基于PLC的全自动洗衣机控制方案.docx

1、基于PLC的全自动洗衣机控制方案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、排水是否完成等进行检

2、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 53。

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STEPM

4、icro/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，人们采用洗衣机

5、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。（3

6、)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S7200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洗衣机开

7、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否已经达

8、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主机的数

9、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筒旋转，

10、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31为主电路电机正反转的控制线路.图31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、弱洗强洗模式

11、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、整体式西门子

12、S7200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31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启动信号常开按钮

13、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32所示，为全自动洗衣机的控制流程图.可

14、以让设计人员清楚、明了的认清该系统的工作过程。图32 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33所示为全自动洗衣机控制系统的I/O接线图。 图33 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

15、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STEP7Micro/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35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/WIN中自动生成语句表如下：主程序语句表Network 1 / 启动LD I0.0O M0。0AN I0.1AN T38= M0.0Network 2 / 高水位选择LD I0.2O M0.1A M0.0AN M0.2= M0.1Network 3 / 低水位选

16、择LDN I0.2A M0.0AN M0.1= M0。2Network 4 / 强洗选择LD I0.3O M0.3A M0.0AN M0.4= M0.3Network 5 / 弱洗选择LDN I0.3A M0.0AN M0。3= M0.4Network 6 / 高水位检测LD I0。4O M0.6A M0。0A M0。1= M0。6Network 7 / 低水位检测LD I0.5O M0.7A M0.0A M0.2= M0.7Network 8 / 零水位检测LD I0。6A M0。0= M1.5Network 9 / 进水控制LD SM0.0O Q0。0LD M0.1AN M0.6LD M0

17、.2AN M0.7OLDALDA M0。0= Q0。0= Q0。6Network 10 / 调用洗涤子程序LD M0.0AN M1.0LD M0。6O M0.7ALDLD M0。3O M0.4ALDCALL SBR0= Q1。0Network 11 / 排水LD M1.0A M0。0= Q0.3AN Q0。4= Q1.1Network 12 / 甩干LD M1。0AN M1.5A M0.0AN M1。2= Q0.4= Q0.7= Q0。1TON T37， 100Network 13 / 定时十秒LD T37O M1.2A M0。0= M1。2Network 14 / 蜂鸣五秒LD T37O Q

18、0.5AN T38= Q0。5TON T38， 50调用子程序Network 1 / Network Title/ 强弱洗子程序调用LD M0。6O M0。7AN M1。0LPSA M0。3CALL SBR1LPPA M0。4CALL SBR2Network 2 / 定时十秒LD M0。3O M0.4AN M1。0AN T39TON T39， 100Network 3 / 计数十LD T39A M0。3AN M0。4LD C20ON M0.0CTU C20, +10Network 4 / 计数三LD T39A M0。4AN M0。3LD C21ON M0.0CTU C21, +3Network

19、 5 / 洗涤结束LD C20O C21O M1。0A M0。0= M1.0强洗Network 1 / 网络标题/ 电机正转八秒LD M0.3A M0。0AN M1。0AN M1。6AN M1。7AN Q0。2= Q0.1Network 2 / 定时八秒LD Q0。1TON T40, 80Network 3 / 暂停二秒LD T40O M1。6A M0.0AN T41= M1.6Network 4 LD M1。6TON T41， 20Network 5 / 电机反转八秒LD T41O Q0.2A M0.0AN M1.7= Q0.2TON T42， 80Network 6 / 暂停二秒LD T4

20、2O M1.7AN T43A M0.0= M1。7Network 7 LD M1.7TON T43, 20弱洗Network 1 / 网络标题/ 电机正转二秒LD M0。4A M0。0AN M1。0AN M2。2AN M2。3AN Q0.2= Q0.1Network 2 LD Q0.1TON T44， 20Network 3 / 暂停三秒LD T44O M2。2A M0.0AN T45= M2。2Network 4 LD M2.2TON T45， 30Network 5 / 电机反转二秒LD T45O Q0.2A M0。0AN M2.3= Q0.2TON T46， 20Network 6 /

21、暂停三秒LD T46O M2.3A M0。0AN T47= M2。3Network 7 LD M2.3TON T47， 303。8 程序调试程序调试有模拟器调试和现场调试等方法，根据课程设计要求并结合实际情况使用了STEP7-Micro/WIN模拟器进行了本程序的调试。西门子S7200的仿真软件Simulation1。2版是从西班牙原版1.2直接汉化过来的，支持TD200仿真界面和增减计数器等多种指令。调试方法如下：1。将在Step7Micro/Win中编译正确的程序在文件菜单中导出为AWL文件；2。打开仿真软件,点“配置”“CPU型号”，然后选择CPU 224；3.点“程序”“载入程序”；4

22、。选择Step7Micro/Win的版本；5.将先前导出的AWL文件打开；6。点“PLC”“运行”，开始调试程序；程序具体运行情况如下：1按下启动按钮SB1，I0。0为1，输出M0.0线圈得电，进水阀Q0.0通电打开，指示灯Q0。6亮，开始加水,如图3-8程序调试图a所示。2到达低水位时，I0.5为1线圈M0.7得电，进水阀Q0.0断电关闭指示灯Q0.6关闭，洗涤指示灯Q1.0亮调用洗涤子程序.如图3-6程序调试图b所示。3调用弱洗子程序后Q0。1得电电机正转开始洗涤，同时计时器开始计时如图3-8程序调试图c所示。4暂停时间到,Q0.2得电电机反转同时计时器开始计时如图3-8程序调试图d所示。

23、5洗涤结束M1。0得电洗衣机开始排水Q0。3得电，同时排水指示灯Q1.1亮.如图38程序调试图e. 6水位到达零水位时I0.6失电线圈M1.5复位，甩干开始如图38程序调试图f。 7。甩干结束，蜂鸣器开始报警Q0.5得电如图3-8程序调试图g所示。图38程序调试图a3-8程序调试图b38程序调试图c3-8程序调试图d3-8程序调试图e38程序调试图f3-8程序调试图g结 论 此PLC控制程序可以实现全自动洗衣机的控制要求。洗衣机的进水、排水分别又进水电磁和排水电磁阀执行。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动拨盘正、反转来实现。脱水时由脱水电磁离合器合上，排水电磁阀吸合，洗涤电机正转进行甩干。洗涤完成由

24、蜂鸣器报警，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。水位选择有一个按钮完成。洗涤方式选择也哟一个按钮完成，用四个LED发光二极管来只是当前的工况状态等一系列的要求可以实现。设计内容完全满足要求，同时在循环定时上用到的计数和定时器都配合的非常完美.设计总结经过一个多星期的努力终于完成了本次课程设计，现在回想起来做课程设计的整个过程,从中学到了很多知识，也遇到很多困难，深刻感觉到自己所掌握知识的片面性和局限性。课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现,提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节。是对我们实践能力的具体训练和提升过程。这次

25、课程设计是毕业之前的最后一次课程设计而且和毕业设计有很多相似的要求，引起了我的重视.严格的要求迫使我们将更多的精力放在细节上，细节决定了此次设计的命运,这个在日后工作中同样重要,只有把每个问题都反复的推敲才能得到最接近完美的答案。设计出最接近完美的产品，对以后生活和学习提出追求完美的要求本次课程设计要求完成全自动洗衣机的PLC控制系统设计。为了更好地完成这次课程设计，我再次认真的翻阅了许多和PLC有关的书，对课本中的电动机结构、类型与工作原理以及继电器接触器控制尤其是PLC控制有了进一步的了解.在设计系统的过程中遇到了很多的困难，因为比起其他的PLC设计,洗衣机的系统程序比较复杂一些 .我找了

26、很多关于洗衣机控制系统的资料,首先对全自动洗衣机的洗衣过程有所了解,对全自动洗衣机工作流程进行设计,然后根据课题的控制要求决定I/O设备及分配；接下来最困难的步骤就要数编程了，编程的过程中有许多考虑不到的问题，只能在调试过程中才能发现程序的不足，经过一系列的调试与修改后，所设计的程序最终能达到所需要求实在让人欣慰.控制系统的设计是复杂的，也许会有许多不了解或不懂的地方，但是我们用自己的力量去解决问题，在这一过程中，我们不但增长了知识,也体会到了快乐。随着科学技术发展的日新月异，PLC已经成为空前活跃的领域，在生活中无处不在，因此对于我们专业的学生来说掌握PLC技术是十分重要的，对我们将来从事本

27、行业打下一定基础.虽然课程结束了，但是极大的锻炼了我设计和分析的能力,在这过程中不乏遇到困难，但是在老师的指导和与其他同学的讨论下 ，自己终于圆满完成了课程设计.谢 辞在做课程设计之前的确觉得困难比较多，特别是由于PLC是一门专业选修课同学们学的都不怎么好,拿到课题时真的感觉无从下手，深感对于平时学的知识掌握得不够扎实,万事开头难,不知道如何入手.最后终于做完了有种如释重负和欣喜若狂的感觉，特别是当自己亲自设计出程序，经过调试修改在调试在修改这一系列过程后，程序最终能如己所愿的运行，这感觉真的无比美妙，自己劳动成果得以开花结果。在此要特别感谢我们的指导老师王宗才老师对我们悉心的照顾和给我们的极

28、大的帮助。在设计过程中，我通过网上查阅大量有关资料,与同学交流和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个课程设计过程中老师和同学们互相交流着自己的设计思想，老师对我的疑惑和一些不正确的设计思想进行了详细的讲解,指出了我的许多不足之处，同时又给我提出了很多宝贵的指导意见。此外，我要感谢我周围的同学，在课程设计中遇到困难时大家互相讨论、相互帮助。特别是WORD文档制作过程中遇到很多问题谢谢大家的帮助,一个人的力量总是不够的，你们让我明白了团队合作的重要性，在整个解决问题的过程中进一步加深了我们之间的情谊.在此由衷的感谢同学们和老师的帮助：谢谢您们!！参考文献1 王宗才。机电传动与控制.北京：电子工业出版社，20112 程周。电气控制与PLC原理及应用M。北京：电子工业出版社，20033 廖常初。PLC编程及应用。北京：机械出版社，20024 弭洪涛.可编程序控制器（PLC）原理及应用。北京：中国水利水电出版社,19995 邓星钟.机电传动控制。武汉：华中科技大学出版社，20076 陈建明.电气控制与PLC应用.北京:电子工业出版社，20107 蒋金周.全自动洗衣机的PC智能控制J.机电一体化,2004