西門子S—系列的PLC仿真系統(tǒng)模擬全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)容摘要經(jīng)過對(duì)洗衣機(jī)的研究，根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制，并且說明了PLC控制的原理方法，特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)西門子S7200系列PLC的特點(diǎn)有了深入的理解。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子S7200系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕，電磁閥，開關(guān)等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化，并實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)控制。由于每遍的洗滌，排水，脫水的時(shí)間由PLC內(nèi)計(jì)數(shù)器控制，所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時(shí)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)量及臟污的程度來編程。只要稍作改變，就可以設(shè)計(jì)出諸如要多洗多甩

2、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)代家電用品的個(gè)性。本論文描述了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)作要求。實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)由開啟、進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報(bào)警到自動(dòng)停機(jī)的循環(huán)過程。設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，結(jié)合相應(yīng)的硬件系統(tǒng)，并通過西門子S7200系列的PLC仿真系統(tǒng)模擬出全自動(dòng)洗衣機(jī)的運(yùn)行過程。并且在設(shè)計(jì)過程中通過大量的查閱資料，是我對(duì)本門課程有了更深一步的理解，對(duì)于我對(duì)機(jī)電傳動(dòng)與控制的學(xué)習(xí)起到了積極地作用 。關(guān)鍵詞：全自動(dòng)洗衣機(jī)；西門子；可編程控制器目 錄第一章 引言 1 第二章 PLC控制系統(tǒng)概述 22.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原 22.2 PLC系統(tǒng)的控制要求 3第

3、三章 主電路設(shè)計(jì) 43.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 43.2 主電路設(shè)計(jì) 5第四章 PLC選擇及I/O連接圖 54.1 PLC和選擇 54.2系統(tǒng)資源分配 64.3 I/0連接圖 7第五章 流程圖、梯形圖、指令表 85.1 洗衣機(jī)工作流程圖 85.2 梯形圖 95.3 指令表 18結(jié)論 24課程設(shè)計(jì)總結(jié) 25謝辭 26參考文獻(xiàn) 27第一章 引言本設(shè)計(jì)為全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其要求有：1）洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。2）洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。3）脫水時(shí)，由脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。4）洗滌完成由蜂鳴器報(bào)警。5）

4、洗衣機(jī)通過高水位限位檢測(cè)ST3、低水位限位檢測(cè)ST2、零水位限位檢測(cè)ST1來檢測(cè)水位的高度。水位選擇由一個(gè)按鈕完成。洗滌方式選擇也由一個(gè)按鈕完成用四個(gè)LED發(fā)光二級(jí)管來指示當(dāng)前的工作狀態(tài)。該設(shè)計(jì)主要介紹了全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理、控制系統(tǒng)的PLC的造型和資源的配置、控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試、控制系統(tǒng)PLC程序。根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制，說明了PLC控制的原理方法，特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌、脫水程序是由以單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序相對(duì)復(fù)雜；其次，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件時(shí)，要有多種電路保護(hù)裝

5、置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)以及欠壓保護(hù)等等。這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率，無形的增加了維修成本費(fèi)用。在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的PLC能克服單片機(jī)的缺點(diǎn)，它是整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。因此在該設(shè)計(jì)中采用了PLC來實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程。第二章 PLC控制系統(tǒng)概述2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的

6、控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。2. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（

7、如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。3. 在滿足控制要求的前提下，力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。4考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選用PLC時(shí)，在I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量上適當(dāng)留有余地。由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)

8、要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。5 軟件設(shè)計(jì)主要是指編寫程序，要求程序結(jié)構(gòu)清楚，可讀性強(qiáng)，程序簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，掃描周期短。2.2 PLC系統(tǒng)的控制要求（1） 按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn)水直到高（中、低）水位，自動(dòng)關(guān)水（2） 進(jìn)水結(jié)束后開始洗滌（3） 洗滌時(shí)，需要選擇強(qiáng)洗還是弱洗。強(qiáng)洗時(shí)，正轉(zhuǎn)8秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)8秒，停2秒；弱洗時(shí)，正轉(zhuǎn)2秒，停3秒，然后反轉(zhuǎn)2秒，停3秒（4） 如此強(qiáng)洗循環(huán)5次，弱洗循環(huán)3次。洗完之后開始排水（5） 排水后甩干，甩干需要10秒（6

9、） 甩干后報(bào)警提示，報(bào)警5秒（7） 以上動(dòng)作都完成后停機(jī)第三章 主電路設(shè)計(jì)3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理以日常生活中最常見的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)

10、行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如圖所示。圖3-1 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖3.2 主電路設(shè)計(jì)家用洗衣機(jī)電相為單相電機(jī)，常采用電容啟動(dòng)，單相電機(jī)改變轉(zhuǎn)向的原理是：副繞組的電流超前或者滯后于主繞組便可以正傳或者反轉(zhuǎn)。根據(jù)這個(gè)原理你可以調(diào)換主繞組或者副繞組的接線端即可。圖3-2 單相電機(jī)正反轉(zhuǎn)接線圖第四章 PLC選擇及I/O接線圖4.1 PLC的選擇本設(shè)計(jì)需要用到的元件較多，有按鈕四個(gè)，探測(cè)器三個(gè)，指示燈四個(gè)，兩個(gè)接觸器，兩個(gè)電磁閥，一個(gè)地磁離合器

11、，一個(gè)蜂鳴器，所需端口多，多以選用S7-200系列CPU224型CPU。4.2 系統(tǒng)資源分配控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編碼輸入信號(hào)啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB1I0.0停止信號(hào)常閉按鈕SB2I0.1水位選擇信號(hào)常開按鈕SB3I0.2強(qiáng)洗信號(hào)常開按鈕SB4I0.3高水位探測(cè)信號(hào)高水位探測(cè)器ST3I0.4低水位探測(cè)信號(hào)低水位探測(cè)器ST2I0.5零水位探測(cè)信號(hào)零水位探測(cè)器ST1I0.6輸出信號(hào)進(jìn)水信號(hào)進(jìn)水電磁閥YA1Q0.0排水信號(hào)排水電磁閥YA2Q0.1電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)接觸器KM1Q0.2電機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)接觸器KM2Q0.3脫水信號(hào)電磁離合器YA3Q0.4蜂鳴信號(hào)蜂鳴器HAQ0.5啟動(dòng)狀態(tài)信號(hào)通電指示燈

12、HL1Q0.6洗衣狀態(tài)信號(hào)強(qiáng)洗指示燈HL2Q0.7排水狀態(tài)信號(hào)排水指示燈HL3Q1.0脫水狀態(tài)信號(hào)脫水指示燈HL4Q1.14.3 I/O連接圖圖4-1 輸入輸出設(shè)備連接圖第五章 流程圖 梯形圖 指令表5.1 洗衣機(jī)工作流程圖圖5-1 洗衣機(jī)工作流程圖5.2 梯形圖5.3 指令表結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，在本次課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多。本次課程設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的可編程控制，期間，我接觸到了很多元器件，也學(xué)到了很多以前沒注意到的知識(shí)。課程設(shè)計(jì)不但是對(duì)一件物品的設(shè)計(jì)，也是對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的一個(gè)大融合，是一次復(fù)習(xí)的過程，也是一次再次學(xué)習(xí)的過程，及溫故而知新。在這次課程設(shè)計(jì)中，我不但把以前學(xué)習(xí)時(shí)

13、所留下的暗疾一掃而空，還間接地學(xué)習(xí)的了很多書本上所沒有的知識(shí)。在設(shè)計(jì)過程中，通過針對(duì)性地查找資料，了解有關(guān)電子方面的資料，既增長(zhǎng)了自己的知識(shí)面，補(bǔ)充最新的專業(yè)知識(shí)，又提高了自己的應(yīng)用能力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)以前學(xué)過的理論知識(shí)起到了很好的回顧作用，現(xiàn)在通過全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我很好的運(yùn)用了PLC、單片機(jī)方面的知識(shí)，對(duì)其加以進(jìn)一步的消化和鞏固，并知道兩者在洗衣機(jī)控制中的不同。課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)已經(jīng)將要結(jié)束了，但這對(duì)于我們來說，并不意味著我們的學(xué)習(xí)將要結(jié)束，相反，這僅僅是一個(gè)小小的開始。三年的大學(xué)生活我們學(xué)會(huì)了很多東西，但我們僅僅是對(duì)它們有所了解，并不能運(yùn)用自如。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我

14、接觸了更多的元器件，知道它們的工作原理和參數(shù)性能，發(fā)現(xiàn)自己有很多不足之處，體會(huì)到理論知識(shí)的重要性，知識(shí)掌握得越扎實(shí)，設(shè)計(jì)得就更全面、更順利、更好。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們多次查詢資料，針對(duì)不同的問題，進(jìn)行了針對(duì)性的討論、分析，以求得到最佳答案。另外，這次課程設(shè)計(jì)，正是我們復(fù)習(xí)所學(xué)的機(jī)電傳動(dòng)與控制這門課程，為即將到來的期末考試做準(zhǔn)備的最佳時(shí)機(jī)。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我通過多次查詢課本，不僅順利的完成了我的課程設(shè)計(jì)，而且還順便復(fù)習(xí)了課本，把以前不懂的弄懂，以前不太清楚的地方，通過這次反復(fù)的看書，也充分的理解了一遍，為即將到來的考試做了充分的準(zhǔn)備。謝辭在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。

15、在這里，我一并表達(dá)我的謝意。在此，首先我要感謝學(xué)校，感謝學(xué)校給了我們這次機(jī)會(huì)。其次我要感謝王老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。再其次，我要感謝幫助過我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)上的難題，是我的課程設(shè)計(jì)能夠順利的完成。同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。最后再一次感謝所有在設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，正所謂種瓜得瓜，種豆得豆，大家給予了我方便，我也還與了大家方便。在

16、這個(gè)和諧的社會(huì)里，大家都做出了應(yīng)用的貢獻(xiàn)，也得到了應(yīng)得的報(bào)酬。參考文獻(xiàn)1 王宗才.機(jī)電傳動(dòng)與控制.北京：北京工業(yè)出版社，2011.2 戴仙金.西門子S7-200系列PLC應(yīng)用與開發(fā).北京：中國(guó)水利水電出版社，2007.3 于慶廣.可編程控制器原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，20044 髙欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例，北京：人民郵電出版社,2004.5 廖常初.PLC編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械出版社, 2002.6 郁漢琪.機(jī)床電器及可編程控制器實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，2001.7 弭洪濤.可編程序控制器（PLC）原理及應(yīng)用.北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.8 胡學(xué)林.電氣控制及PLC.北京：冶金工業(yè)出版社，1997.9 陳在平、趙相賓.可編程序控制器技術(shù)及應(yīng)用系