全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計(二)

1、機電工程學(xué)院課程設(shè)計說明書設(shè)計題目: 全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計 （二） 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 2011年 12 月 15 日內(nèi)容提要本文介紹了采用可編程控制器（PLC）作為核心控制部件的全自動洗衣機控制系統(tǒng)。文章介紹了洗衣機的結(jié)構(gòu)，對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)進行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于PLC的全自動洗衣機控制方案，并對方案進行了論證，根據(jù)洗衣機的工作原理，設(shè)計了流程及程序，對按鈕及其它一些輸入/輸出點進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。由于洗滌，排水，脫水的時間均由PLC內(nèi)計計時器控制，所以只要改變計時器參數(shù)就可以改變時間。具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活等

2、特點。關(guān)鍵詞：PLC；全自動洗衣機；按鈕；1目 錄第1章 引 言1第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計22.1控制系統(tǒng)流程圖22.2系統(tǒng)設(shè)計方案32.3洗衣機硬件配置及組成原理32.4 PLC接線圖62.5程序梯形圖7結(jié) 論10設(shè)計總結(jié)11致謝12附錄一 主程序語句表13參考文獻1516第1章 引 言這篇設(shè)計論文是以西門子S7-200為主要載體，結(jié)合它對應(yīng)的編程軟件來對全自動洗衣機的控制進行編程，雖然沒有具體的見到硬件，但是對這個程序?qū)?yīng)的接口做了了解。同時根據(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-

3、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)定時器和計數(shù)器控制，所以只要改變定時器和計數(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,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

4、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。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1控制系統(tǒng)流程圖如圖2.1為全自動洗衣機的洗滌動作程流程圖,根據(jù)控制流程圖并按照設(shè)計任務(wù)書進行程序的設(shè)計；2.1全自動洗衣機的洗滌動作流程圖2.2系統(tǒng)設(shè)計方案通常地，人們采用洗衣機來洗衣服需要經(jīng)歷洗滌、漂洗、排水、脫水等4個環(huán)節(jié)

5、，而在全自動洗衣機中，這樣的一個過程全由PLC來完成。并且，全自動洗衣機需要其控制系統(tǒng)足夠可靠，以避免洗衣機輕易出現(xiàn)故障。全自動洗衣機的簡單工作過程如圖2.1所示。其中，洗衣的方式、洗衣中的水位選擇（高水位洗衣、低水位洗衣等）等兩個方面需要在人們將衣服放入洗衣機洗衣服之后手動來選擇。并且是必須選擇的洗衣參數(shù)。當(dāng)選擇了一種洗衣參數(shù)后，按下啟動按鈕，洗衣機就會自動完成洗衣服的整個過程。全自動洗衣機系統(tǒng)中，PLC主要完成以下功能：1檢測功能（1）檢測洗衣時的水位：高水位或者是低水位的選擇。（2）檢測進水是否到了需要的水位，即進水是否完成。 （3）檢測排水是否已經(jīng)完成。2. 控制功能（1）控制進水、洗

6、滌、排水、脫水等洗衣機的動作。（2）控制洗滌、脫水等的時間長短。（3）控制洗滌的次數(shù)。（4）控制在洗衣機完成一個動作后到下一個動作的準確轉(zhuǎn)換。（5）控制完成洗衣時的信號提示。2.3洗衣機硬件配置及組成原理根據(jù)控制流程圖，來實現(xiàn)功能。選擇西門子S7-200系列PLC作為此全自動洗衣機的控制主機。在西門子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自動洗衣機系統(tǒng)中總共有5個數(shù)字量輸入，6個數(shù)字量輸出，共需11點I/O,根據(jù)I/O點數(shù)及程序容量，選擇了CPU222作為其主機。啟動按鈕用來控制全自動洗衣機開始工作與否，一般地，在用戶在

7、洗衣機內(nèi)放入衣服，且已經(jīng)準備好開始洗衣服之后，按下啟動按鈕，全自動洗衣機開始洗衣。停止按鈕用來控制運行中的全自動洗衣機停止工作與否。在洗衣服的過程中，用戶需要停止洗衣機，就可以直接按下停止按鈕，洗衣機即會停止工作。高低水位是指洗衣機在洗衣過程中，洗衣機筒內(nèi)保持的水位高低，一旦選擇了高水位，則在洗衣過程中的水位將保持系統(tǒng)設(shè)定下的兩個水位中的相對高一點的水位。反之則是低水位。高水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經(jīng)達到了高水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將高水位探測器的輸出直接送到PLC主機的數(shù)字量輸入端口上。低水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經(jīng)達到了低水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測

8、器這樣就可以直接將低水位探測器的輸出直接送到PLC主機的數(shù)字量輸入端口上。同樣零水位探測器用來探測是否將水排干。采用數(shù)字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將零位探測器的輸出直接送到PLC主機的數(shù)字量輸入端口上。進水電磁閥用來控制洗衣機的進水。當(dāng)然洗衣機需要外界進水時，PLC主機發(fā)出控制信號，進水電磁閥會打開，水自動從外界送入洗衣機筒內(nèi)，當(dāng)水已經(jīng)達到了設(shè)定的水位時，PLC主機發(fā)出信號自動關(guān)閉進水電池閥，同時控制洗衣機進入下一個洗衣步驟。電機正轉(zhuǎn)接觸器用于PLC主機控制洗衣機電機的正轉(zhuǎn)。可以直接用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來連接電機正轉(zhuǎn)接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時輪流進行。電

9、機反轉(zhuǎn)接觸器用于PLC主機控制洗衣機電機的反轉(zhuǎn)。可以直接用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來連接電機反轉(zhuǎn)接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時輪流進行。排水離合器用于PLC主機控制洗衣機機筒內(nèi)的排放。選用數(shù)字式離合器，可以直接用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來連接到排水離合器，當(dāng)洗衣機在完成洗衣或者漂洗后，需要將機筒內(nèi)的臟水排出機筒，此時，PLC主機發(fā)出控制命令打開排水離合器，進行排水。洗衣機洗衣服的最后一道工序就是對衣服進行脫水，脫水電磁離合器正是用于PLC主機控制洗衣機進行脫水，脫水需要電機帶動機筒旋轉(zhuǎn)，有了電磁離合器后，就可以直接使用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來控制電磁離合器，最終達

10、到控制脫水執(zhí)行電機的目的。在脫水過程不涉及電機的調(diào)速問題，因此，用PLC主機加電磁離合器這樣一種比較覺得簡單的方式就可以完成控制任務(wù)。蜂鳴器用來指示洗衣機洗衣過程中的一些聲音提示，也采用電磁閥控制。對于各個程序中的指示燈也采用電磁閥進行控制。全自動洗衣機控制系統(tǒng)為單機控制系統(tǒng)。 PLC的輸入點，包括啟動按鈕、停止按鈕、高低水位按鈕、高水位探測器、低水位探測器，一共5點；輸出點包括進水電磁閥、電機正轉(zhuǎn)接觸器、電機反轉(zhuǎn)接觸器、排水離合器、脫水離合器、蜂鳴器接觸器。由于點數(shù)不多，考慮20%30%的余量，選用小型PLC便可實現(xiàn)， 本次設(shè)計選擇西門子S7-200系列的CPU222型的PLC，可以滿足使用

11、需求。它的主要特點是：·8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點。·6KB的程序和數(shù)據(jù)存儲空間。·4個獨立的30KHZ的高速計數(shù)器，2路獨立的20KHZ的高速脈沖輸出。·具有PID控制器。·1個RS485通信/編程口。·具有多點接口MPI（Multi Point Interface）通信協(xié)議·具有點對點接口PPI(Point to Point Interface)通信協(xié)議·具有自由通信口·I/O端子排可以很容易地整體拆卸洗衣機的電動機是滿足220V單相電源的交流異步電動機，要想改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向只需在電路中

12、串聯(lián)一個電容以改變相位差。，達到控制電機正反轉(zhuǎn)的目的?？刂啤罢D(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”功能為控制電動機電源方向的兩個繼電器KM1,KM2，它們的線圈分別與PLC的輸出端“KM1”“KM2”相連，受控于PLC的輸出信號。如表2.1為全自動洗衣機中PLC主機的IO資源分配，表2.2為全自動洗衣機中PLC主機中輔助繼電器分配。表2.2為全自動洗衣機中PLC主機中輔助繼電器分配。2.4 PLC接線圖 根據(jù)i/o分配及s7200的接口設(shè)計，如圖2.3為全自動洗衣機PLC IO接線圖2.3 洗衣機PLC IO接線圖2.5程序梯形圖程序根據(jù)設(shè)計要求，主要實現(xiàn)以下幾點主要功能，一對于程序的起?？刂疲τ诟叩退坏倪x擇

13、，三在實現(xiàn)以上要求之后，通過程序的控制，實現(xiàn)進水，排水，洗滌，脫水四個主要功能，同時達到在各個過程中能夠有信號指示燈指示各個工作狀態(tài)下的信號狀態(tài)，并且能夠在洗滌完成之后達到通過蜂鳴器報警提示的功能.如圖2.3圖2.3 主程序梯形圖結(jié) 論 此PLC控制程序可以實現(xiàn)，洗衣機的進水，排水，分別有進水電磁和排水電磁閥執(zhí)行。洗滌正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)由洗滌電機驅(qū)動撥盤，正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。脫水時由脫水電磁離合器合上，排水電磁閥吸合，洗滌電機正轉(zhuǎn)進行甩干。洗滌完成由蜂鳴器報警，洗衣機通過高水位限位檢測SQ1，低水位限位檢測SQ2，來檢測水位的高度位置。洗滌啟動由一個SB按鈕完成，排水由一個SB按鈕實現(xiàn)，停機由一個SB2按鈕實

14、現(xiàn)的全自動洗衣機.設(shè)計總結(jié)在沒有做plc課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這半年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師對我們悉心的照顧，感謝老師對我們的督促，感謝老師的耐心解答和良好的指導(dǎo)。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同

15、學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。致謝兩周的課程設(shè)計也接近了尾聲，經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的設(shè)計終于完成了。在沒有做plc課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這半年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設(shè)計不僅是

16、對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次課程設(shè)計中同學(xué)們之間的關(guān)系更進一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝我的同學(xué)的幫助。在此要感謝我的指導(dǎo)老師王宗才老師對我們悉心的照顧，感謝老師給我們的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。附錄一 主程序語句表參考文獻1 王宗才. 機電傳動與控制. 北京: 電子工業(yè)出版社. 2011.2 于慶廣.可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計.北京:清華大學(xué)出版社.2004