PLC课设全自动洗衣机控制系统设计

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1、电气限制与可编程限制器课程设计说明书题目： 全自动洗衣机限制系统设计 目 录1 系统的工艺与要求1 1.1 系统的运行工艺11.2 系统的功能要求22 全自动洗衣机限制系统的整体设计22.1 全自动洗衣机系统组成2洗涤脱水系统2排水和进水系统3电动机与传动系统32.2 全自动洗衣机系统概述3 2.3限制系统的结构4 2.4限制系统原理43 PLC限制系统的硬件设计5 3.1 PLC的选型、I/O扩展模块的选择53.2 PLC限制系统的I/O资源安排表73.3PLC限制系统的外部接续图84 PLC限制系统的软件设计94.1 限制系统的梯形图设计94.2限制系统的PLC软件程序125 程序限制过程

2、说明136 程序调试137课程设计小结15参考文献161 系统的工艺与要求1.1 系统的运行工艺波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安装的。外桶固定，作为盛水用，内桶可以旋转，作为脱水（甩干）用。内桶的四周有很多小孔，使内、外涌的水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀限制。进水时，限制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，限制系统使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁离合器来限制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向

3、旋转，进行甩干（此时波轮不转）。水位凹凸分别由凹凸水位开关进行检测。启动按钮用来启动洗衣机工作。进水阀起动按钮停止按钮排水按钮上水位开关下水位开关排水阀单相电动机泼轮外桶内桶蜂鸣器图1 洗衣机工作示意图1.2 系统的功能要求起动时，首先进水，到高水位时停止进水，起先洗涤。正转洗涤15s，暂停3s后反转洗涤15s，暂停3s后再正转洗涤，如此反复30次。洗涤结束后，起先排水，当水位下降到低水位时，进行脱水（同时排水），脱水时间为10s。这样完成依次从进水到脱水的大循环过程。经过3次大循环后（第2、3次为漂洗），进行洗衣完成报警，报警10s后结束全过程，自动停机。在洗涤过程中，按下停止按钮。洗衣机停

4、止工作。在洗衣机停止工作时，按下排水按钮，洗衣机排水电磁阀得电排水，当水位下降到低水位开关时，排水电磁阀失电停止排水。I/O设备与I/O点安排如表所示。表1：I/O设备与I/O点安排如表输入元件输入点编号输出元件输出点编号起动按钮X0进水电磁阀Y0停止按钮X1电机正转限制Y1排水按钮X2电机反转限制Y2高水位开关X3排水电磁阀Y3低水位开关X4脱水电磁离合器Y4报警蜂鸣器Y52 全自动洗衣机限制系统的整体设计2.1 全自动洗衣机系统组成洗涤脱水系统它主要有盛水桶，洗涤桶和波轮组成。盛水桶又称为外桶，主要用来盛放洗涤液。盛水桶固定在钢制底板上，通过4根吊杆悬挂在洗衣机箱体上。电动机，离合器，排水

5、阀等部件都装在桶底下面。洗涤桶又称为脱水桶或者离心桶，也称为内桶，它的主要功能是用来盛放衣物，在洗涤或漂洗时协作波轮完成洗涤或漂洗功能，在脱水时便成为离心式的脱水桶。波轮是全自动洗衣机中对衣物产朝气械作用的主要部件。按波轮的形态来分，基本上有小波轮（直径在160mm左右）的涡卷式水流和大波轮（直径在300mm左右）新水流两类。排水和进水系统波轮式全自动洗衣机的进排水系统都采纳了电磁阀限制。为了对桶内的水位进行检测和限制，洗衣机上都安装有水位限制器（水位开关）。波轮式全自动套桶洗衣机运用最多的水位开关是空气压力式开关，主要有气压传感器装置，限制装置与电触点开关3部分组成，用来监视水位的凹凸。此外

6、电磁阀分进水和排水电磁阀，进水电磁阀是洗衣机上的自动进水开关，它受水位开关动断触点的限制。而排水电磁阀是全自动洗衣机上的自动排水装置，同时还起变更离合器工作状态。进水、排水电磁阀是采纳电流流过线圈形成磁场的原理，洗衣机电磁阀在进，排水时运用，220V沟通电压与电磁阀线圈接通，形成磁场，电磁线圈吸合。自动打开香蕉阀门，洗衣机里的水就顺着管道流出去了。断电后，电磁阀线圈失去电流，磁场消逝，电磁铁松开，橡胶阀门自动关闭，洗衣机里的水就流不出去了。电动机与传动系统波轮式全自动套桶洗衣机的电动机与传动系统主要由电动机和离合器组成，离合器又有一般离合器和减速离合器两种。其中一般离合器用在采纳小波轮的套桶洗

7、衣机上，这种洗衣机在洗涤或者漂洗时波轮的转速和脱水时离心桶的转速相同，目前各种大波轮新水流套桶洗衣机普遍采纳减速离合器，它在洗涤，漂洗时波轮的转速较慢，而脱水时离心桶的转速较快。电动机同时作为洗涤和脱水时的动力源，普遍采纳主，副绕组完全对称的电容式电动机。2.2 全自动洗衣机系统概述全自动洗衣机采纳PLC限制系统将大大提高工作效率和适应工作环境的实力。在全自动衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心限制系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对困难，编写洗涤、脱水程序相对困难；其次，在设计限制系统硬件时要有多种电路爱护装置，如电流爱护、电压爱护、过载爱护、过热爱护与欠压爱护等等 这样增加了硬

8、件的困难性，隐含较高的故障率无形地增加了修理成本费用，在各种限制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和爱护电路以与通讯联网功能。因此在运用中，PLC的硬件也相对简洁，提高限制系统的牢靠性。另外它的编程语言也相对简洁。限制系统硬件组成框图如图2所示：图2 全自动洗衣机限制系统硬件组成框图2.3限制系统的结构波轮式全自动洗衣机的电气限制系统由于洗衣机型号的不同而不尽相同，但电气限制系统主要有程序限制器，电动机，进水电磁阀，排水电磁阀，水位开关，平安开关与各种功能选择开关等组成的，限制的基本原理也都一样。全自动洗衣机能实现洗衣的自动化，整个洗衣过程都是在程

9、序限制器的“指挥”下进行的。如把离合器比作全自动套桶洗衣机的心脏，则程序限制器就是全自动洗衣机的“大脑”。2.4限制系统原理程序限制器中存储着多种程序，一旦通过选择开关选好某种程序后，程序限制器便按这种程序自动实施对电动机，进水和排水电磁阀的限制。平安开关又称为盖开关，在洗衣机运行过程中起平安爱护作用，它的功能为：在洗衣机工作时误开盖，平安开关便会切断电动机电源，自动中断程序；在脱水过程中如桶内衣物摆放不匀称而产生大幅度振动时，平安开关自动中断脱水过程，启动蜂鸣器。依据采纳的程序限制器的不同，波轮式全自动套桶洗衣机的电气限制电路可分为电动机驱动式程序限制器和单片机式程序限制器电路。3 PLC限

10、制系统的硬件设计3.1 PLC的选型、I/O扩展模块的选择可编程逻辑限制器，它采纳一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、依次限制、定时、计数与算术操作等面对用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出限制各种类型的机械或生产过程。I/O点数是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数既可使系统满意限制要求，又可使系统总投资最低。PLC的输入输出总点数和种类应依据被控对象所需限制的模拟量、开关量、输入输出设备状况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上20%30%的备用量。该系统有12个数字输入点6个数字输出点，PLC常用的

11、内存有EPROM、EEPROM和带锂电池供电的RAM。一般微型和小型PLC的存储容量是固定的，介于12KB之间。用户应用程序占用多少内存与很多因素有关，如I/O点数、限制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略地估算。依据阅历，每个I/O点与有关功能元件占用的内存量大致如下：开关量输入元件：1020B/点开关量输出元件：510B/点定时器/计数器：2B/个模拟量：100150B/个通信接口：一个接口一般须要300B以上依据上面算出的总字节数再考虑增加25%左右的备用量，就可估算出用户程序所需的内存容量，从而选择合适的PLC内存。该系统有17个数字输入点13个数字输出点，需内存4

12、00B，有定时器6个，计时器2个，需内存16B，考虑余量后须要内存520B。PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些PLC还可扩展各种特别功能模块，如通信模块、位置限制模块等，选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应，PLC的处理速度应满意实时限制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机限制所要求的限制功能简洁，小型PLC就能满意要求了。该限制系统CPU模块可采纳CPU-224（AC/DC/继电器）模块，它可限制整个系统依据限制要求有条不紊地进行。任何一种限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

13、质量。因此，在设计PLC限制系统时，应遵循以下基本原则：充分发挥PLC的功能，最大限度地满意被控对象的限制要求，是设计PLC限制系统的首要前提，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化现场进行调查探讨，收集限制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要留意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密协作，拟定限制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。保证PLC限制系统能够长期平安、牢靠、稳定运行，是设计限制系统的重要原则。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，以确保限制系统平安牢靠。例如：应当保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且

14、在非正常状况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。 一个新的限制工程当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，在满意限制要求的前提下，一方面要留意不断地扩大工程的效益，另一方面也要留意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应当使限制系统简洁、经济，而且要使限制系统的运用和维护便利、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。由于技术的不断发展，限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限制系统发展和完善的须要。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，以满意

15、今后生产的发展和工艺的改进。综上所述此次设计选用西门子S7-200型PLC。3.2 PLC限制系统的I/O资源安排表依据设计要求可以算出PLC的I/O安排表以与定时器计数器安排：表2：全自动洗衣机I/O安排表输入输出名称符号地址名称符号地址启动按钮SB10。00进水电阀YV1100。00停止按钮SB20。01排水电阀YV2100。01高水位开关SQ10。02电机正传接触器KM1100。02低水位开关SQ20。03电机反转接触器KM2100。03手动排水按钮SB30。04脱水电机TS100。04手动脱水按钮SB40。05报警器KM3100。05平安盖开关SQ50。06协助继电器200。00表3：

16、全自动洗衣机定时器、计数器安排表名称编号功能值定时器T0000正转洗涤定时15sT0001反转洗涤定时15sT0002正洗暂停定时3sT0003反转暂停定时3sT0004脱水定时10sT0005报警定时10s计数器C0000小循环计数3次C0001大循环计数3次3.3 PLC限制系统的外部接续图在图中ST4为高水位传感器，ST5为中水位传感器，ST6为低水位传感器，ST7位水排尽传感器，当选择好水位后，YV1打开起先进水，当水位到达相应水位时，相应的传感器送出ON信号否则为OFF，只有当水上升到与选择水位相开关一样时，YV1关闭停止进水，起先洗衣。全自动洗衣机工作原理：全自动洗衣机的洗衣桶(外

17、桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水(甩水)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水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电动限制系统，使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、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，由洗涤电动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。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水与报警。排水按钮用来实现手动排水。依据上面得出

18、的I/O安排表我可以绘制出PLC外部接线图，如图3所示：图3 全自动洗衣机限制系统外部接线图4 PLC限制系统的软件设计4.1 限制系统的梯形图设计依据上面的限制系统依次功能图、PLC通道安排表、定时器、计数器通道安排表、PLC电路图以与全自动洗衣机的限制要求可以作出限制系统的梯形图来，如图4、5、6、7所示：图4 全自动洗衣机限制系统梯形图（1）图5 全自动洗衣机限制系统梯形图（2）图6 全自动洗衣机限制系统梯形图（3）图7 全自动洗衣机限制系统梯形图（4）4.2 限制系统的PLC软件程序依据上表和图可以得出全自动洗衣机的程序语句表。如图8所示：图8 全自动洗衣机限制系统程序语句表5 程序限

19、制过程说明按下启动按钮SB1，协助线圈得电，协助线圈常开触点闭合进行自锁。同时进水电磁阀得电，洗衣机起先进水，进水电磁阀的常开触点闭合进行自锁。当水位达到高水位传感器指定水位时，高水位开关断开，进水停止。同时干水位传感器的常开触点合上洗衣机的正转电机KM1得电正转，同时正转洗涤定时器TIM起先计时。进过15s，正转洗涤定时器的常闭触点断开，正转电机停止，同时接通正转电机的暂停定时器TIM。暂停3s，正转暂停定时器的常开触点合上接通洗衣机的反转电机KM2，同时进行自锁和接通反转电机的定时器TIM。经过15s，接通反转电机暂停定时器TIM，暂停3s后反转电机暂停定时器断开，同时接通正转电机，以此循

20、环进行3次。此时洗衣机正反转小循环计数器得电接通排水电磁阀，洗衣机起先排水，当水位达到低水位传感器的指定水位时，低水位开关SQ2常开闭合同时接通脱水器，此时脱水器定时器接通起先定时，经过10s，脱水定时器的常开触点闭合又接通进水电磁阀，又从头起先进水洗涤。如此大循环反复3次，脱水大循环计数器接通报警器KM，报警器的常开触点合上，使报警定时器得电，同时自锁。10s后报警定时器的常闭触点断开报警停止。洗衣机完成全部过程。假如在洗衣过程中出现故障只要按下停止按钮SB2全部过程将停止。按下手动排水SB3将立行排水，按下手动脱水SB4将立行脱水。6 程序调试前面我已经进行了全自动洗衣机的整体简介，PLC

21、的基本学问和在本课题中的运用，接着我 写出了核心部分，洗衣机系统的设计包括硬件设计和软件设计。最终就是PLC设计的最终步骤系统的检测与调试。大体思路流程如下：1、硬件调试：硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。（1）静态调试 静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。 第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。 其次步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。 第三步：加电检测。给板加电，检测全部的插座或是器件的电源端是否符合要求的值 第

22、四步：联机检查。因为只有用可编程限制器开发系统才能完成对用户系统的调试。 （2）动态调试 动态调试是在用户系统工作的状况下发觉和解除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近与远、由分到合。 由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的元器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能与各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试即告完成。 由近与远是将信号流经的各元器件依据距离可编程逻辑限制器的距离进行由近与远地分层，

23、然后分层调试。调试时，仍采纳去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。2、软件调试： 软件调试是通过对用户程序的汇编、连接、执行来发觉程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以解除订正的过程。程序调试后，查看程序是否有逻辑的错误。假如出现故障，应返回编程环境，检查梯形图的错误并修改程序再进行调试，如此反复直到调试胜利。7课程设计小结高校生课程设计是培育我们学生综合运用所学的学问，发觉，提出，分析和解决实际问题，熬炼实践实力的重要环节，是对学生实际工作实力的详细训练和考察过程。随着科学技术发展的日新日异，PLC已经成为当今空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的高校

24、来说驾驭PLC的开发技术是特别重要的。回顾起此次的设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在作设计的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的学问，而且学到了很多在书本上所没有学到过的学问。通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论学问是远远不够的，只有把所学的理论学问与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手实力和独立思索的实力。在设计的过程中可以说得是困难重重，这终归第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题。完成这次设计我付出了不少的汗水，也花了不少的时间，不过完成后我有一种骄傲

25、感、成就感。我历经挫折、艰辛寻师翻书，重复再重复的更改，最终出炉就是最完备的。这一路走来回头看看是多么的骄傲。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学沟通阅历和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少学问，也经验了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了很多东西，也培育了我独立工作的实力，树立了对自己工作实力的信念，信任会对今后的学习工作生活有特别重要的影响。而且大大提高了动手的实力，使我充分体会到了在创建过程中探究的艰难和胜利时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次设计的最大收获和财宝，使我终身受益。参考文献1 王阿根 电气可编程限制原理与应用，清华

26、高校出版社2 马小军 束长宝 王阿根编可编程限制器与其应用东南高校出版社3 钟肇新 范建东编著，可编程限制器原理（第3版），华南理工高校出版社4 郁汉琪 电气限制与可编程限制器应用技术东南高校出版社5 李国厚 PLC原理与应用设计.化学工业出版社，20236 潘海燕 波轮式全自动洗衣机的单片限制J.电子世界，20237 吴存宏 浅谈PLC在全自动洗衣机中运用J.设计与开发，19998 王玉梅 全自动洗衣机的模糊限制系统J.潍坊学院学报，20009 余剑生 基于模糊限制的智能洗衣机的程序限制系统J，202310 周德林 电脑的程序限制系统.家用电器，202311 荣俊昌 全自动洗衣机原理与修理.高等教化出版社，199812 钱如竹 快修家用洗衣机.北京：人民邮电出版社，202313 邱士安 机电一体化技术.西安电子科技高校出版社，199714 赵雅君 家用电器中的自动限制系统M北京：中国轻工业出版社，199615 倪远平 模糊限制器的硬件电路实现J电工技术，1998