PLC全自动洗衣机课程设计.doc

目 录
前 言…………………………………………………1
第一章 全自动洗衣机控制系统方案..............2
1.1 PLC控制系统的设计的基本准则...............3
1.2 PLC的简要介绍…………………………………….4
1.3 PLC的控制特点…………………………………… 5
1.4洗衣机的PLC控制系统…………………………………6
1.5 控制系统理论………………………………………7
1.6主电路原理图……………………………………….
第二章 可编程控制器的硬件设计……………………
2.1可编程控制器的选择……………………………..
2.2可编程控制器I/O口分配表………………………
2.3外部接线图……………………………………..
第三章 可编程控制器的软件设计…………………….
3.1 全自动洗衣机的控制要求…………………………
3.2 洗衣机工作流程图…………………………………
3．3控制系统的梯形图………………………………..
第四章 课程设计体会…………………………………
参考文献………………………………………………..

前 言
随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。纵观洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。基于全自动洗衣机的应用日益广泛，利用PLC控制，与传统的继电器逻辑控制系统相比较，其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作，可靠性、节能性得到了提高。PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少，与此同时系统维修简单、维修时间缩短。

第一章 全自动洗衣机控制系统方案
1. 1 PLC控制系统的设计的基本准则
任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC 控制系统时，应遵循以下基本原则。
1. 最大限度地满足被控对象的控制要求
充分发挥PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC 控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
2. 保证PLC 控制系统安全可靠
保证PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者
在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。
3. 在满足控制要求的前提下，力求简单、经济、使用及维修方便
一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注
意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC 时，在I/O 点数和内存容量上适当留有余地。
由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O 点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。
5. 软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。
1．2 PLC的简要介绍
PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。   入出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。   入出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。
PLC是基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普通计算机进入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的出入，只要人机的界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。
1. 3 PLC的控制特点
PLC系统的特点：
1）可靠性高，PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。
2）使用方便灵活，PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。
3）编程简单，PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。
单片机系统的特点：
1）要求环境，单片机对环境的适应能力较低，可靠性差。
2）编程和PLC相比难以学习，主要是单片机采用汇编语言或者是C语言，这些高级语言和PLC语言相比，难以学习。
3）功能单一只具有使用中所需要的功能。但是，它结构简单，处理速度快。

1.4 洗衣机的PLC控制系统
全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。
典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图1-1所示：

图1-1 PLC控制系统的硬件组成框图
1.5 控制系统理论
用PLC控制的全自动洗衣机各种动作的系统结构如图所示：

图1-2 全自动洗衣机各种动作的系统结构图

PLC在系统中是处于中心位置，水位开关的PLC的输入信号控制开关，进水阀，排水阀和电动机是洗衣机各种动作的执行机构。其中进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；电动机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定，而电动机的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。
家用洗衣机电相为单相电机，常采用电容启动，单相电机改变转向的原理是：副绕组的电流超前或者滞后于主绕组便可以正传或者反转。根据这个原理可以调换主绕组或者副绕组的接线端。

图1-3单相电机正反接线图

图 1-4单相电机正反内部线路示意图

1.6 主电路原理图

图 1-5主电路原理图

第二章 可编程控制器的硬件设计
2.1可编程控制器的选择
根据输入信号及输出信号的数量，选用西门子S7-200型可编程控制器.
2.2可编程控制器I/O口分配表
地址编号
名称
代码
地址编号
名称
代码
I0.0
电源开启按钮开关
SB1
Q0.0
进水阀门
YV1
I0.1
停止按扭
SB2
Q0.1
排水阀门
YV2
I0.2
高水位选择开关
K1
Q0.2
电机正转
KM1
I0.3
中水位选择开关
K2
Q0.3
电机反转
KM2
I0.4
低水位选择开关
K3
Q0.4
脱水
YC
I0.5
水排空传感器
SQ1
Q0.5
报警器
SPK
I0.6
高水位传感器
SQ2

I0.7
中水位传感器
SQ3

I1.0
低水位传感器
SQ4

I1.1
手动排水开关
K4

I1.2
手动脱水开关
K5

2.3 外部接线图
如图2-2所示，洗衣机要实现衣服的洗涤，漂洗和脱水，就要通过上述动作来实现，而这些动作可以通过PLC控制来实现。同时加上开关和按钮，数码管显示器，蜂鸣报警器和欠电压检测保护电路等，就可以形成完整的PLC控制系统。通过软件编程达到对整个洗衣过程进行检测控制和用户交互。
此外，在少数全自动洗衣机上，以继电器作各电气工作部件驱动电路的电源开关，由PLC控制继电器触点开关的通断，实现洗衣机的程序运转。

图 2-2外部接线图

第三章 可编程控制器的软件设计
3.1 全自动洗衣机的控制要求
1、按下启动按钮及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，关水
2、2秒后开始洗涤
3、洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒
4、如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒
5、开始清洗，重复 1——4，清洗两遍
6、清洗完成，报警3秒并自动停机
7、若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）

3.2 洗衣机工作流程图

图 3-1 流程图

3．3控制系统的梯形图

第四章 课程设计体会
通过这次课程设计，使自己明白了扎实的理论知识和实践能力的重要性。以前只是懵懵懂懂理解了书中的基本的知识，掌握不是很牢固，在这次课程设计中吃了不少的闭门羹，从而增加了自己的困阻，走了许多弯路。意识到了PLC编程技术在现实中的广泛应用，并了解到自己学习中的不足不处，看到看理论与实践的差距。这次课设，学会了很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了书本上没有的知识，懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在课设之中遇到了一些问题，最后在肖老师的指导下、同学们的帮助下 完成了这次课设，在此表示衷心的感谢！

参考文献
[1] 电气控制与PLC应用/陈建明主编.-2版.-北京：电子工业出版社，2010.1
[2] 廖常初.PLC基础及应用．北京：机械工业出版社,2003
[3] 李国厚.PLC原理及应用设计.化学工业出版社,2005
[4] 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J].设计与开发,1999
[5] 张凤珊.电气控制及可编程序控制器.中国轻工业出版社,1998
[6] 刘子林.电机与电气控制[M].北京:电子工业出版社,2003.
[7] 程周.电气控制与PLC原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2003.

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