plc课程设计自动洗衣机Word文件下载.docx

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题目名称

基于S7-200PLC自动洗衣机控制系统设计

一、设计技术要求：

设计一个基于S7-200全自动洗衣机，实现洗衣、漂洗、脱水功能。

二、设计的主要内容与要求：

1.完成控制系统的硬件设计，主要包括：

电气元件的选择、电气原理图设计、可编程控制器输入输出接线图设计及控制面板设计等。

2.完成控制梯形图的软件设计，主要包括：

控制程序流程图设计、梯形图程序设计及仿真调试。

3.完成课程设计说明书的撰写，主要包括：

封面、目录、设计任务书、设计总体思路、硬件设计、软件设计、总结体会、参考文献等，设计进度及安排。

三、设计进度及安排：

第一周：

星期一、二审题

星期三、四、五设计

第二周：

星期一调试程序

星期二答辩

星期三、四、五整理、交稿

指导教师签字：

摘要

随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用电器产品。

洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。

基于全自动洗衣机的应用日益广泛，可编程控制器（PLC）以微处理器为核心，具有可靠性高，控制功能强，使用灵活方便等优点。

特别是由PLC实现的控制系统，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活等，并且有完善的自诊断和显示功能，维修工作极为简单。

本次设计利用西门子S7—200PLC控制全自动洗衣机，实现了洗衣机的全自动注水、洗涤、排水、脱水、检测水位高中低、完成报警等一系列功能。

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，通过电控系统使进水阀打开，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、中、低浮球水位开关分别用来检测高、中、低水位。

启动按钮用来启动洗衣机工作。

按下停止按钮洗衣机停止自动运行，需手动来完成排水、脱水。

排水按钮用来实现手动排水。

脱水按钮实现手动脱水。

关键词：

可编程控制器全自动洗衣机西门子S7—200

第一章概述

1.1本课题研究的主要内容

本课题需研制出可靠性高、易于操作的全自动洗衣机控制方法，该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、进排水电磁阀控制、脱水、完成报警等一系列工作，研究的具体内容包括：

（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，自动关水

（2）进水结束2秒后开始洗涤

（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒

（4）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒

（5）开始清洗，重复

（1）～（4），清洗两遍

（6）清洗完成，报警3秒并自动停机

（7）具有手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）

1.1.1全自动洗衣机工作原理:

以日常生活中最常见的波轮式全自动洗衣机为例，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。

高、低水位开关分别用来检测高、低水位。

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

1.2系统的组成与功能

该系统的设计主要包含两大部分，硬件部分选型，软件部分设计。

其中软件部分包括PLC软件部分设计，组态软件设计两部分部分。

而软件设计是核心内容。

全自动洗衣机控制系统选择西门子公司的S7-200系列PLC（6ES7214-1AD23-0XB0）作为控制单元。

1.2.1模块功能概述

CPU模块采用西门子公司的6ES7214-1AD23-0XB0模块。

由于该模块采用直流24V供电（直流晶体管输出），有14点数字量输入和10点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不在需要另外的数字量输入/输出模块

1.3全自动洗衣机控制元件布置图

图1-1全自动洗衣机的工作流程示意图

输入点：

启动、停止、高水位、中水位、低水位、排空检测、高水位检测、中水位检测、低水位检测、手动排水、手动脱水；

输出点：

启动、进水阀、正转及脱水、反转、排水、报警

除此之外，还需要考虑外观设计、造型等方面。

尤其是全自动洗衣机的控制

面板设计必须符合人机界面的基本要求,如下图1-2所示。

图1-2全自动洗衣机的控制面板

1.4PLC控制系统设计的基本原则

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。

因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

1.最大限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。

这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。

同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。

2.保证PLC控制系统安全可靠

保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。

这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。

例如：

应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。

3.在满足控制要求的前提下，力求简单、经济、使用及维修方便

一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。

因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。

这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。

4．考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。

由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。

这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。

5.软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。

1.5.程序的构成

这个程序只有自动方式。

在自动方式下，PLC将运行已经设置好的程序和参数（用于全自动洗衣机一切都工作正常的情况下）。

1.6程序的下载、安装和调试

将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。

全自动洗衣机程序是由V3.2STEP7MicroWINSP4编程软件的指令完成。

若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下,运行编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试。

第二章主电路设计

在主电路中我们主要是考虑如何控制交流电机运转和怎么实现电路保护。

由于家庭用电为两相电源，而非三相电，所以怎样用两相电来控制电动机的正反转应进行考虑。

洗衣机PLC控制主电路图如图所示。

图2-1主电路图

第三章控制电路设计

全部控制对象为开关量控制，根据这一特点和控制要求，选择S7-200作为主控制器。

3.1PLC输入/输出继电器地址分配

全自动洗衣机控制系统PLC输入输出继电器地址分配如下所示:

输入

电路器件

输出

I0.0

启动按钮SB1

Q0.0

进水电磁阀YA1

I0.1

停止按钮SB2

Q0.1

正转洗涤KM1

I0.2

高水位选择开关QS1

Q0.2

反转洗涤KM2

I0.3

中水位选择开关QS2

Q0.3

排水电磁阀YA2

I0.4

低水位选择开关QS3

Q0.4

蜂鸣报警器HA

I0.5

高水位浮球开关ST1

I0.6

中水位浮球开关ST2

I0.7

低水位浮球开关ST3

I1.0

箱底水位检测开关ST4

I1.1

手动排水按钮SB6

I1.2

手动脱水按钮SB7

图3-1PLC输入/输出继电器地址分配

3.2I/O口连接图

全自动洗衣机控制系统选择S7-200系列PLC，型号为S7-200-CPU-224AD/DC/RELAY作为控制单元。

S7-200-CPU-224AD/DC/RELAY基本单元集成的I/O数量为24个，其中14为输入，10为输出。

图3-2I/O连接图

3．I/O地址分配

由于S7-200224CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块。

模块上的输入端对应的输入地址是I0.0～I1.2，输出端对应的输出地址是Q0.0～Q1.0

3.3控制系统硬件接线图

1．控制系统硬件接线图

全自动洗衣机控制系统硬件接线图见所附图纸。

2．PLC外形图

全自动洗衣机控制系统选择西门子公司的S7-200系列PLC（6ES7214-1AD23-0XB0）作为控制单元，如图1-3所示为所选PLC外形图。

图1-3PLC（6ES7214-1AD23-0XB0）外形图

第四章流程图、梯形图的设计

4.1全自动洗衣机控制流程图

软件是建立在硬件的基础之上，确定程序结构然后进行主程序的设计。

自动洗衣机的软件部分主要由主程序及流程图来实现控制要求。

图4-1是本系统的PLC流程图，流程图中采用内部辅助继电器来完成各个功能，通过对流程的翻译生成PLC程序。

图4-3全自动洗衣机自动控制流程图

4.2全自动洗衣机控制梯形图

4.3指令表

4.4调试结果

//洗衣机启动

//水位检测

//选择水位

//进水阀进水

//进水阀释放后，计时2S

//2S后洗衣机开始洗涤

//洗涤正转30S、手动脱水

//正转定时器计时30

//正转完毕，停2S

//洗衣机反转30S

//反转完毕，停2S

//计数器计数5次

//自动排水，也可手动排水

//排空后，脱水30S

//循环清洗两次

//报警3S后停机

参考文献

[1]于桂音，邓洪伟电气控制与PLC.中国电力出版社.

[2]谢克明，夏路易可编程控制器原理与程序设计[M].北京：

电子工业出版社.

[3]廖常初可编程序控制器应用技术（第四版）.重庆大学出版社,2002.

[4]王永华现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：

北京航空航天大学出版社，2003.

[5]蒋金周全自动洗衣机的PC智能控制.机电一体化.

[6]吴存宏浅谈PLC在全自动洗衣机中运用.家用电器科技，2000.

[7]鲁远栋PLC机电控制系统应用设计技术.电子工业出版社,2010.

[8]张晓峰，张静电气控制与可编程控制技术及应用.国防工业出版社,2010.

致谢

由于设计者知识水平有限，似的设计过程中出现了不少问题，经查阅资料与指导老师的指正才得以将问题一一解答。

当然由于设计时间的仓促，论文中错误与不妥之处也在所难免，恳请老师予以指导与谅解。

这次设计首先要特别感谢我们的指导老师张晓峰老师，感谢张老师的耐心指导和帮助，没有您的帮助，将很难如期完成这次设计。

其次要感谢我们组的其他成员，这次设计是我们密切合作的成果。

再次向张老师和合作伙伴表示衷心的感谢！

电气控制与PLC课程设计成绩评定表

姓名

姬晓彦

2010210372

专业班级

电气工程10级2班

课程设计题目：

基于S7-200PLC自动洗衣机控制系统设计

课程设计答辩或质疑记录：

成绩评定依据：

评定项目

评分成绩

1.设计方案可行性及其选优（20分）

2.设计过程及结果（40分）

3.平时成绩（态度认真、遵守纪律）（10分）

5.设计报告的规范性、参考文献充分（不少于5篇）（10分）

6.答辩（20分）

总分

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字：

年月日