全自動洗衣機系統(tǒng)設(shè)計

1、 西南科技大學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 全自動洗衣機系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 2015年 10 月 25 日摘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(jìn)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(jìn)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(jìn)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、靈活等特點。關(guān)鍵詞：

2、PLC；全自動洗衣機；按鈕；ABSTRACTThis article describes the automatic washing machine control system using prog- rammable logic controller (PLC) as the core control components.This paper introduc- es the structure of the washing machine, for automatic washing machine control syst- em is analyzed.On this basis,

3、 fully automatic washing machine control scheme is pro- posed based on PLC.And a demonstration program, according to the principle of the washing machine.Design processes and procedures, buttons, and other input /output points to control automated washing machine in the laundry process.Since the was

4、hi- ng, drainage, dewatering time count by the timer within the PLC control, so long as the change timer parameters can change over time. With a high degree of intelligence, safe, reliable, convenient and flexible features.Key words: PLC; full automatic washing machine; button目 錄第1章 引 言1第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

5、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82.5 程序梯形圖10結(jié) 論17設(shè)計總結(jié)18致謝19參考文獻(xiàn)20附錄一 主程序語句表21附錄二 洗滌子程序24附錄三 強洗標(biāo)準(zhǔn)洗子程序25第1章 引 言這次設(shè)計是畢業(yè)前最后一次課程設(shè)計，也是為做畢業(yè)做鋪墊吧，通過這次設(shè)計，將所學(xué)的東西融會貫通。這篇設(shè)計論文是以西門子S7-200為主要載體，結(jié)合他對應(yīng)的編程軟件來對全自動洗衣機的控制進(jìn)行編程，雖然沒有具體的見到他的硬件，但是也對這樣一個程序?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，

6、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S7-200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(jìn)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(yán)重浪費。為了改變

7、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(jìn)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(jìn)行程序的設(shè)計；暫停2秒暫停3秒滿5次?嗎？滿3次?嗎？排水，直至水排空甩干

8、10秒報警提示5秒停機洗衣機洗滌過程進(jìn)水，到達(dá)規(guī)定水位，開始洗滌是強洗嗎?嗎？電機正轉(zhuǎn)8秒電機正轉(zhuǎn)2秒暫停2秒暫停3秒電機反轉(zhuǎn)8秒電機反轉(zhuǎn)3秒YNYYNN2.1全自動洗衣機的洗滌動作程流程圖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)，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（強洗或是標(biāo)準(zhǔn)）、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

9、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）檢測洗衣的方式：強洗或者是弱洗的選擇。（2）檢測洗衣時的水位：高水位或者是低水位的選擇。（3）檢測進(jìn)水是否到了需要的水位，即進(jìn)水是否完成。（4）檢測排水是否已經(jīng)完成。2. 控制功能（1）控制進(jìn)水、洗滌、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(zhǔn)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

10、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7個數(shù)字量輸入，10個數(shù)字量輸出，共需17點I/O,根據(jù)I/O點數(shù)及程序容量，選擇了CPU224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，在用戶在洗衣機內(nèi)放入衣服，且已經(jīng)準(zhǔn)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

11、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。強洗標(biāo)準(zhǔn)洗滌開關(guān)用來設(shè)置洗衣機洗衣服的模式，當(dāng)選擇強洗時，洗衣機自動按照強洗模式洗衣服。反之則相反，選擇標(biāo)準(zhǔn)洗模式。需要說明的是，標(biāo)準(zhǔn)模式與強洗模式的 選擇必須在用戶一開始洗衣之前完成。高水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經(jīng)達(dá)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(dá)到了低水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測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

12、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(jìn)水電磁閥用來控制洗衣機的進(jìn)水。當(dāng)然洗衣機需要外界進(jìn)水時，PLC主機發(fā)出控制信號，進(jìn)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(dá)到了設(shè)定的水位時，PLC主機發(fā)出信號自動關(guān)閉進(jìn)水電池閥，同時控制洗衣機進(jìn)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(jìn)行。電機反轉(zhuǎn)接觸器用于PLC主機控制洗衣機電機的反轉(zhuǎn)?？梢灾苯佑肞LC主機的數(shù)字量

13、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(jìn)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(jìn)行排水。洗衣機洗衣服的最后一道工序就是對衣服進(jìn)行脫水，脫水電磁離合器正是用于PLC主機控制洗衣機進(jìn)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(dá)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

14、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(jìn)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、標(biāo)準(zhǔn)強洗模式按鈕、高水位探測器、低水位探測器，零水位探測器一共7點；輸出點包括進(jìn)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、蜂鳴器接觸器和四個指示燈接觸器一共10點。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CPU224型的PLC，可以滿足使用需求。它的主要特點

15、是：14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點。13KB的程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6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)方向只需在電路中串聯(lián)一個電容以改變相位差。，達(dá)到控制電機正反轉(zhuǎn)的目的。如圖2.2為主電路電機正反轉(zhuǎn)的控制線路 圖2.2 電機正反轉(zhuǎn)控制圖

16、中控制“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”功能為控制電動機電源方向的兩個繼電器KM2,KM3，它們的線圈分別與PLC的輸出端“KM2”“KM3”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2.1 全自動洗衣機plc主機的I/O地址分配信號名稱電路器件地址編號說明輸入信號啟動按鈕SB1I0.0啟動洗衣機停止按鈕SB2I0.1停止洗衣機高低水位選擇按鈕SB3I0.2高低水位選擇洗滌模式選擇按鈕SB4I0.3洗滌模式選擇高水位探測ST3I0.4高水位檢測低水位探測ST2I0.5低水位檢測零水位探測ST1I0.6零水位檢測輸出信

17、號進(jìn)水電磁閥KM1Q0.0進(jìn)水控制電機正轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1電機正轉(zhuǎn)控制電機反轉(zhuǎn)接觸器KM3Q0.2電機反轉(zhuǎn)控制排水離合器KM4Q0.3排水控制脫水離合器KM5Q0.4脫水控制蜂鳴器KM6Q0.5聲音提示進(jìn)水指示燈KM7Q0.6進(jìn)水提示洗滌指示燈KM8Q1.0洗滌提示排水指示燈KM9Q1.1排水提示脫水指示燈KM10Q1.2脫水提示表2.2 全自動洗衣機中plc主機中輔助繼電器分配名稱地址名稱地址啟動 停止M0.0電機正轉(zhuǎn)計時10sM1.2高水位M0.1電機反轉(zhuǎn)計時8sM1.3低水位M0.2電機反轉(zhuǎn)計時2sM1.4強洗模式M0.3零水位探測M1.5標(biāo)準(zhǔn)洗滌模式M0.4停止計時器2sM1.6蜂

18、鳴器M0.5停止計時器3sM1.7洗滌高水位檢測M0.6電機正轉(zhuǎn)計時器8sM2.0洗滌低水位檢測M0.7停止計時器5sM2.1洗滌完成M1.0停止計時器（2s）2M2.2點擊正轉(zhuǎn)計時2sM1.1停止計時器（3s）2M2.32.4 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接線圖圖2.3 洗衣機PLC IO接線圖 2.5 程序梯形圖一.主程序梯形圖 主程序根據(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，三對于洗滌模式的選擇，四在實現(xiàn)以上要求之后，通過程序的控制，實現(xiàn)進(jìn)水，排水，洗滌，脫水四個主要功能，同時達(dá)到在各個過

19、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(dá)到通過蜂鳴器報警提示的功能.如圖2.3圖2.3 主程序梯形圖二洗滌子程序梯形圖洗滌子程序，主要進(jìn)行強洗或標(biāo)準(zhǔn)洗滌循環(huán)模式的選擇.如圖2.4圖2.4 洗滌子程序梯形圖三. 強洗子程序梯形圖該程序段主要實現(xiàn)的功能是，在選擇該程序段工作后，實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)洗滌8秒，停止2秒，電機反轉(zhuǎn)洗滌8秒，停止2秒.如圖2.5圖2.5 強洗子程序梯形圖四.標(biāo)準(zhǔn)洗滌子程序梯形圖 該程序段主要實現(xiàn)的功能是在選擇該程序段工作后達(dá)到電機正轉(zhuǎn)洗滌2秒，暫停3秒，電機反轉(zhuǎn)洗滌2秒，暫停3秒的功能。如圖2.6圖2.6 標(biāo)準(zhǔn)洗滌子程序梯形圖注 附錄一、二、三分

20、別為主程序、洗滌子程序和強洗標(biāo)準(zhǔn)洗滌子程序語句表。結(jié) 論 此PLC控制程序可以實現(xiàn)，洗衣機的進(jìn)水，排水，分別有進(jìn)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(jìn)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ST3，低水位限位檢測ST2，零水位限位檢測ST1，來檢測水位的高度位置，水位選擇有一個按鈕完成。洗滌方式選擇也喲一個按鈕完成，用四個LED發(fā)光二極管來只是當(dāng)前的工況狀態(tài)。等一系列的要求可以實現(xiàn)。設(shè)計總結(jié)通過這次課程設(shè)計不僅使我對于機電傳動控制這門課進(jìn)行了一次綜合性的復(fù)習(xí)，同時還讓我學(xué)到了很多東西，比如說

21、當(dāng)自己真正的想要把事情做好的時候，才會發(fā)現(xiàn)自己平時很容易忽略的東西有很多，才會真正的去發(fā)現(xiàn)一些從未注意的東西，比如，在這次的課程設(shè)計中，我就發(fā)現(xiàn)word其實并不是像我以前想的那么不人性化，因為自己以前從來沒有注意這些細(xì)節(jié)的內(nèi)容所以才會以為有那么多的不順手的地方。對于這次的課程設(shè)計，對于PLC的設(shè)計使我對于電路的控制有了更加具體話的了解，像洗衣機，電梯，各種設(shè)備都可以用PLC進(jìn)行控制設(shè)計，生活中有那么多的電器可以用他它來進(jìn)行控制，這讓我看到了我們現(xiàn)在學(xué)習(xí)的東西并非是一無是處，他都將會在社會中有所作為的。致謝經(jīng)過幾個月的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計已經(jīng)接近尾聲。作為一個自考本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)

22、驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)教師的的督促指導(dǎo)，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。在這里首先要感謝我的論文指導(dǎo)老師王皚軍老師。王皚軍老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我細(xì)心的指導(dǎo)。除了敬佩王皚軍老師的專業(yè)水平外，他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在論文即將完成之際，還要感謝大學(xué)期間所有的老師，是在他們的教誨下，我喜歡上了機電設(shè)備與管理專業(yè)，掌握了堅實的專業(yè)知識基礎(chǔ)，為我以后的揚帆遠(yuǎn)航注入了動力。謝謝！參考文獻(xiàn)1 王宗才. 機電傳動與控

23、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.2004.3 胡學(xué)林. 電氣控制及PLC. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1997.4 廖常初. PLC編程及應(yīng)用. 北京：機械出版社，2002.5羅偉.鄧木生.PLC與電氣控制.北京：中國電力出版社，2005.6 馬光.全自動洗衣機中的傳感器J.北京:家用電器,1999.7 孫振強.可編程控制器原理及應(yīng)用教程.北京：清華大學(xué)出版社.2003.8 劉子林.電機與電氣控制M.北京:電子工業(yè)出版社,2003.9 程周.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,2003.10 蔣金周.全自動洗

24、衣機的PC智能控制J.機電一體化,2004.附錄一 主程序語句表Network 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD SM0.1= Q0.0= M0.0R T37, 1Network 2 / 啟動停止LD I0.0O M0.0AN I0.1AN T38= M0.0Network 3 / 高水位選擇LD I0.2O M0.1A M0.0AN M0.2= M0.1Network 4 / 低水位選擇LDN I0.2A M0.0AN M0.1= M0.2Network 5 / 強洗LD I0.3O M0.3A M0.0AN M0.4= M0.3Network 6 / 標(biāo)準(zhǔn)洗LDN I0.3A M0.0AN M0.3= M0.4Network 7 LD I0.4O M0.6A M0.0A M0.1= M0.6Network 8 LD I0.5O M0.7A M0.0A M0.2= M0.7Network 9 LD SM0.0O Q0.0LD M0.1AN M0.6LDN M0.7A M0.2OLDALDA M0.0= Q0.0= Q0.6Network 10 / 洗滌LD M0.0CALL SBR0= Q0.7Network 11 / 排水L