自动洗衣机PLC控制系统设计.doc

河北工程大学
课程设计说明书
（2013 /2014 学年第学期）

课程名称 ： 《可编程序控制器》课程设计
题 目 ： 自动洗衣机PLC控制系统设计
专业班级 ：
学生姓名 ：
学 号 ：
指导教师 ：
设计周数 ：
设计成绩 ：

2014年 6月 25日

1、课程设计目的
1.1了解自动洗衣机的结构、电器系统和控制要求。
1.2掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。
1.4进一步熟悉常用设备、元器件的类型和特征，并掌握合理运用原则和使用方法。培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
1.5熟悉上下位机的连接方法。
1.6综合运用所学的理论知识独立完成一个课题，培养学生独立分析和解决实际问题的能力,学会撰写课程设计总结报告。

2、课程设计正文：
2.1系统分析：
2.1.1工作原理
全自动洗衣机实物示意图如下所示。全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心轴安放的。外桶固定，做盛水用，内桶可以旋转，做脱水（甩干）用，内桶的四周有很多小孔，使内、外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进、排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开。将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用开实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。
2.1.1PLC控制系统
本课题主要着重于全自动洗衣机的控制，要求洗衣机能实现进水、洗涤、排水、脱水、报警，所采用的控制方法操作简单、稳定可靠、维护与维修方便。控制方法确定后投入生产要缩短控制系统的设计的时间、调试周期，且要降低成本。
传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，这也是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。
采用PLC控制比继电器控制好的多，我们采用PLC来控制。
（1） 可靠性高，抗干扰能力强，高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
（2） 配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。
（3） 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。
（4） 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
（5） 体积小，重量轻，能耗低，由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
本课题需研制出可靠性高、易于操作的全自动洗衣机控制方法，该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、离合器控制、进排水电磁阀控制、循环控制、保护和联锁。
研究的具体内容包括：
（1） 深入了解洗衣机的发展、结构及控制要求。
（2） 控制系统设计。包括硬件设计，PLC的选择，各硬件模块的介绍，软件设计，编程方法。
（3） 对编写好的编译程序进行实际调试。
2.2系统设计：
全自动洗衣机实物示意图如下所示。全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心轴安放的。外桶固定，做盛水用，内桶可以旋转，做脱水（甩干）用，内桶的四周有很多小孔，使内、外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进、排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开。将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用开实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。

2.2.1 技术要求
1． 开始 选择好水位按键后按下启动按钮，PLC关闭出水阀门，打开进水阀门给洗衣机灌水，同时检测水位。当水位达到或高于设定水位后停止注水。
2． 洗涤 完成注水后启动洗涤：正转5秒，停2秒，然后反转5秒，停2秒。如此循环6次便完成了洗涤。
3． 排水 排水一直排到水位检测值小于某个预定值，然后延时4秒停止排水。
4． 灌水 洗衣机灌水直道水位达到或高于设定水位后停止注水。
5． 漂洗 漂洗时正转5秒，停2秒，反转5秒，停2秒。如此循环5次便完成了漂洗。
6． 第二遍漂洗 重复3、4、5步。
7． 结束 排水直到水位检测值小于某个预定值，然后延时6秒停止排水。
8． 警报 起动报警器鸣响2秒，然后停机。

2.2.2 控制系统框图
此次设计根据全自动洗衣机的工作原理, 洗衣机的工作流程由进水，洗衣，排水，和脱水四个过程组成。在半自动洗衣机中，这四个过程分别用相应的按扭开关来控制。利用可编程控制器PLC实现控制,用于说明PLC控制的原理方法,特点及工作特色。此次全自动洗衣机控制系统设计利用了西门子S7-200系列PLC的特点,对按鈕,电磁阀,开关等其他一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。根据以上要求PLC的控制系统框图如下图2。

图2控制系统框图

2.3 程序流程图
： 开始

启动电源
注水，到水位后停水
洗衣机正转5秒，停2秒

洗衣机正转5秒，停2秒
洗衣机反转5秒，停2秒
洗衣机停转
监测水位
高于水位，则排水
低于水位，则灌水

洗衣机反转5秒，停2秒
延时2秒
排水，当水位小于某个预定值时，停止排水
结束

2.4 PLC外部接线图

2.5控制符号说明

2.6 PLC程序：

3.课程设计总结：
1. 系统设计与设备选型
　　 a. 分析所控制的设备或系统。PLC最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。
　　 b. 判断要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求。（选型要求）
　　2. I/O赋值（分配输入输出）
将要控制的设备或系统的输入\输出信号进行赋值，与PLC的输入编号相对应。
　3. 设计控制原理图
　　 a. 设计出较完整的控制草图。
　　 b. 编写控制程序。
　　 c. 在达到你的控制目的的前提下尽量简化程序。
4. 程序写入PLC
　　 将你的程序写入可编程控制器。
5. 编辑调试修改你的程序
　　 a.程序查错(逻辑及语法检查）
　　 b.在局部插入END，分段调试程序。
　　 c.整体运行调试
6. 监视运行情况
调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。各功能单元调试完成后，再调试全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。
从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。

4．课程设计心得体会：
持续两周的关于全自动洗衣机PLC控制的课程设计已经结束了，通过此次PLC程序设计实践,我实在是获益不浅.PLC是今年刚接触的一门新课，刚开始对这门课程很敢兴趣，可是学起来的时候感觉有点难度，所以学起来的有点畏惧感，以致没怎么学好,每次上实训课的时候，虽然都是尝试着去操作，可还是只会简单的输入程序。这次全自动洗衣机PLC控制课程设计让我进一步熟悉了PLC程序设计，而且得到了用PLC程序设计解决实际问题的宝贵经验. PLC程序设计是一门重要专业基础课程，适用于大型系统软件和应用软件的开发。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现提出分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.这次课设我可以说是顺利的完成了，在设计中遇到了很多程序和硬件上的问题，最后在老师和同学的帮助下迎刃而解。同时也让我学到了一些技巧，我由衷的感谢他们的帮助。
通过这次实训，我们了解到其实编一个程序也不像刚开始所想象中的那么难，那么复杂，只要我们肯用心用脑，肯去花功夫钻研就会一定会有收获，其实在课程设计中运用的很多知识在课堂上老师都已经很详细讲过，但我们就是缺少了那一份灵动，所以我学到了除了要有扎实的基本功外，有一点点的变通的灵泛性还是必要的。总之我们倾心投入，大家都很努力，为了课程设计能够顺利通过，我们查阅了很多资料，也请教了老师，这两周时间很快就过去了，但这两周过的很愉快，相信加上我的坚持不懈，以后一定会在PLC程序设计的学习中得到更多的知识和经验。这次设计,让我进一步的了解了PLC程序设计,而且还得到了用PLC程序设计解决实际问题的宝贵经验。
经过这一周的课程设计，感觉收获很大，对PLC也产生了更大的兴趣，对程序设计思想有了初步的理解和体会，对PLC的各种功能有了更进一步的了解，并且将平时没有彻底掌握的知识有了深刻的理解，同时自己在这次的课程设计时间中，看到了自己还存在很多方面的不足：
1、对于PLC程序指令的不熟悉是课程设计中所遇到的最大的问题。
2、程序基础的不扎实是课程设计不能完美，高效的完成的最大影响。
这些不足将提醒我努力学习以便能更好的完善自我。

5．参考文献：
[1]廖常初. PLC基础及应用.北京：机械工业出版社
[2]史国生. 电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，2003
[3]孙振强. 可编程控制器原理及应用教程.北京：清华大学出版社
[4]阮友德. 电气控制与PLC实训教程.北京：人民邮电出版社，2006
[5] 吴中俊，黄永红主编，可编程序控制器原理及应用，机械工业出版社， 2004；
[6] 西门子公司，SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册，2002；

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评 语

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成 绩

指导教师
（签字）

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