全自動洗衣機plc

1、成績 _可編程邏輯控制器課程設計報告題目 全自動洗衣機的PLC控制摘要本文介紹了利用西門子S7-200系列PLC對全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制,闡述了控制方案。本文采用西門子公司生產(chǎn)的s7-200系列以CPU226 PLC 以作為核心控制器進行全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計，依靠定時器與計數(shù)器指令完成這次設計，并且設計出了系統(tǒng)結構圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。同時根據(jù)全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制要求和特點,確定PLC 的輸入輸出分配，并進行現(xiàn)場調試。【關鍵字】 全自動洗衣機控制系統(tǒng) PLC程序設計目錄第一章緒論11、設計目的12、設計內容13、全自動洗衣機的工作原理24、要實現(xiàn)的

2、目標3第二章系統(tǒng)分析及硬件設計41、系統(tǒng)工作說明42、系統(tǒng)I/O分配53、PLC外圍接線6第三章系統(tǒng)軟件設計71、系統(tǒng)流程圖72、系統(tǒng)程序設計8第四章、系統(tǒng)調試111、編程軟件112、系統(tǒng)調試113、仿真124、故障分析及故障排除13第五章設計總結141、心得體會142、致謝14參考文獻15附錄161、語句表162、其他圖表18可編程邏輯控制器課程設計任務書引言：可編程邏輯控制器課程設計是該課程的一個重要教學環(huán)節(jié)，既有別于畢業(yè)設計，又不同于課堂教學。它需要學生統(tǒng)籌運用所學基本理論、基本方法對現(xiàn)實生活中的實際系統(tǒng)進行設計和調試。設計題目：全自動洗衣機的PLC控制本設計要求熟練使用西門子公司的S7

3、-200系列產(chǎn)品各基本指令和部分應用指令，根據(jù)控制要求進行PLC梯形圖編程，解決全自動洗衣機控制的問題。（1） 系統(tǒng)工作過程說明洗衣機的應用現(xiàn)在比較普遍。全自動洗衣機的實物示意圖如圖所示。全自動洗衣機的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內桶可以旋轉，作脫水(甩水)用。內桶的四周有很多小孔，使內外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電

4、控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。電機功率為2.2KW，AC380V.（2） 設計任務和要求 該全自動洗衣機的要求可以用流程圖來表示。 PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。啟動時開始進水，水滿(即水位到達高水位)時停止進水并開始正轉洗滌。正轉洗滌15 s后暫停，暫停3 s后開始反轉洗滌。反轉洗滌15s后暫停，暫停3 s后，若正、反洗滌未滿3次，則返回從正轉洗滌開始的動作；若正、反洗滌滿3次時，則開始排水。排水水位若下降到低位時

5、，開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10s即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完成3次大循環(huán)，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警10s結束全部過程，自動停機。 此外，還要求可以按排水按鈕以實現(xiàn)手動排水；按停止按鈕以實現(xiàn)搬運，停止進水、排水、脫水及報警。（3） 設計方案提示1I/O地址輸入輸出I0.0：啟動按鈕Q0.0：進水電磁閥I0.l：停止按鈕Q0.1：電動機正轉接觸器I0.2：排水按鈕 Q0.2：電動機反轉接觸器I0.3：高水位開關Q0.3：排水電磁閥I0.4：低水位開關Q0.4：脫水電磁閥Q0.5：報警蜂鳴器2方案提示 用基本指令、定時指令

6、和計數(shù)指令組合起來設計該控制程序。 用步控指令實現(xiàn)該控制。第一章 緒論1、設計目的本課題在于全自動控制洗衣機功能的研究，全自動控制洗衣機使得人們節(jié)省了大量的時與精力，在洗滌過程中實現(xiàn)自動化，全自動洗衣機將洗衣的全過程分為泡浸-洗滌-漂洗-脫水,預先設定好N個程序，洗衣時選擇其中一個程序開始洗衣完成時由蜂鳴器發(fā)出響聲。在現(xiàn)在這個“時間就如同生命”的社會里，提高效率成為人們不屑追求的目標。所以傳統(tǒng)的基于半手動的控制，已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機自動化程度的要求了。洗衣機需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動化技術的發(fā)展。2、設計內容2.1、PLC系統(tǒng)的特點： 1）可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控

7、制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。 2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結構形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。 3）編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術人員的傳統(tǒng)習慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與

8、邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機控制容易。2.2、洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述全自動洗衣機采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應工作環(huán)境的能力。在全自動洗衣機中，洗衣機洗滌、脫水程序是由單片機為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復雜，編寫洗滌、脫水程序相對復雜；其次，在設計控制系統(tǒng)硬件時要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等 這樣增加了硬件的復雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運用的PLC能克服單片機的缺點。它是整體模塊，集中了驅動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，

9、硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1-1所示：圖1-1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成3、全自動洗衣機的工作原理普通洗衣機的工作流程示意圖如圖1-2所示圖1-2 普通洗衣機的工作流程示意圖洗衣機的工作流程由進水、洗衣、排水和脫水4個過程組成。在半自動洗衣機中，這4個過程分別用相應的按鈕開關來控制。全自動洗衣機中，這4個過程可做到全自動依次運行，直至洗衣結束。自動洗衣機的進水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關、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。水位開關用來控制進水到洗衣機內高、中、低水位；電磁進水閥起著通/斷水源

10、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。4、要實現(xiàn)的目標 （1）按下啟動按鈕開始進水，水滿(即水位到達高水位)時停止進水。 （2）洗滌時，正轉洗滌15 s后暫停，暫停3 s后開始反轉洗滌。反轉洗滌15s后暫停，暫停3 s后， （3）如次循環(huán)3次，共108秒后循環(huán)結束后開始排水 （4）開始排水后，排水水位若下降到低位時，開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10s。 （5）完成一次步驟1-4即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。如此循環(huán)三次，則完成洗滌。 （6）洗滌完成后報警10秒，報警10s結束全部過程，自動停機。第二章 系統(tǒng)分

11、析及硬件設計1、系統(tǒng)工作說明PLC的工作原理與繼電器構成的控制裝置一樣，但是工作方式不太一樣。繼電器控制是并行運行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點立即動作。而PLC則不同，它采用循環(huán)掃描技術，只有該線圈通電或斷電，并且必須當程序掃描到該線圈時，該線圈觸點才會動作。也可以說繼電器控制裝置是根據(jù)輸入和邏輯控制結構就可以直接得到輸出，而PLC控制則需要輸入傳送、執(zhí)行程序指令、輸出3個階段才能完成控制過程。PLC采用循環(huán)掃描技術可以分為3個階段，輸入階段（將外部輸入信號的狀態(tài)傳送到PLC）、執(zhí)行程序階段和輸出階段（將輸出信號傳送到外部設備）。掃描過程如下圖2-1所示?！?】輸入階段程序執(zhí)行

12、階段程序執(zhí)行階段輸出階段程序執(zhí)行階段輸出階段輸入階段圖2-1 一個掃描周期1.1輸入階段在這個階段中，PLC讀取輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應的輸入存儲單元。1.2執(zhí)行程序階段在這個階段中，PLC按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應的輸入存儲單元讀入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內部繼電器、定時器、計數(shù)器數(shù)據(jù)存儲器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行邏輯運算，得到運算結果，并將這些結果存入相應的輸出存儲器單元。這一階段執(zhí)行完后，進入輸出階段。在這個程序執(zhí)行中，輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。1.3輸出階段在這個階段中，PLC將相應的輸出存儲單元的運算結果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部設備傳送輸

13、出信號，開始控制外部設備。2、系統(tǒng)I/O分配2.1、模塊功能概述CPU 模塊采用西門子的CPU-226 (AC/DC繼電器)模塊，它控制著整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地運行。同時由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶24個數(shù)字量輸入點和16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)字量輸入和輸出模塊?！?】2.2、系統(tǒng)I/O分配由于CPU模塊有11點數(shù)字量輸入，有6點數(shù)字量輸出，所以不再需要輸入輸出模塊。采用I/O分配采用自動分配方式，模塊上的輸入端子對應的輸入地址是I0.0 I0.4 ，輸出端子對應的輸出地址是Q0.0 Q0.5。表2-1 輸入地址

14、分配輸入地址對應的外部設備I0.0啟動按鈕I0.1停止按鈕I0.2手動排水開關I0.3水位選擇開關(高水位)I0.4水位選擇開關(低水位)表2-2 輸出地址分配輸出地址對應的外部設備Q0.0進水電磁閥Q0.1電動機正轉接觸器Q0.2電動機反轉接觸器Q0.3排水電磁閥Q0.4脫水電磁閥Q0.5報警器蜂鳴器3、PLC外圍接線PlC外圍接線入圖如2-2所示第三章系統(tǒng)軟件設計1、系統(tǒng)流程圖 PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。啟動時開始進水，水滿(即水位到達高水位)時停止進水并開始正轉洗滌。正轉洗滌15 s后暫停，暫停3 s后開始反轉洗滌。反轉洗滌15s后暫停，暫停3 s后，若正、反洗滌未滿

15、3次，則返回從正轉洗滌開始的動作；若正、反洗滌滿3次時，則開始排水。排水水位若下降到低位時，開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10s即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完成3次大循環(huán)，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警10s結束全部過程，自動停機。流程圖如3-1所示2、系統(tǒng)程序設計按下啟動按鈕S1，I0.0 動合觸點閉合，此時輸入繼電器Q0.0得電為“1”即進水電磁閥打開，洗衣機開始注水同時Q0.0動合觸點閉合自鎖。到高水位檢測傳感器，I0.3 閉合，使其動斷觸點Q0.0 斷開，進水閥關閉；此時中間繼電器M0.0接通，同時計時器T37開始通電計時

16、，共計時一次小循環(huán)的時間360s，當時間小于等于150s洗衣機開始正轉洗滌；大于150s且小于180s時，正轉洗滌停止。當計時大于180s而小于330s洗衣機開始反轉洗滌，當大于330s反轉停止。當?shù)扔?60s時中間繼電器M0.1接通，此時計數(shù)器C0計數(shù)小循環(huán)3次，3次后，C0 動合觸點閉合，輸出繼電器Q0.3 得電為“1”，排水閥打開排水，待排水至低水位檢測開關I0.4時，輸入繼電器Q0.4得電為“1”，脫水電機運轉，開始脫水，同時計時器T38 得電，10s 后計數(shù)器C0 清零此時脫水排水停止; 同時計數(shù)器C1 計數(shù)一次大循環(huán)，同時T38 動合觸點閉合，使高水位進水閥打開注水，開始第2 次大

17、循環(huán)，依次循環(huán)3次，待第3 次大循環(huán)結束后，計數(shù)器C1 動合觸點閉合，輸出繼電器Q0.5 得電為“1”，報警器報警，同時計時器T39 得電，10s 后T39 動斷觸點接通，計數(shù)器C1清零報警停止，自動洗衣過程完成。其中I0.2為手動排水按鈕， I0.1 為手動停止按鈕。第四章、系統(tǒng)調試1、編程軟件以西門子公司為S7-200PLC設計的V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4編程軟件，進行程序的編輯、下載、安裝和調試。2、系統(tǒng)調試PLC控制系統(tǒng)程序的調試一般包括I/O端子測試和系統(tǒng)調試兩部分內容，良好的調試步驟有利于加速總裝調試的過程。1、I/O端子測試用手動開關暫時代替現(xiàn)場輸入信號，以

18、手動方式逐一對PLC輸入端子進行檢查、驗證，PLC輸入端子的指示燈點亮，表示正常;反之，應檢查接線或者是I/O點壞。我們可以編寫一個小程序，在輸出電源良好的情況下，檢查所有PLC輸出端子指示燈是否全亮。PLC輸入端子的指示燈點亮，表示正常。反之，應檢查接線或者是I/O點壞。2、系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試應首先按控制要求將電源、外部電路與輸入輸出端子連接好，然后裝載程序于PLC中，運行PLC進行調試。將PLC與現(xiàn)場設備連接。在正式調試前全面檢查整個PLC控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設備連接線、I/O連線等。在保證整個硬件連接正確無誤的情況下即可送電。【5】把PLC控制單元的工作方式設置為"RUN

19、"開始運行。反復調試消除可能出現(xiàn)的各種問題。在調試過程中也可以根據(jù)實際需求對硬件作適當修改以配合軟件的調試。應保持足夠長的運行時間使問題充分暴露并加以糾正。調試中多數(shù)是控制程序問題。一般分以下幾步進行：(1)對每一個現(xiàn)場信號和控制量做單獨測試；(2)檢查硬件/修改程序；(3)對現(xiàn)場信號和控制量做綜合測試；3、仿真正轉是仿真圖如4-1所示圖4-1 仿真圖排水與脫水同時進行，仿真結果如圖4-2所示圖4-2 仿真圖報警仿真如下圖圖4-3 仿真圖4、故障分析及故障排除1、故障完成三次大循環(huán)無法終止，會繼續(xù)死循環(huán)的往下運行；2故障排除在線調試該程序。在初始條件下常閉一個大循環(huán)計數(shù)器C1觸點。第

20、五章設計總結1、心得體會使用PLC實現(xiàn)控制為現(xiàn)代工業(yè)控制的生產(chǎn)起到了積極作用，此處整個全自動洗衣機控制系統(tǒng)結構簡單，操作方便、靈活，具有較好的實際價值和使用性。通過本次設計，綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了PLC編程與應用課程所學的內容，掌握課程設計的方法和步驟，掌握了PLC的重點內容，了解了PLC的基本結構， 與此同時讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結合開發(fā)、設計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在這次設計過程中，體現(xiàn)出自己單獨設計的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。2、致謝在此感謝我們的邢陽陽老師，這次課程設計的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細心指導。同時感謝對我?guī)椭^的同學們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我能順利完成這次課程設計。由于我的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指導,我十分樂意接受你們的批評與指正。再次表示對老師，及各位同學的感謝，謝謝你們！參考文獻1 劉美俊主編西門子PLC編程及應用M北京：