课程设计（论文）基于PLC全自动洗衣机控制.doc

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1、沈阳航空航天大学课 程 设 计（论文）题目 全自动洗衣机PLC控制（二）班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 目 录0. 前言11.总体方案设计22.自动洗衣机控制PLC程序设计32.1IO口的分配与编码32.2PLC程序设计总体流程32.3PLC程序的编写53.组态王监控画面设计133.1组态王的介绍133.2数据变量定义143.3组态画面建立144.课设小结与体会14参考文献15附录I 元件清单16附清单录 II 源程序17全自动洗衣机PLC控制（二）王宇熙 沈阳航空航天大学自动化学院摘要：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

2、全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。本文首先介绍了洗衣机的发展，然后重点介绍了洗衣机的设计，对程序流程图及编程软件进行了说明，最后对系统进行了仿真。本次设计采用步进顺控指令编程，根据工艺要求编程简单、可允许双线圈使用，PLC采样按钮及限位开关外部输入信号的变化，执行相应的程序，然后输出控制电机正反转及脱水处理。最后就本课题所做的工作进行了总结，并对进一步的研究提出了自己的看法。本次设计的全自动洗衣机工艺要求有待改善，不可以单独脱水及洗衣时间的设置；由于时间有限，没做进一步的改善。基于全自动洗衣机在日常生活中广泛运用，本设计具有广泛的推广价值。关键字：PLC控制；自动化；定时功能 0. 前言

3、自动洗衣机就是将洗衣的全过程设定好N个程序，洗衣时选择其中一个程序，打开水龙头和启动洗衣机后洗衣服的过程就会自动完成。最后，洗完衣服时会有报警。世界上第一台洗衣机于1858年诞生，但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国发明了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。1910年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，美国改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式

4、，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。1932年，美国研制成功第一台前装式滚筒洗衣机。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。90年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。PLC可控制编程器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计的，它采用一类可编程存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生

5、产产品。PLC是基于电子计算机，切适用于工业现场的电控制器，它源于继电控制装置，但它不想继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行于存储于PLC内存中的程序，进行入出信息交换实现控制。PLC基于电子计算机，但不等同于普通计算机，普通计算机们进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以，而PLC还要考虑信息如初的可靠性，实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么是适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。1. 总体方案设计图1 全自动洗衣机外形结构图本次课程设计硬件电路所采用的是西门子S7-200系列PLC控制，通过按下开始按钮，往洗衣机中注水，通过传感器分

6、辨出不同水位，不同的水位对应不同的工作方式，当用户选择洗涤时，自动洗衣机应自动选择高水位，通过PLC内部程序控制电机正转反转进行洗涤，并如此反复的循环，指导进行到六次的时候，系统内部自动跳入脱洗程序。自动洗衣机自行进行排水和脱水。当清洗和脱水完成时，PLC内部设有自动报警程序，当报警程序运行5秒的时候系统停止运行。其中，在工作过程中如按下停止按钮，可进行手动排水和手动脱水两步操作。软件方面，通过工业组态王软件，对操作系统仿真，通过上位机对系统的各个工作部分进行实时仿真和实时监控。本次课程设计的主要程序包括进水，洗涤，排水，脱水排水，报警，停机，几大子程序的设计。2. 自动洗衣机控制PLC程序设

7、计2.1 IO口的分配与编码分析PLC的和输入与输出信号，在满足控制要求的前提下，要尽量减少占用的PLC的IO口的点，由系统的控制要求可知道，系统的输入点包括为启动，停止，高水位，中水位，低水位，手动排水，手动脱水，低水位检测，排空检测，高水位检测，低水位检测。有控制要求可见，系统的输出点包括为启动洗衣机，进水阀，正转及脱水，反转，排水，报警。依照要求的设计，入表1和表2所示如下名称符号地址启动按钮SB1I0.0停止按钮SB2I0.1高水位按钮SB3I0.2中水位按钮SB4I0.3低水位按钮SB5I0.4排空检测开关ST1I0.5高水位检测开关ST2I0.6中水位检测开关ST3I0.7低水位检

8、测开关ST4I1.0手动排水按钮SB6I1.1手动脱水按钮SB7I1.2表1 输入地址分配表名称符号地址启动指令J1Q0.0进水阀指令J2Q0.1正转及脱水J3Q0.2反转J4Q0.3排水J5Q0.4报警HAQ0.5高水位检测指令HL1Q0.6中水位检测指令HL2Q0.7低水位检测指令HL3Q1.0表2 输出地址分配表2.2 PLC程序设计总体流程 PLC总体设计流程图如图2所示起动进水水满 N Y停止进水 1秒后洗涤正转30S N Y暂停2S洗涤反转 30S N Y 暂停2S洗6次 N Y排水脱水30S NY脱水2次 NY停机报警图2 PLC总体设计流程图2.3 PLC程序的编写（1） 启动

9、全自动洗衣机 Q0.0是启动输出，M0.1是启动辅助继电器，当洗衣机的启动按钮按下时，Q0.0和M0.1得电。它的指令程序为：Network 1 开始洗涤LD I0.0O M0.1AN C2AN I0.1= M0.1= Q0.0 所对应的梯形图如图3所示图3 启动指令梯形图（2）进水阀的控制 洗衣机启动后，再按下水位选择开关，进水电磁阀得电，洗衣机开始进水。当所选择水位的限位开关动作后,进水电磁阀释放，洗衣机停止进水。它的指令程序为：Network 2 进水阀控制LD M0.1EULD I0.5EUOLDO M0.3AN M0.2= M0.3Network 3LD I0.2AN I0.6LD

10、I0.3AN I0.7OLDLD I0.4AN I1.0OLDA M0.3= Q0.1Network 4LD Q0.1EDTON T37, +20Network 5LD T37O M0.2AN C1A M0.1= M0.2进水阀所对应的梯形图如图4所示图4 进水阀控制的梯形图（3）洗涤控制 当进水电磁阀释放1秒后，洗衣机开始洗涤。洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒，如此循环6次，总共384秒。它的指令程序为：Network 6 正转及脱水控制LD M0.2AN T38AN Q0.3A M0.1LD I0.5AN T40AN Q0.3A M0.1OLDLD I1.2AN M0.1

11、OLD= Q0.2Network 7LD M0.2AN T39TON T38, +300Network 8 反转控制LD T38AN T39AN I0.5A M0.1= Q0.3-Network 9LD Q0.3TON T39, +300Network 10LD T39EDLD T40EDCTU C1, +6洗涤控制所对应的梯形图如图5所示图5 洗涤控制的梯形图（4）出水阀控制 当洗涤循环6次结束后，排水电磁阀得电，洗衣机开始排水。它的指令程序为：Network 11 出水阀控制LD C1LD I1.1AN M0.1OLD= Q0.4出水阀控制所对应的梯形图如图6所示图6出水阀控制的梯形图（5

12、）脱水计时当排空检测限位开关动作后，开始30秒脱水。它的指令程序为：Network 12 脱水计时LD I0.5TON T40, +300脱水计时所对应的梯形图如图7所 图7 脱水计时的梯形图（6）清洗和漂洗计数 脱水结束后，洗衣机开始清洗，开始进水直到选择的水位，1秒钟后开始清洗。清洗时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒。循环6次后，开始排水，排空后脱水30秒。一共清洗2遍。它的指令程序为：Network 13 清洗和漂洗计数LD M0.2EDLDN M0.1CTU C2, +2清洗和漂洗计数所对应的梯形图如图8所示 图8 清洗和漂洗计数对应的梯形图（7）报警输出清洗完成后，报警5

13、秒并自动停机。它的指令程序为：Network 14 报警输出LD M0.1TOF T30, +50Network 15 LDN M0.1A T30= Q0.5报警输出所对应的输出如图9所示 图9 报警输出对应的梯形图（10）水位指示 显示全自动洗衣机的水位。它的指令程序为：Network 16 水位指示LD I0.6= Q0.6Network 17 LD I0.7= Q0.7Network 18LD I1.0= Q1.0水位指示所对应的梯形图如图10所示图10 水位指示对应的梯形图3. 组态王监控画面设计3.1 组态王的介绍组态王是一国产组态软件，它具有丰富的图案和图库开发工具，通过形象简单的

14、组态工作，即可构成所需的功能界面，它具有大量的设备驱动接口，支持国内主流的各种PLC，智能仪表和板卡和现场总线等工控产品。一种类似C语言的编程环境，便于建立命令语言文本，处理一些简单的算法和操作，内嵌许多控制函数，命令语言函数供用户调用，另外支持自定义函数。在数据变量的定义有主要特点：1.定义结构成员时可以定义基本属性，例如变量属性、报警属性和记录属性等。 2.定义结构变量时自动继承结构成员的属性。 3.结构变量可整体赋值。 4.结构变量可作为自定义函数的参数。 5.在数据词典中可以任意选择多个变量集中修改变量共有属性。 在windows的环境下，采用组态王软件开发上位机实时监控画面。3.2

15、数据变量定义首先应在组态王软件中新建工程并保存。1：单击文件菜单中“新建工程”选项，自动生成新建工程，将默认的工程名改为：“全自动洗衣机控制.MCG”。2：点击”保存”按钮,将文件保存,工程创建完成。数据变量的定义如下表3所示变量名称寄存器按键名称寄存器启动键I0.0启动停止Q0.0停止键I0.1正转Q0.1高水位I 0.2反转Q0.2低水位I0.3排水Q0.3脱水I 0.4脱水Q0.4排水I0.5警告Q0.5表3 数据变量的定义3.3 组态画面建立 图11 组态监控画面的建立及运行结果4. 课设小结与体会通过这次课程设计，我学习到了很多知识，尤其是对PLC的学习，在课设的过程中收集了各种资料

16、，使我对全自动洗衣机的工作流程有了进一步的了解，而且本次课程设计让我收获最大的是对西门子S7200系列PLC相关知识的理解。为我以后的工作和学习都有很大帮助，在本次课程设计的过程中自己也遇到了很多麻烦，有很多地方想不明白，编不出程序，例如水位监测时候的梯形图程序如何搭配。经过这次课程设计的学习使我加深了对PLC的认识。最后，感谢我们的课设老师张海军老师每天的耐心指导，帮助我解决了不少困难。使我在以后的学习中有很大的帮助。参考文献1 周怀军. S 7-200 PLC技术基础及应用. 北京: 中国电力出版社, 20112 龚仲华. S7-200系列PLC应用技术. 北京: 人民邮电出版社, 20113 朱文杰. S 7-200 PLC编程设计与案例分析. 北京: 机械工业出版社, 2010附录I 元件清单元件名称型号数量PLCS7-2001电脑1导线 若干附清单录 II 源程序