PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、1.21.1 PLC.31.2 PLC.41.3 PLC51.4PLC61.571.6.2.1.2.2I/O2.3.3.13.233. .前言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機(jī)是國(guó)內(nèi)家電業(yè)唯一不打價(jià)格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過(guò)幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國(guó)產(chǎn)洗衣機(jī)無(wú)論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步?？v觀洗衣機(jī)市場(chǎng)，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。洗衣機(jī)的全自動(dòng)化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向?；谌詣?dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，利用PLC 控制，與傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)相比較， 其特點(diǎn)是能自動(dòng)完成

2、洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作， 可靠性、節(jié)能性得到了提高。PLC 控制不需要大量的活動(dòng)部件和電子元器件，它的接線也大大減少， 與此同時(shí)系統(tǒng)維修簡(jiǎn)單、維修時(shí)間縮短。第一章全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)方案1. 1 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)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

3、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(wèn)題和疑難問(wèn)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，以確保控制系統(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（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(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效

4、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)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

5、改進(jìn)。5. 軟件設(shè)計(jì)主要是指編寫(xiě)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。12 PLC 的簡(jiǎn)要介紹PLC 可編程序控制器： PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller, 中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是 :一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)， 專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算 ,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 / 輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC 是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的電控制器。它源于繼電控制裝置， 但它不像繼電裝置那樣

6、， 通過(guò)電路的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于 PLC 內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。 入出信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。入出信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC 內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。 PLC 程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序(不可更改 )，又有用戶自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計(jì)。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序。PLC 是基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的出入，只要人機(jī)的界面好就可以了。

7、而PLC 則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的使用等問(wèn)題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問(wèn)題。1. 3 PLC 的控制特點(diǎn)PLC 系統(tǒng)的特點(diǎn)：1 ）可靠性高， PLC 作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對(duì)工作的環(huán)境要求較低， 抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)。2）使用方便靈活， PLC 采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入 / 輸出信號(hào)的數(shù)量，形式，驅(qū)動(dòng)能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換，近年來(lái)， 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。

8、3 ）編程簡(jiǎn)單， PLC 的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨(dú)特的， 多種面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言， 如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡(jiǎn)潔， 明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒(méi)有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易。單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：1 ）要求環(huán)境，單片機(jī)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。2 ）編程和 PLC 相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機(jī)采用匯編語(yǔ)言或者是 C 語(yǔ)言，這些高級(jí)語(yǔ)言和 PLC 語(yǔ)言相比，難以學(xué)習(xí)。3 ）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快。1.4 洗衣機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)

9、全自動(dòng)洗衣機(jī)采用 PLC 控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。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。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)的硬件組成框圖1.5控制系統(tǒng)理論用 PLC 控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：圖 1-2全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開(kāi)關(guān)的PLC的輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān)，進(jìn)水閥， 排水閥和電動(dòng)機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來(lái)決定其工作

10、狀態(tài)； 電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號(hào)來(lái)決定，而電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。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)原理可以調(diào)換主繞組或者副繞組的接線端。圖 1-3 單相電機(jī)正反接線圖圖 1-4 單相電機(jī)正反內(nèi)部線路示意圖1.6主電路原理圖圖 1-5 主電路原理圖第二章可編程控制器的硬件設(shè)計(jì)2.1 可編程控制器的選擇根據(jù)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)的數(shù)量，選用西門(mén)子S7-200 型可編程控制器 .2.2 可編程控制器I/O 口分配表地址編號(hào)名稱代碼地址編號(hào)名稱代碼I0.0電源

11、開(kāi)啟按鈕開(kāi)關(guān)SB1Q0.0進(jìn)水閥門(mén)YV1I0.1停止按扭SB2Q0.1排水閥門(mén)YV2I0.2高水位選擇開(kāi)關(guān)K1Q0.2電機(jī)正轉(zhuǎn)KM1I0.3中水位選擇開(kāi)關(guān)K2Q0.3電機(jī)反轉(zhuǎn)KM2I0.4低水位選擇開(kāi)關(guān)K3Q0.4脫水YCI0.5水排空傳感器SQ1Q0.5報(bào)警器SPKI0.6高水位傳感器SQ2I0.7中水位傳感器SQ3I1.0低水位傳感器SQ4I1.1手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)K4I1.2手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)K52.3外部接線圖如圖 2-2 所示，洗衣機(jī)要實(shí)現(xiàn)衣服的洗滌， 漂洗和脫水，就要通過(guò)上述動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，而這些動(dòng)作可以通過(guò)PLC 控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)加上開(kāi)關(guān)和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報(bào)警器和欠電壓檢測(cè)保護(hù)電路等，就

12、可以形成完整的PLC 控制系統(tǒng)。通過(guò)軟件編程達(dá)到對(duì)整個(gè)洗衣過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)控制和用戶交互。此外，在少數(shù)全自動(dòng)洗衣機(jī)上， 以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動(dòng)電路的電源開(kāi)關(guān)，由 PLC控制繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的程序運(yùn)轉(zhuǎn)。圖 2-2 外部接線圖第三章可編程控制器的軟件設(shè)計(jì)3.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求1、按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)水直到高（中、低）水位，關(guān)水2、2 秒后開(kāi)始洗滌3、洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30 秒，停 2 秒，然后反轉(zhuǎn) 30 秒，停 2 秒4、如此循環(huán) 5 次，總共 320 秒后開(kāi)始排水，排空后脫水30 秒5、開(kāi)始清洗，重復(fù)1 4 ，清洗兩遍6、清洗完成，報(bào)警3 秒并自動(dòng)停機(jī)7、若按下停

13、車(chē)按扭，可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)）3.2洗衣機(jī)工作流程圖圖 3-1流程圖33 控制系統(tǒng)的梯形圖第四章課程設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)， 使自己明白了扎實(shí)的理論知識(shí)和實(shí)踐能力的重要性。以前只是懵懵懂懂理解了書(shū)中的基本的知識(shí)，掌握不是很牢固，在這次課程設(shè)計(jì)中吃了不少的閉門(mén)羹，從而增加了自己的困阻， 走了許多彎路。意識(shí)到了PLC 編程技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的廣泛應(yīng)用，并了解到自己學(xué)習(xí)中的不足不處，看到看理論與實(shí)踐的差距。這次課設(shè)，學(xué)會(huì)了很多的東西， 不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)，懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正學(xué)到知識(shí)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在課設(shè)之中遇到了一些問(wèn)題，最后在肖老師的指導(dǎo)下、同學(xué)們的幫助下 完成了這次課設(shè)，在此表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1 電氣控制與 PLC應(yīng)用 / 陳建明主編 .-2 版 .- 北京：電子工業(yè)出版社， 2010.12 廖常初 .PLC