機(jī)電傳動課設(shè)-全自動洗衣機(jī)

1、學(xué) 號： 課 程 設(shè) 計(jì)題 目洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名指導(dǎo)教師2013年7月5日II摘要隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的洗衣機(jī)裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要。PLC是專門應(yīng)用手工業(yè)現(xiàn)場自動控制裝置，在系統(tǒng)軟硬件上采用抗干擾措施當(dāng)工作程序需要改變時(shí)，只需改變PLC的內(nèi)部程序，重新編程而無需對外圍進(jìn)行重新改動。在洗衣機(jī)領(lǐng)域，全自動洗衣機(jī)以其固有的優(yōu)點(diǎn)還是贏得了很多的消費(fèi)者的信賴，應(yīng)用而生，它將是現(xiàn)在到未來的星星產(chǎn)品，所以有必要開發(fā)和改善現(xiàn)有的全自動洗衣機(jī)。應(yīng)用最先進(jìn)的科技技術(shù) ，投入最少的資金，不僅會使廠家產(chǎn)品更具市場競爭力，而且現(xiàn)在PLC價(jià)格

2、也在下降，更易達(dá)到自動化控制，得到更多的贏得消費(fèi)者的青睞。本文基于S7-300PLC，結(jié)合編程軟件STEP7-V5.5和仿真軟件S7-Plcsim完成了洗衣機(jī)PLC系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)系統(tǒng)的仿真，給出了一套洗衣機(jī)PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。并依據(jù)仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。關(guān)鍵詞：PLC 全自動洗衣機(jī) S7-300仿真目錄摘要I一、全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求11.1 全自動洗衣機(jī)的工作原理11.2 設(shè)備控制要求1二、全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)分析22.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖22.2 I/O分析3三、全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試33.1 軟件選擇33.2 程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置33.2.1 程序

3、流程圖33.2.2 程序的構(gòu)成53.2.3 程序的下載、安裝和調(diào)試5四、全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC程序64.1 地址分配64.2 源程序設(shè)計(jì)74.2.1 輔助繼電器程序設(shè)計(jì)74.2.2 計(jì)數(shù)器程序設(shè)計(jì)94.2.3 定時(shí)器程序設(shè)計(jì)104.2.4 進(jìn)水程序設(shè)計(jì)124.2.5 洗滌程序設(shè)計(jì)124.2.6 排水程序設(shè)計(jì)134.2.7 脫水程序設(shè)計(jì)144.2.8 報(bào)警程序設(shè)計(jì)14總結(jié)16參考文獻(xiàn)16附錄：17一、全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求1.1 全自動洗衣機(jī)的工作原理普通洗衣機(jī)的工作流程示意圖如圖1-1所示：圖1-1 普通洗衣機(jī)工作流程圖洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣、排水和脫水4個(gè)過程組成。在半自動

4、洗衣機(jī)中，這4個(gè)過程分別用相應(yīng)的按鈕開關(guān)來控制。全自動洗衣機(jī)中，這4個(gè)過程可做到全自動依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。自動洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關(guān)、電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動控制的。水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高、中、低水位；電磁進(jìn)水閥起著通/斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，電磁進(jìn)水閥打開，將水注入；排水時(shí)，電磁排水閥打開，將水排出；洗衣時(shí)，洗滌電動機(jī)啟動；脫水時(shí)，脫水桶啟動。1.2 設(shè)備控制要求全自動洗衣機(jī)如圖1-2所示，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

5、開，將水由外桶排到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動波盤正、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，由洗滌電機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。圖1-2 全自動洗衣機(jī)實(shí)物圖洗衣機(jī)必須具有如下功能： 水位控制：高水位、中水位和低水位3檔； 洗滌方式：標(biāo)準(zhǔn)洗滌和快速洗滌3種； 標(biāo)準(zhǔn)洗滌過程為：進(jìn)水洗滌（正轉(zhuǎn)3s，反轉(zhuǎn)2s，停1s，200次）排水（20s）脫水（10s）停止，循環(huán)3次； 快速洗滌過程為：進(jìn)水洗滌（正轉(zhuǎn)3s，反轉(zhuǎn)2s，停1s，200次）排水（20s）脫水（10

6、s）停止，循環(huán)2次。 此外，還要求可以按下排水按鈕以實(shí)現(xiàn)手動排水；按停止按鈕可實(shí)現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。二、全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)分析2.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖 控制系統(tǒng)圖如圖2-1所示。圖2-1 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)圖2.2 I/O分析 分析系統(tǒng)控制圖可以知道，輸入口有：啟動，停止，高水位選擇，中水位選擇、低水位選擇，高水位檢測，中水位檢測，低水位檢測，標(biāo)準(zhǔn)工作模式選擇，快速工作模式選擇，手動排水按鈕總共11個(gè)。輸出口有：進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥，正轉(zhuǎn)電磁繼電器，反轉(zhuǎn)電磁繼電器，脫水桶離合器，報(bào)警開關(guān)共6個(gè)。三、全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試3.1 軟件選擇編程軟件采用西門子公司為其生

7、產(chǎn)的PLC而設(shè)計(jì)的編程軟件STEP7-V5.5，仿真軟件為S7-Plcsim。3.2 程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置3.2.1 程序流程圖 (1) 自動運(yùn)行流程圖自動運(yùn)行流程圖如圖3-1所示。圖3-1 自動運(yùn)行流程圖（2）手動運(yùn)行流程圖手動運(yùn)行流程圖如圖3-2所示。圖3-2 手動運(yùn)行流程圖3.2.2 程序的構(gòu)成這個(gè)程序有自動方式和手動方式兩種。在自動方式下，PLC將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)（適用于機(jī)械一切都工作正常的情況下）。在手動方式下是在緊急停止情況下，可以手動進(jìn)行停止和排水。3.2.3 程序的下載、安裝和調(diào)試在使用STEP7-V5.5進(jìn)行程序編寫過程時(shí)，可以隨時(shí)將程序下載到S7-Plcs

8、im中進(jìn)行軟件仿真，驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)仿真軟件驗(yàn)證能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能后，可以將程序下載到PLC硬件中進(jìn)行調(diào)試，測試各輸出能否達(dá)到最終的設(shè)計(jì)要求，若能達(dá)到要求，則本次設(shè)計(jì)圓滿成功，若不能實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，則分析原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。四、全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC程序4.1 地址分配這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動按鈕、停止按鈕、水位選擇開關(guān)（高水位、中水位、低水位）、高水位浮球開關(guān)、中水位浮球開關(guān)、低水位浮球開關(guān)、模式選擇開關(guān)（標(biāo)準(zhǔn)模式、快速模式）、手動排水開關(guān)共11個(gè)輸入點(diǎn)。外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動機(jī)、脫水桶、報(bào)警器共5個(gè)設(shè)備。但是由于洗滌電動機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器

9、和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點(diǎn)應(yīng)該有6個(gè)。輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備I0.0啟動按鈕I0.1停止按鈕I0.2水位選擇按鈕(高水位)I0.3水位選擇按鈕(中水位)I0.4水位選擇按鈕(低水位)I0.5高水位浮球開關(guān)I0.6中水位浮球開關(guān)I0.7低水位浮球開關(guān)I1.0標(biāo)準(zhǔn)模式選擇按鈕I1.1快速模式選擇按鈕I1.2手動排水開關(guān)表4-1 輸入地址分配輸出地址對應(yīng)的外部設(shè)備Q4.0進(jìn)水電磁閥Q4.1排水電磁閥Q4.2洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器Q4.3洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器Q4.4脫水桶Q4.5報(bào)警器表4-2輸出地址分配4.2 源程序設(shè)計(jì)4.2.1 輔助繼電器程序設(shè)計(jì)在本程序中，輔助繼電器的功能如下表所示：輔助繼電器功能

10、M0.0啟動標(biāo)志M0.1停止標(biāo)志M0.2高水位選擇標(biāo)志M0.3中水位選擇標(biāo)志M0.4低水位選擇標(biāo)志M0.5水位到達(dá)標(biāo)志M0.6模式選擇指示表4-3 輔助繼電器的功能 輔助繼電器線圈的梯形圖如下所示：圖4-1 啟動標(biāo)志圖4-2 停止標(biāo)志圖4-3 高水位選擇標(biāo)志圖4-4 中水位選擇標(biāo)志圖4-5 低水位選擇標(biāo)志圖4-6 水位到達(dá)標(biāo)志圖4-7 模式選擇指示4.2.2 計(jì)數(shù)器程序設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器的功能分配如下表計(jì)數(shù)器功能C0洗滌計(jì)數(shù)（200次）C1快速模式計(jì)數(shù)C2標(biāo)準(zhǔn)模式計(jì)數(shù)表4-4 計(jì)數(shù)器的功能計(jì)數(shù)器的的線圈梯形圖如下：圖4-8 洗滌次數(shù)計(jì)數(shù)圖4-9 模式計(jì)數(shù)4.2.3 定時(shí)器程序設(shè)計(jì)定時(shí)器功能如下表：定時(shí)

11、器功能T0正轉(zhuǎn)3s計(jì)時(shí)T1反轉(zhuǎn)2s計(jì)時(shí)T2停1s計(jì)時(shí)T3排水20s計(jì)時(shí)T4脫水10s計(jì)時(shí)表4-5 定時(shí)器功能定時(shí)器線圈梯形圖如下：圖4-10 正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)圖4-11反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)圖4-12 停計(jì)時(shí)圖4-13 排水計(jì)時(shí)圖4-14 脫水計(jì)時(shí)4.2.4 進(jìn)水程序設(shè)計(jì)在自動運(yùn)行情況下,按下啟動按鈕或者脫水完畢,而且洗衣大循環(huán)未到模式設(shè)定次數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)模式為3次，快速模式為2次）時(shí),開始進(jìn)水,當(dāng)水位到設(shè)定水位后停止進(jìn)水,進(jìn)入洗衣過程，當(dāng)停止按鈕按下時(shí)立即停止進(jìn)水。它的梯形圖如圖4-15所示。圖4-15 進(jìn)水梯形圖4.2.5 洗滌程序設(shè)計(jì)進(jìn)水到設(shè)定水位后，開始洗衣，先正轉(zhuǎn)3s，然后反轉(zhuǎn)2s，再停1s，這樣循環(huán)200次后

12、進(jìn)入排水過程。所對應(yīng)的梯形圖如圖下圖所示。圖4-16 正轉(zhuǎn)圖4-17 反轉(zhuǎn)圖4-18 停1s4.2.6 排水程序設(shè)計(jì)洗衣過程完畢后，進(jìn)入排水過程。排水20s后停止排水。或者在手動運(yùn)行狀態(tài)下閉合手動排水開關(guān)，開始排水，斷開開關(guān)，停止排水。所對應(yīng)的梯形圖如圖4-19所示。圖4-19 排水梯形圖4.2.7 脫水程序設(shè)計(jì)排水結(jié)束后，開始脫水，脫水10s后停止脫水。脫水完成后判斷整個(gè)洗衣過程是否完成，若完成，停止并報(bào)警，若未完成，則進(jìn)水進(jìn)行洗一次循環(huán)洗滌。所對應(yīng)的梯形圖如圖4-20所示。圖4-20 脫水梯形圖4.2.8 報(bào)警程序設(shè)計(jì)洗衣大循環(huán)結(jié)束后，開始報(bào)警，等待手動結(jié)束報(bào)警，這樣整個(gè)洗衣過程結(jié)束。所對

13、應(yīng)的梯形圖如圖4-21所示.圖4-21 洗完報(bào)警梯形圖總結(jié) 這次課程設(shè)計(jì)是基于S7-300PLC編程的，這個(gè)與我們在課堂上學(xué)習(xí)的S7-200PLC稍有些不同。最主要的區(qū)別是兩款軟件的模塊圖形有所不同，這使得我們在設(shè)計(jì)程序時(shí)不能一步到位，而只能先用S7-200設(shè)計(jì)出程序草圖，然后根據(jù)S7-300中具有相應(yīng)功能的模塊的用法修改好電路圖，然后進(jìn)行仿真驗(yàn)證?；蛘呤侵苯訉W(xué)習(xí)S7-300軟件的編程，然后直接設(shè)計(jì)程序。不管是哪一種方法，我們都在在這個(gè)過程中更進(jìn)一步的了解了西門子PLC的編程方法與技巧，這為我們以后學(xué)習(xí)其他類型的PLC打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，相信在本次課程設(shè)計(jì)之后，PLC技術(shù)將逐漸成我的一項(xiàng)技能。參

14、考文獻(xiàn) 1 張國德,李紅.PLC原理及應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社,2010. 2 王永華.現(xiàn)代電氣及可編程控制技術(shù)M.北京航空航天大學(xué),2002. 3 胡學(xué)林.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M.高等教育出版社,2002. 4 張建民,等.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.高等教育出版社,2004. 5 趙先仲.機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.附錄：STL語句Network1：啟動信號 A( O I 0.0 O M 0.0 ) AN I 0.1 = M 0.0Network2：停止信號 A( O I 0.1 O M 0.1 ) AN I 0.0 = M 0.1Network3：模式選擇 A( O I 1.1 O

15、 M 0.6 ) AN I 1.0 AN M 0.1 = M 0.6Network4：高水位選擇 A( O I 0.2 O M 0.2 ) AN I 0.3 AN I 0.4 AN M 0.1 = M 0.2Network5：中水位選擇 A( O I 0.3 O M 0.3 ) AN I 0.2 AN I 0.4 AN M 0.1 = M 0.3Network6：低水位選擇 A( O I 0.4 O M 0.4 ) AN I 0.2 AN I 0.2 AN M 0.1 = M 0.4Network7：進(jìn)水 A( A M 0.2 AN I 0.5 O A M 0.3 AN I 0.6 O A M

16、 0.4 AN I 0.7 ) A C 1 A C 2 AN Q 4.3 AN Q 4.4 AN M 0.1 = Q 4.0Network8：水位判斷 A( A M 0.2 A I 0.5 O A M 0.3 A I 0.6 O A M 0.4 A I 0.7 ) AN M 0.1 = M 0.5Network9：正轉(zhuǎn) A M 0.5 AN T 0 AN I 0.1 A C 0 = Q 4.1Network10：反轉(zhuǎn) A T 0 AN T 1 AN I 0.1 A C 0 = Q 4.2Network11：計(jì)數(shù)200次 A T 2 CD C 0 BLD 101 A Q 4.0 L C#200

17、S C 0 NOP 0 NOP 0 NOP 0 NOP 0Network12：排水 A( O M 0.5 O Q 4.3 ) AN C 0 AN T 3 AN M 0.1 O I 1.2 = Q 4.3Network13：脫水 A T 3 AN T 4 AN M 0.1 = Q 4.4Network14：大循環(huán) A T 4 = L 20.0 A L 20.0 A M 0.6 CD C 1 BLD 101 A I 0.0 L C#2 S C 1 NOP 0 NOP 0 NOP 0 NOP 0 A L 20.0 AN M 0.6 CD C 2 BLD 101 A I 0.0 L C#3 S C 2 NOP 0 NOP 0 NOP 0 NOP 0Network15：報(bào)警 A( ON C 1 ON C 2 )