1、1电气控制与 PLC课程设计说明书题 目： 工业洗衣机控制系统设计 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成绩：指导老师签名：日期：2目 录1 引言.31.1 课题背景.32 设计任务 .32.1 自动洗衣机的工作原理 .32.2 自动洗衣机的控制要求 .52.3 自动洗衣机的工作流程图 .63 硬件电路设计 .63.1 器件选择 .73.2 自动洗衣机的基本结构 .73.3 自动洗衣机的硬件电路. 74 软件设计 .84.1 地址分配 .84.2 程序指令. 115 设计总结.18参考文献.1931 引言1.1 课题背景可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性
2、极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。该设计采用西门子公司的 STC-200 系列可编程控制器。 。我们在这里有必要详细介绍西门子的 STC-200 系列可编程控制器的性能指标，硬件组成和指令。PLC 的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的PLC 型号，然后进行资源配置，设计控制系统。该设计为全自动洗衣机的 PLC 控制，主要介绍了全自动洗衣机的工作原
3、理，控制系统的 PLC 的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统PLC 程序。最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的感谢。由于在设计过程中存在许多不足，希望老师同学指正。第二章 设计任务2.1 自动洗衣机的工作原理洗衣机的进水排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。洗涤正传、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。脱水时由脱水离合器合上，排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。水位超过上下限时进行报警。洗衣机在结构上主要有波轮式和滚筒式两类，本课程设计采用的是波轮式，波轮式洗衣机的特点：41） 水流方面。现在波轮式全自动洗衣机出现了一种新水流的形式。如LG
4、 的拳击棒，松下的双瀑布，荣事达的网络水流等都采用了这种水流。2） 程序控制器。新推出的波轮式全自动洗衣机均采用单片机程序控制器，原来的机械式程序控制器基本上已被淘汰。各厂家生产的各种型号的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣机中，单片机通过采集水位传感器，布量传感器，光传感器的信号以及电动机的转速，判断出衣物的质地，多少，赃物程度，从而自动调整对衣物进行合理的洗涤。3） 不锈钢内桶。波轮式洗衣机采用了不锈钢内桶，减小衣物和内桶壁摩擦力，从而减轻衣物的磨损。4） 同心洗。同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装，直接驱动。使洗涤和脱水时洗衣桶振动减小，噪声降低。5） 变频
5、波轮式洗衣机可以对不同质地的衣物自动选择不同的电动机转速，从而给不同质地的衣物以恰当的洗涤强度，在保证洗得干净的同时，也最大限度地降低衣物的磨损。同时还可以在脱水甩干时，由慢到快地启动，使衣物在桶内分布均匀，脱水效果好，同时由于衣物均匀分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在轴心上，可以减小振动，降低噪声，但是价格较贵。波轮式全自动洗衣机通常都采用将洗涤（脱水）桶套装在盛水桶内的同轴套桶式结构，其结构都是由洗涤，脱水系统，进，排水系统，电动机和传动系统，电器控制系统以及支撑机构 5 大部分组成的。支撑机构主要有箱体，吊杆及控制台组成，它除了安装和连接洗衣机的各种零件外，还具有减振及防护，装饰的作用
6、。如图所示：全自动套筒洗衣机内部结构图。如图所示：全自动套筒洗衣机内部结构图。排水和进水系统波轮式全自动洗衣机的进排水系统都采用了电磁阀控制。为了对桶内的水位进行检测和控制，洗衣机上都安装有水位控制器（水位开关） 。波轮式全自动套桶洗衣机使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，控制装置及电触点开关 3 部分组成，用来监视水位的高低。此外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控制。而排水电磁阀是全自动洗衣机上的自动排水装置，同时还起改变离5合器工作状态。进水、排水电磁阀是采用电流流过线圈形成磁场的原理，洗衣机电磁阀在进，排水时使用，
7、220V 交流电压与电磁阀线圈接通，形成磁场，电磁线圈吸合。自动打开橡胶阀门，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，磁场消失，电磁铁松开，橡胶阀门自动关闭，洗衣机里的水就流不出去程序控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，程序控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控制。用 PLC（单片机）控制的全自动洗衣机各种动作典型的系统结构如图 2.1 所示：进水阀p l c排水阀水位开关 电动机正反转图 2.1 全自动洗衣机各种动作典型的系统结构图PLC 在系统中是处于中心位置，水位开关的 PLC 的输入信号控制开关，进水阀，排水阀和电动机是洗衣机各
8、种动作的执行机构。其中进水阀和排水阀由PLC 给定信号来决定其工作状态；电动机的工作状态也由控制中心 PLC 给定信号来决定，而电动机的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。2.2 自动洗衣机的控制要求1） 全自洗衣机的控制要求（1）按下启动按钮及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，然后关水。（2）2 秒后开始洗涤。（3）洗涤时，正转 30 秒，停 2 秒，然后反转 30 秒。（4）如此循环 30 次，总共 30 分钟后开始排水，排空后漂洗 15 分钟。（5）开始脱水 8 分钟。2） 主电路6清洗完成，报警 5 秒并自动停，根据控制要求可以选用三相电机作为洗衣机的电机，利用交
9、流接触器控制电机的正反转达到正反洗涤的要求，主电路如图 2.2。图 2.2 主电路7图 2.3 工作流程图 3 系统硬件设计3.1 器件选择全自动洗衣机控制系统选择西门子公司的 S7-200 系列 PLC（6ES7 214-1AD23-0XB0）作为控制单元。CPU 模块采用西门子公司的 6ES7 214-1AD23-0XB0 模块。由于该模块采用直流 24V 供电（直流晶体管输出） ，有 14 点数字量输入和 10 点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不在需要另外的数字输入/输出模块。3.2 自动洗衣机的基本结构8图 3.1 洗衣机结构示意图3.3 自动洗衣机的硬件电路设
10、计图 3.2 自动洗衣机的 I/O 接线图9图 3.3 自动洗衣机的外部接线图第四章 系统程序设计4.1 地址分配1).全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、低水位以及高水位、零水位、低水位检测开关等共 15 个输入点。具体的输入分配如表 1-2 所示。10表 1.1 全自动洗衣机控制系统 PLC 输入地址分配表2)数字量输出部分全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣器等。具体的输出分配如表 3-2。表 3-2 输出地址分配名称 符号 地址启动指令 J1 Q0.0进水阀控制继电器 J2 Q0.1类型 地址 电路器件 作用I0.0 SF1 启动按钮：点此按钮，系统通电启动I0.1 SF2 停止按钮：点此按钮，系统暂停自动过程I0.2 水位选择开关：接通此处为低水位选择I0.3SA1水位选择开关：接通此处为高水位选择I0.4 洗涤方式选择开关：接通此处为弱洗I0.5SA2洗涤方式选择开关：接通此处为强洗I0.6 BG1 高水位压力开关，通过高水位限测 ST3 使其闭合I0.7 BG2 低水位压力开关，通过低水位限测 ST2 使其闭合输入I1.0 BG3 零水位压力开关，通过零水位限测 ST1 使其闭合
