始洗衣。停止按钮用来控制运行中的全自动洗衣机停止工作。在洗衣服的过程中，用户需要停止洗衣机，就可以直接按下停止按钮，洗衣机即会停止工作。高低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位高低，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统设定下的两个水位中的相对高一点的水位。反之则是低水位。强洗标准洗涤开关用来设置洗衣机洗衣服的模式，当选择强洗时，洗衣机自动按照强洗模式洗衣服。反之，选择弱洗洗模式。弱洗模式与强洗模式的 选择必须在用户一开始洗衣之前完成。高水位探测器用来检测洗衣机水位是

8、否已经达到了高水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将高水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。低水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了低水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将低水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。同样零水位探测器用来探测是否将水排干。进水电磁阀用来控制洗衣机的进水。当然洗衣机需要外界进水时，PLC主机发出控制信号，进水电磁阀会打开，水自动从外界送入洗衣机筒内，当水已经达到了设定的水位时，PLC主机发出信号自动关闭进水电池阀，同时控制洗衣机进入下一个洗衣步骤。电机正转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的正转。可以直接用PLC

9、主机的数字量输出端口来连接电机正转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。电机反转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的反转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。排水离合器用于PLC主机控制洗衣机机筒内的排放。选用数字式离合器，可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接到排水离合器，当洗衣机在完成洗衣后，需要将机筒内的脏水排出机筒，此时，PLC主机发出控制命令打开排水离合器，进行排水。洗衣机洗衣服的最后一道工序就是对衣服进行脱水，脱水电磁离合器正是用于PLC主机控制洗衣机进行脱水，脱水需要电机带动机

10、筒旋转，有了电磁离合器后，就可以直接使用PLC主机的数字量输出端口来控制电磁离合器，最终达到控制脱水执行电机的目的。在脱水过程不涉及电机的调速问题，因此，用PLC主机加电磁离合器这样一种比较觉得简单的方式就可以完成控制任务。蜂鸣器用来指示洗衣机洗衣过程中的一些声音提示，也采用电磁阀控制。对于各个程序中的指示灯也采用电磁阀进行控制。第3章 PLC控制系统设计3.1 电动主电路的设计如图3-1为主电路电机正反转的控制线路。图3-1主电路图3.2 确定I/O数量，选择PLC类型3.2.1 I/O数量的确定全自动洗衣机控制系统为单机控制系统。 PLC的输入点，包括启动按钮、停止按钮、高低水位选择按钮、

11、弱洗强洗模式选择按钮、高水位探测器、低水位探测器，零水位探测器一共7点；输出点包括进水电磁阀、电机正转接触器、电机反转接触器、排水离合器、脱水离合器、蜂鸣器接触器和四个指示灯接触器一共10点。3.3.2 PLC类型的选择由I/O点数的多少可将PLC分成小型PLC、中型PLC和大型PLC。PLC按结构形式可分为整体式和模块式两种。整体式PLC具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低等优点。一般小型或超小型PLC多采用这种结构。各模块做成插件式并组装在一个具有标准尺寸并带有若干插槽的机架内。模块式PLC配置灵活，装配和维修方便，易于扩展。一般大中型PLC都采用这种结构。由于点数不多，本次设计选择小型、

12、整体式西门子S7-200系列的CPU224型的PLC，可以满足使用需求。它的主要特点是：14输入/10输出共24个数字量I/O点13KB的程序和数据存储空间6个独立的30KHZ的高速计数器，2路独立的20KHZ的高速脉冲输出具有PID控制器1个RS485通信/编程口具有多点接口MPI（Multi Point Interface）通信协议具有点对点接口PPI(Point to Point Interface)通信协议具有自由通信口I/O端子排可以很容易地整体拆卸3.3 I/O点地址的分配如表3-1所示为该控制系统的I/O分配表表3-1 I/O分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号

13、启动信号常开按钮SB1I0.0停止信号常闭按钮SB2I0.1高低水位选择常开按钮SB3I0.2洗涤模式选择常闭按钮SB4I0.3高水位限位检测传感器ST3I0.4低水位限位检测传感器ST2I0.5零水位限位检测传感器ST1I0.6输出信号 进水电磁阀YV1Q0.0电机正转接触器KM2Q0.1电机反转接触器KM3Q0.2排水电磁阀YV2Q0.3脱水接触器 KM5Q0.4报警蜂鸣器HAQ0.5进水指示信号灯 HL1Q0.6脱水指示信号灯HL2Q0.7洗涤指示信号灯 HL3Q1.0排水指示信号灯 HL4Q1.1 3.4 控制流程图根据控制要求，建立全自动洗衣机控制流程图，如图3-2所示，为全自动洗衣

14、机的控制流程图。可以让设计人员清楚、明了的认清该系统的工作过程。暂停2秒暂停3秒满5次?吗？满3次?吗？排水，直至水排空甩干10秒报警提示5秒停机洗衣机洗涤过程进水，到达规定水位，开始洗涤是强洗吗?吗？电机正转8秒电机正转2秒暂停2秒暂停3秒电机反转8秒电机反转2秒YNYYNN图3-2 全自动洗衣机控制流程图3.5 I/O接线图I/O接线图是进行施工接线的主要技术文件，图3-3所示为全自动洗衣机控制系统的I/O接线图。 图3-3 I/O接线图3.6 控制程序梯形图在可编程控制器中有多种程序设计语言,梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。梯形图由触点、线圈和应用指令等组成。触点代表逻辑输入条件。CPU运行扫描到触点符号时，便转到触点位指定的存储器位访问（即CPU对存储器的读操作）。在用户程序中常开触点和常闭触点可以使用无数多次。线圈通常代表逻辑输出结果和输出标志位，当线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为“1”时，“能流”可以到达线圈，使得线圈得电动作，则CPU将线圈的位地址指定的存储器的位置为“1”，逻辑运算结果为“0”时，线圈断电，存储器的位置为“0”。以下为用STEP7-Micro/WIN32软件编制的该控制系统的程序梯形图。图3-4主程序梯形图图3-5洗涤子程序梯形图 图3-6强洗程序梯形图图3-7弱洗程序梯形图3.7 控制程序语句表从STEP7-Micro/