畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙共38頁第1頁裝訂線第一章概述根據(jù)全自動洗衣機的工作原理,利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,說明了PLC控制的原理方法,特點及控制洗衣機的特色。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設(shè)計出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序,充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電品的實用性。在洗衣機控制方面，在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器占主導(dǎo)地位。但繼電器控制領(lǐng)域有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運行速度慢、適應(yīng)性差、尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，就必須重新設(shè)計、重新安裝，造成時間和資金的嚴(yán)重浪費。為了改變這一現(xiàn)狀，PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生了。繼1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界第一臺PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時期，從此，可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來了。在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。PLC的優(yōu)點是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強，運行速度快，壽命長等，為了進一步提高全自動洗衣機的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機這個課題。畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙共38頁第2頁裝訂線第二章課題任務(wù)分析2.1整體功能介紹洗衣機的工作流程由進水，洗衣，排水，和脫水四個過程組成。在半自動洗衣機中，這四個過程分別用相應(yīng)的按扭開關(guān)來控制。全自動洗衣機中，這四個過程可做到全自動依次運行，直至洗衣結(jié)束。2.2設(shè)備控制要求全自動洗衣機控制要求是能實現(xiàn)”正常運行“和”強制停止“兩種控制要求。按下啟動按扭，開始進水直到水滿（即水位達(dá)到高水位）時停止進水開始洗滌正轉(zhuǎn)洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停兩秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒如此循環(huán)5次，總共320秒開始排水水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒開始清洗，重復(fù)（1）到（4），清洗兩遍清洗完成，報警3秒并自動停機若按下排水按扭可以實現(xiàn)手動排水若按下停車按扭，可實現(xiàn)手動停止進水，排水脫水及報警第三章控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1控制系統(tǒng)框圖畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙共38頁第3頁裝訂線圖1系統(tǒng)框圖3.2控制系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)備及實現(xiàn)功能對應(yīng)的外部設(shè)備啟動按扭停止按扭水位選擇開關(guān)（高水位）水位選擇開關(guān)（中水位）水位選擇開關(guān)（低水位）手動排水開關(guān)手動脫水開關(guān)高水位浮球開關(guān)中水位浮球開關(guān)低水位浮球開關(guān)水排空浮球開關(guān)對應(yīng)的輸出設(shè)備進水電磁閥排水電磁閥洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報警器S7-200PLC進水/排水電磁閥洗滌電機脫水電機畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙共38頁第4頁裝訂線3.3控制系統(tǒng)原理自動洗衣機的進水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關(guān)，電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現(xiàn)自動控制的，水位開關(guān)用來控制進水到洗衣機內(nèi)高中低水位，電磁進水閥起著通斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水注入，排水時，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時，洗滌電動機啟動，脫水時，脫水桶啟動。第四章硬件電路的設(shè)計4.1系統(tǒng)的選型（1）IO點數(shù)統(tǒng)計：I/O點數(shù)是PLC的一項重要指標(biāo)。合理選擇I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出總點數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點。考慮到今后的調(diào)整和擴充，一般應(yīng)在估計的總點數(shù)上再加上20%30%的備用量。該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點，考慮余量后需要14個數(shù)字輸入點10個輸出點。統(tǒng)計得輸入:啟動按扭畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙共38頁第5頁裝訂線停止按扭水位選擇開關(guān)（高水位）水位選擇開關(guān)（中水位）水位選擇開關(guān)（低水位）手動排水開關(guān)手動脫水開關(guān)高水位浮球開關(guān)中水位浮球開關(guān)低水位浮球開關(guān)水排空浮球開關(guān)統(tǒng)計得輸出:進水電磁閥排水電磁閥洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報警器（2）用戶存儲器容量的估算PLC常用的內(nèi)存有EPROM、EEPROM和帶鋰電池供電的RAM。一般微型和小型PLC的存儲容量是固定的，介于12KB之間。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下：開關(guān)量輸入元件：1020B/點開關(guān)量輸出元件：510B/點定時器/計數(shù)器：2B/個模擬量：100150B/個通信接口：一個接口一般需要300B以上根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙共38頁第6頁裝訂線量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點，需內(nèi)存280B，有定時器6個，計時器2個，需內(nèi)存16B，考慮余量后需要內(nèi)存370B。（3）CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇PLC的功能日益強大，一般PLC都具有開關(guān)量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時可考慮以下幾點：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實時控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動洗衣機控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求了。綜上所述，結(jié)合下表分析CPU221CPU222CPU224CPU226程序存儲器2048字4096字用戶數(shù)據(jù)存儲器1024字2560字用戶存儲器類型EEPROM數(shù)據(jù)后備典型時間50h190h本機IO6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出擴展模塊數(shù)量無2個7個數(shù)字量IO印象區(qū)大小256（128入/128出）模擬量IO印象區(qū)大小無16入/16出32入/32出33Hz布爾指令執(zhí)行速度0.37/微妙/指令內(nèi)部繼電器256計數(shù)器/定時器256/256順序控制繼電器256該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU-224（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進行。同時由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個數(shù)字量輸入點和10個數(shù)字量輸出點，完全能滿足全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。綜上所述選用西門子S7-200型PLC畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙共38頁第7頁裝訂線4.2CPU單元設(shè)計集成的24V負(fù)載電源，可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），C