中北大学 课程设计 终稿

中北大学

课程设计说明书

学生姓名：学号：1102044134

学院：机械与动力工程学院

专业：机械电子工程

题目：全自动洗衣机PLC控制系统设计

指导教师：原霞职称: 副教授

2015年 1 月 30 日

中北大学

课程设计任务书

2014/2015 学年第一学期

学院：机械与动力工程学院

专业：机械电子工程

学生姓名：学号：1102044134课程设计题目：全自动洗衣机PLC控制系统设计

起迄日期：2015年1月19日～1月30日

课程设计地点：瑞学楼408

指导教师：原霞

专业负责人：赵俊生

下达任务书日期: 2015 年 1 月13日

．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：试设计全自动洗衣机PLC控制系统

（1）按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高（中、低）水位，关水

（2）2s后开始洗涤

（3）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s

（4）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s

（5）开始清洗，重复（2）～（5），清洗两遍

（6）清洗完成，报警3s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）

．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：

1.完成PLC电气控制原理设计（原理图）；

2崔坚.TIA博途软件——STEP7 V11编程指南.北京：机械工业出版社，2012

3罗圣国，吴宗泽.机械设计课程设计手册（第三版）.北京：高等教育出版社，2010.

4向晓汉.S7-200PLC基础及工程应用.北京：机械工业出版社，2014.

5廖常初.PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2014.

6杨运强，阎绍泽，王仪明，于翔.北京：冶金工业出版社，2014.

．设计成果形式及要求：

课程设计说明书（附程序及相关图表）

．工作计划及进度：

2015年1月19日~ 1月20 日查阅相关书籍资料；

1月21日~ 1月22日理论分析与验证；

目录

第一章概述 (1)

1.1 PLC的特点 (1)

1.2 洗衣机的发展史 (2)

第二章任务和控制要求描述 (2)

第三章全自动洗衣机PLC电气控制原理设计 (3)

3.1 全自动洗衣机的工作原理 (3)

3.2 系统控制主电路 (4)

3.3 I/O地址分配 (4)

3.4 控制原理设计 (6)

第四章源程序设计 (8)

总结体会 (17)

参考文献 (18)

第一章概述

1.1 PLC的特点

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。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

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。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

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。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

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

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。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。

1.2洗衣机的发展趋势

随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用电器产品。

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，可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，具有可靠性高，控制功能强，使用灵活方便等优点。特别是由PLC实现的控制系统，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活等，并且有完善的自诊断和显示功能，维修工作极为简单。本次设计利用西门子S7—200PLC控制全自动洗衣机，实现了洗衣机的全自动注水、洗涤、排水、脱水、门开关保护、检测水位高中低、工作状态显示、显示洗涤剩余时间、完成报警等一系列功能。

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，通过电控系统使进水阀打开，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、中、低浮球水位开关分别用来检测高、中、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。按下停止按钮洗衣机停止自动运行，需手动来完成排水、脱水。排水按钮用来实现手动排水。脱水按钮实现手动脱水。

第二章任务描述和控制要求描述

该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、进排水电磁阀控制、脱水、门开关保护、检测水位高低、工作状态显示、显示洗涤剩余时间、完成报警等一系列工作，研究的具体内容包括：

1.按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高（中、低）水位，关水