全自动洗衣机控制系统设计(三)

全自动洗衣机控制系统设计(三)

XXXXX学院

课程设计说明书设计题目:全自动洗衣机控制系统设计（三）

学生姓名： XXXXX

学号： XXXXX

专业班级： XXXXX

指导教师： XXXXX

2012年 12 月 08 日

内容摘要

本文介绍了采用可编程控制器（PLC）作为核心控制部件来控制在经过高低水位和强弱洗模式选择后，洗衣机的进水、洗涤、排水、脱水、报警等的全自动控制系统。文章介绍了洗衣机的结构，对全自动洗衣机的控制系统进行了分析，在此基础上提出了基于PLC的全自动洗衣机控制方案，并对方案进行了论证，根据洗衣机的工作原理，设计了流程图及程序梯形图，对按钮及其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于洗涤，排水，脱水的时间均由PLC内计计时器控制，所以只要改变计时器参数就可以改变时间。具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活等特点。

关键词：PLC；全自动洗衣机；按钮

目录

第1章引言 (1)

第2章系统总体方案设计 (2)

2.1控制系统流程图 (2)

2.2系统设计方案 (3)

2.3洗衣机硬件配置及组成原理 (3)

2.4 PLC接线图 (8)

2.5 程序梯形图 (9)

2.6 程序调试 (17)

2.7 程序语句表 (22)

结论 (28)

设计总结 (29)

谢辞 (30)

参考文献 (31)

第1章引言

全自动洗衣机是将洗衣机的全过程如进水、洗涤、排水、脱水、报警等过程预先写入N个程序，由程序来控制洗衣机的进水量、洗涤时间、循环次数、排水、脱水洗涤等，所有工作完成后有蜂鸣器报警提示。

根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器PLC来实现洗涤过程的控制。全自动洗衣机控制系统利用西门子S7-200系列PLC的特点，对按钮，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。由于每遍的洗涤，排水，脱水的时间由PLC内定时器和计数器控制，所以只要改变定时器和计数器参数就可以改变洗涤时间和循环次数。也可以把上面设定的程序时间定下来，作为固定程序使用,充分表现现代家电品的实用性。

在洗衣机控制方面，在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。而利用PLC控制的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制全自动洗衣机这个课题。

第2章系统总体方案设计

2.1控制系统流程图

如图2-1为全自动洗衣机的洗涤动作程流程图,根据控制流程图并按照设计任务书进行程序的设计；

图2-1全自动洗衣机的洗涤动作程流程图

2.2系统设计方案

通常地，人们采用洗衣机来洗衣服需要经历洗涤、漂洗、排水、脱水等4个环节，而在全自动洗衣机中，这样的一个过程全由PLC来完成。并且，全自动洗衣机需要其控制系统足够可靠，以避免洗衣机轻易出现故障。

全自动洗衣机的简单工作过程如图2.1所示。其中，洗衣的方式（强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在人们将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。并且是必须选择的洗衣参数。当选择了一种洗衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。

全自动洗衣机系统中，PLC主要完成以下功能：

1．检测功能

（1）检测洗衣的方式：强洗或者是弱洗的选择。

（2）检测洗衣时的水位：高水位或者是低水位的选择。

（3）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。

（4）检测排水是否已经完成。

2. 控制功能

（1）控制进水、洗涤、排水、脱水等洗衣机的动作。

（2）控制洗涤、脱水等的时间长短。

（3）控制洗涤的次数。

（4）控制在洗衣机完成一个动作后到下一个动作的准确转换。

（5）控制完成洗衣时的信号提示。

针对洗涤循环次数的控制有两种方案可供选择：

方案一、利用计数器来控制循环次数，每循环一次，计数器加1，达到设定值后执行下一个程序。

优缺点：思路简单，易于理解，但程序量稍大，易出错。

方案二、利用循环程序指令，调用强洗弱洗子程序，循环完成执行下一程序。

优缺点：优化程序结构，结构清晰，但在所下载模拟器中无法运行，调试。

方案选择：为加强常用计数器的运用熟练程度，并根据编者水平和无法调试的具体情况选择方案一为最终方案。

2.3洗衣机硬件配置及组成原理

根据控制流程图，来实现功能。选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣机的控制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自动洗衣机系统中总共有7个数字量输入，10个数字量输出，共需17点I/O,根据I/O点数及程序容量，选择了CPU224作为其主机。

启动按钮用来控制全自动洗衣机开始工作与否，一般地，在用户在洗衣机内放入衣服，且已经准备好开始洗衣服之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开始洗衣。

停止按钮用来控制运行中的全自动洗衣机停止工作与否。在洗衣服的过程中，用户需要停止洗衣机，就可以直接按下停止按钮，洗衣机即会停止工作。

高低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位高低，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统设定下的两个水位中的相对高一点的水位。反之则是低水位。

强洗标准洗涤开关用来设置洗衣机洗衣服的模式，当选择强洗时，洗衣机自动按照强洗模式洗衣服。反之则相反，选择标准洗模式。需要说明的是，标准模式与强洗模式的选择必须在用户一开始洗衣之前完成。

高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了高水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将高水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。

低水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了低水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将低水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。同样零水位探测器用来探测是否将水排干。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将零位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。

进水电磁阀用来控制洗衣机的进水。当然洗衣机需要外界进水时，PLC主机发出控制信号，进水电磁阀会打开，水自动从外界送入洗衣机筒内，当水已经达到了设定的水位时，PLC主机发出信号自动关闭进水电磁阀，同时控制洗衣机进入下一个洗衣步骤。

电机正转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的正转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机正转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。

电机反转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的反转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。

排水电磁阀用于PLC主机控制洗衣机机筒内的排放。选用数字式电磁阀，可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接到排水电磁阀，当洗衣机在完成洗衣或者漂洗