《基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

摘 要 本文描述了采用可編程控制器 PLC 作為核心控制部件 并利用計算機進行模擬 監(jiān)控的全自動洗衣機控制系統(tǒng) 文章介紹了洗衣機的結(jié)構(gòu) 對全自動洗衣機的控制系 統(tǒng)進行了分析 在此基礎上提出了基于 PLC 的全自動洗衣機控制方案 并對方案進行 了論證 根據(jù)洗衣機的工作原理 設計了流程及程序 對按鈕 等其它一些輸入 輸出 點進行控制 實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化 由于洗滌 排水 脫水的時間均由 PLC 內(nèi)計數(shù)器控制 所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間 具有智能化程度高 安全 可靠 方便 靈活 豐富的 I O 卡件 質(zhì)優(yōu)價廉 性價比高 安裝簡單 維修方便 PLC 控制能在高粉塵 高噪聲 強電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作 因為它 是整體模塊 集中了驅(qū)動電路 檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能 所以在使用 中 硬件相對簡單 編程語言也相對簡單 并且測試容易 維修方便 更可以提高控 制系統(tǒng)設計的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性 本設計以操作簡單 使用可靠 維護修理 方便作為主要設計方向 關(guān)鍵詞 可編程控制器 PLC 全自動洗衣機 目 錄 第 1 章 緒論 1 1 1 選題背景 1 1 2 全自動洗衣機發(fā)展概況 1 1 3 控制系統(tǒng)的選擇 2 第 2 章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 4 2 1 系統(tǒng)描述 4 2 2 制定控制方案 5 2 3 系統(tǒng)配置 9 2 4 控制面板 11 2 5 控制系統(tǒng)流程圖及電路控制圖 11 第 3 章 性能檢測與測試 19 3 1 檢測與調(diào)試 19 第 4 章 結(jié)論及展望 20 致 謝 21 參考文獻 22 附錄 程序源代碼 23 西安工程大學課程設計 報告 第 1 章 緒論 1 1 選題背景 洗衣機是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電 已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的 家用電器 在工業(yè)生產(chǎn)中應用也十分廣泛 但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制 已經(jīng) 不能滿足人們對洗衣機的自動化程度的要求了 洗衣機需要更好地滿足人們的需 求 必須借助于自動化技術(shù)的發(fā)展 而隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展 用 PLC 來作為控 制器 就能很好地滿足全自動洗衣機對自動化的要求 并且控制方式靈活多樣 控制模式可以根據(jù)不同場合的應用而有所不同 自動化技術(shù)的飛速發(fā)展使得洗衣 機由初始的半自動式洗衣機發(fā)展到現(xiàn)在的全自動洗衣機 又正在向智能化洗衣機 方向發(fā)展 1 2 全自動洗衣機發(fā)展概況 全自動洗衣機是一種除放 取衣物和開動洗衣機這三道手續(xù)外 其余洗衣各 程序全部自動完成的設備 1874 年美國的比爾 布萊克斯通發(fā)明了木制手搖洗衣機 這是世界上第一臺 人工攪動洗衣機 1911 年美國人又研制了世界上第一臺電動洗衣機 1920 年美 國的瑪依塔格公司又把洗衣機的木制桶改為鋁制桶體 第二年又把鋁制桶體改為 外層鑄鋁 內(nèi)層為銅板的雙層結(jié)構(gòu) 1936 年 他們又將搪瓷用于洗衣機桶體 與 此同時 世界各地也相繼出現(xiàn)了洗衣機 歐洲國家研究成功了噴流式洗衣機和滾 筒式洗衣機 1932 年后 美國一家公司研制成功了第一臺前裝式滾筒全自動洗衣 機 洗滌 漂洗和脫水都在同一個滾筒內(nèi)自動完成 使洗衣機的發(fā)展躍上了一個 新臺階 這種滾筒洗衣機 目前在歐洲 美洲等地得到了廣泛的應用 第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后 洗衣機得到了迅速的發(fā)展 研制出具有獨特風格的 波輪式洗衣機 這種洗衣機由于其波輪安裝在洗衣桶底 又稱渦卷式洗衣機 近幾十年 在工業(yè)發(fā)達國家 全自動洗衣機制造技術(shù)又得到迅速發(fā)展 其年 總產(chǎn)量及社會普及率均以達到相當高得水平 目前世界洗衣機年總產(chǎn)量近 5000 萬臺 而全自動洗衣機的產(chǎn)量呈增長趨勢 在技術(shù)性能上正向著節(jié)水 節(jié)能 高效 結(jié)構(gòu)更趨合理的方向發(fā)展 微電腦控制 功能 新型的洗滌方式 高速脫水以及低噪音等方面都有了很大提高 近幾年 我國的洗衣機制造技術(shù)得到迅速發(fā)展 從生產(chǎn)單桶波輪式 雙桶波 輪式洗衣機逐步向套桶波輪式全自動洗衣機和滾筒式全自動洗衣機方向發(fā)展 其 中全自動洗衣機的年產(chǎn)量已占洗衣機總產(chǎn)量的 10 左右 生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大 技 西安工程大學課程設計 報告 術(shù)工藝日趨完善 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高 已生產(chǎn)出技術(shù)性能優(yōu)良的多種牌號的全自 動洗衣機供應市場 1 3 控制系統(tǒng)的選擇 從滿足全自動洗衣機控制系統(tǒng)的安全性 擴展性和可靠性方面考慮 目前常 見的全自動洗衣機自動控制系統(tǒng) 主要有單片機控制 PLC 控制 工業(yè)控制計算 機集中控制等類型 隨著集成芯片技術(shù)的不斷提高 特別是高檔 8 位單片機的普及 單片機全自 動洗衣機系統(tǒng)由單片計算機及其外圍芯片構(gòu)成控制系統(tǒng) 雖然單片機本身小巧 功耗低 實時控制功能強 但是其軟 硬件的開發(fā)必須借助于開發(fā)工具 系統(tǒng)調(diào) 試困難 不具有自開發(fā)能力 且編寫洗滌 脫水等程序相對復雜 在設計控制系 統(tǒng)硬件時 要有多種電路保護裝置 如電流保護 電壓保護 過載保護 過熱保 護及欠壓保護等等 這樣增加了硬件的復雜性 隱含較高的故障率 無形地增加 了維修成本費用 工業(yè)控制計算機全自動洗衣機控制系統(tǒng)是利用通用計算機的擴展槽或擴展區(qū) 設計應用系統(tǒng)硬件模板 如通訊板 I O 擴展板等測控功能板 與通用計算機構(gòu) 成一個用于完成預定測控功能的控制系統(tǒng) 其特點是系統(tǒng)有較強的軟 硬件支持 利用通用計算機的軟 硬件資源來支持控制系統(tǒng)進行工作 具有自開發(fā)能力 有 較強的可視能力和數(shù)據(jù)處理能力 更適合于計算機集中控制系統(tǒng)應用 PLC 是一種新型的具有極高可靠性的通用自動化控制裝置 它以微處理器為 核心 有機地將微型計算機技術(shù) 自動化控制技術(shù)及通信技術(shù)融為一體 其特點 如下 抗干擾能力強 可靠性極高 PLC 是專為工業(yè)控制設計的 采取了精選元器 件及多層次抗干擾等措施 能適應工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境 編程方便 PLC 采用易于理解和掌握的梯形圖語言 以及面向工業(yè)控制的簡 單指令 使用方便 PLC 的結(jié)構(gòu)不僅具有先進的通訊和輸入 輸出能力 而且其模塊 化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 靈活的配置能力 使用戶可以靈活組成各種規(guī)模和不同要求的控 制系統(tǒng) 維護方便 PLC 模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 使操作人員在維修時只需要更換插入式 模板或其它易損部件即可完成 既方便又減少了影響系統(tǒng)運行的時間 設計 施工 調(diào)試周期短 用 PLC 完成一項控制工程時 由于其硬 軟件齊 全 設計和施工可同時進行 縮短了周期 西安工程大學課程設計 報告 易于實現(xiàn)機電一體化 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊 體積小 重量輕 可靠性高 抗振 防潮和耐熱能力強 使之易于安裝在機器設備內(nèi)部 制造出機電一體化產(chǎn)品 PLC 控制洗衣機洗衣程序有獨特之處 首先 它是一個順序控制系統(tǒng)程序 其次 洗滌 漂洗 排水 脫水時間是由 PLC 內(nèi)的計數(shù)器和定時器中參數(shù)控制的 只要改變它的參數(shù)太小就可改變整個程序時間長短 第三 通過改變 PLC 的型號 可以根據(jù)衣物的質(zhì)地 數(shù)量及臟污程度來實現(xiàn)標準洗洗 柔和洗的多功能 第四 通過修改洗衣程序可實現(xiàn)進水 洗滌 漂洗 排水 脫水的順序控制 也可實現(xiàn) 或洗滌 或漂洗 或脫水等單體控制 第五 在設計過程中 可以方便地加入相 應的配套裝置 如指示燈 蜂鳴器 通過以上分析 說明可知全自動洗衣機的控制系統(tǒng)是有多樣性的 雖然各種 控制系統(tǒng)均可運用 但是必須考慮它的結(jié)構(gòu)和成本 鑒于 PLC 的諸多優(yōu)勢 結(jié)合 全自動洗衣機自動控制系統(tǒng)的需要 選擇德國西門子公司生產(chǎn)的具有高性能價格 比的 S7 200 系列可編程序控制器 西安工程大學課程設計 報告 第 2 章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 2 1 系統(tǒng)描述 本文描述的是一種全自動洗衣機 它可以自動地完成洗衣的全過程 全自動 洗衣機的洗衣桶 外桶 和脫水桶 內(nèi)桶 是以同一中心安放的 外桶固定 作 盛水用 內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn) 作脫水 甩干 用 內(nèi)桶的四周有很多小孔 使內(nèi) 外 桶的水流相通 該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行 進水時 通過電控系統(tǒng)使進水閥打開 經(jīng)進水管將水注入到外桶 排水時 通過 電控系統(tǒng)使排水閥打開 將水由外桶排到機外 洗滌正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)由洗滌電機驅(qū)動 波盤正 反轉(zhuǎn)來實現(xiàn) 此時脫水同并不旋轉(zhuǎn) 脫水時 通過電控系統(tǒng)將離合器合 上 由洗滌電機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干 高 低水位開關(guān)分別用來檢測高 低水 位 啟動按鈕用來啟動洗衣機工作 停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水 排水 脫 水及報警 其示意圖如圖 2 1 所示 啟動按鈕 停止按鈕 控制按鈕指示燈 高水位探測器 低水位探測器 排水口 洗滌電機 進水口 內(nèi)桶 外桶 波盤 圖 2 1 全自動洗衣機示意圖 西安工程大學課程設計 報告 2 2 制定控制方案 通常地 人們采用洗衣機來洗衣服需要經(jīng)歷洗滌 漂洗 排水 脫水等 4 個 環(huán)節(jié) 而在全自動洗衣機中 這樣的一個過程全由 PLC 來完成 并且 全自動洗 衣機需要其控制系統(tǒng)足夠可靠 以避免洗衣機輕易出現(xiàn)故障 全自動洗衣機的簡單工作過程如圖 2 2 所示 其中 洗衣的方式 標準或是 柔和 洗衣中的水位選擇 高水位洗衣 低水位洗衣等 等兩個方面需要在人 們將衣服放入洗衣機洗衣服之后手動來選擇 并且是必須選擇的洗衣參數(shù) 當選 擇了一種洗衣參數(shù)后 按下啟動按鈕 洗衣機就會自動完成洗衣服的整個過程 全自動洗衣機系統(tǒng)中 PLC 主要完成一下功能 1 檢測功能 1 檢測洗衣的方式 標準或者是柔和的選擇 2 檢測洗衣時的水位 高水位或者是低水位的選擇 3 檢測進水是否到了需要的水位 即進水是否完成 4 檢測排水是否已經(jīng)完成 2 控制功能 1 控制進水 洗滌 排水 漂洗 脫水等洗衣機的動作 2 控制洗滌 漂洗 脫水等的時間長短 3 控制洗滌 漂洗等的次數(shù) 4 控制在洗衣機完成一個動作后到下一個動作的準確轉(zhuǎn)換 5 控制完成洗衣時的信號提示 脫 水 循環(huán)兩次 循環(huán)兩次 設定 標準 柔和 高 低水位等 參 數(shù) 按下啟動按鈕 洗衣完成 信號指示 漂洗 進水 洗滌進水 排 水 進水排水 圖 2 2 全自動洗衣機的簡單工作過程 西安工程大學課程設計 報告 根據(jù)上述對全自動洗衣機系統(tǒng)的功能分析 可以設計如圖 2 3 所示的全自動 洗衣機硬件系統(tǒng)框圖 進水電磁閥 電機正轉(zhuǎn)接觸器 高水位探測器 柔 和 標 準 低水位 高水位 停止按鈕 啟動按鈕 蜂 鳴 器 脫水離合器 排水離合器 電機反轉(zhuǎn)接觸器 低水位探測器 S 7 2 0 0 P L C C P U 2 2 4 圖 2 3 全自動洗衣機硬件系統(tǒng)框圖 1 PLC 主機 選擇西門子 S7 200 系列 PLC 作為此全自動洗衣機的控制主機 在西門子 S7 200 系列 PLC 中又有 CPU221 CPU222 CPU224 CPU226 CPU226XM 等之分 此全自動洗衣機系統(tǒng)中總共有 8 個數(shù)字量輸入 6 個數(shù)字量輸出 共需 14 點 I O 根據(jù) I O 點數(shù)及程序容量 選擇了 CPU224 作為其主機 2 啟動按鈕 啟動按鈕用來控制全自動洗衣機開始工作與否 一般地 在用戶在洗衣機內(nèi) 放入衣服 且已經(jīng)準備好開始洗衣服之后 按下啟動按鈕 全自動洗衣機開始洗 衣 3 停止按鈕 西安工程大學課程設計 報告 停止按鈕用來控制運行中的全自動洗衣機停止工作與否 在洗衣服的過程中 用戶需要停止洗衣機 就可以直接按下停止按鈕 洗衣機即會停止工作 4 高水位 高水位是指洗衣機在洗衣過程中 洗衣機筒內(nèi)保持的水位高低 一旦選擇了 高水位 則在洗衣過程中的水位將保持系統(tǒng)設定下的兩個水位中的相對高一點的 水位 這里 在操作面板上 用一個按鈕來設置高水位 按下按鈕表示選擇高水 位 5 低水位 低水位是指洗衣機在洗衣過程中 洗衣機筒內(nèi)保持的水位的高低 是相對于 高水位來說的 在洗衣機系統(tǒng)的初始設計中 設計了兩種水位 這個是相對比較 低的一個水位 但是同樣可以完成洗衣過程 在操作面板上 用一個按鈕來設置 低水位 按下按鈕表示選擇低水位 需要注意的是 用戶在使用中 只能選擇一種水位 高水位或者低水位 但是 但是在實際生活中 很有可能用戶不小心同時按下了高水位按鈕和低水位 按鈕 因此 在設計中必須要考慮到水位的互鎖 當然也可以將高水位與低水位 選擇設計成一個按鈕 按下去的時候為高水位 不按則是低水位 需要說明的是 高水位的選擇必須在用戶開始一次洗衣之前完成 6 標準按鈕 標準按鈕用來設置洗衣機洗衣服的模式 當按下標準按鈕時 選擇了標準模 式 洗衣機自動按照標準模式洗衣服 7 柔和按鈕 柔和按鈕用來設置洗衣機洗衣服的模式 當按下柔和按鈕時 選擇了柔和模 式 洗衣機自動按照柔和模式洗衣服 標準模式與柔和模式對控制系統(tǒng)的要求主要表現(xiàn)在對變頻器的控制 標準模 式控制變頻器頻率使其達到一個在較大的頻率值 而柔和模式控制變頻器頻率使 其達到一個相對標準模式而相對小的一個值 從而達到對電機轉(zhuǎn)速的控制 最終 實現(xiàn)標準與柔和模式 在洗洗衣機衣服的模式中 標準和柔和是兩種相對的概念 標準比柔和的洗 衣要劇烈一些 同樣地 與高 低水位的選擇一樣 用戶只能同時選擇一種模式 因此 也需要在設計中考慮到標準與柔和模式的互鎖 也可以將標準與柔和按鈕 設計成一個按鈕 按下去時為柔和模式 不按下去則為標準模式 需要說明的是 標準模式與柔和模式的 選擇必須在用戶一開始洗衣之前完 成 西安工程大學課程設計 報告 8 高水位探測器 高水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經(jīng)達到了高水位 采用數(shù)字量輸出 式水位探測器這樣就可以直接將高水位探測器的輸出直接送到 PLC 主機的數(shù)字量 輸入端口上 9 低水位探測器 低水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經(jīng)達到了低水位 采用數(shù)字量輸出 式水位探測器這樣就可以直接將低水位探測器的輸出直接送到 PLC 主機的數(shù)字量 輸入端口上 10 進水電磁閥 進水電磁閥用來控制洗衣機的進水 當然洗衣機需要外界進水時 PLC 主機 發(fā)出控制信號 進水電磁閥會打開 水自動從外界送入洗衣機筒內(nèi) 當水已經(jīng)達 到了設定的水位時 PLC 主機發(fā)出信號自動關(guān)閉進水電池閥 同時控制洗衣機進 入下一個洗衣步驟 11 電機正轉(zhuǎn)接觸器 電機正轉(zhuǎn)接觸器用于 PLC 主機控制洗衣機電機的正轉(zhuǎn) 可以直接用 PLC 主 機的數(shù)字量輸出端口來連接電機正轉(zhuǎn)接觸器 在洗衣機洗衣服的過程中 電機會 正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時輪流進行 12 電機反轉(zhuǎn)接觸器 電機反轉(zhuǎn)接觸器用于 PLC 主機控制洗衣機電機的反轉(zhuǎn) 可以直接用 PLC 主 機的數(shù)字量輸出端口來連接電機反轉(zhuǎn)接觸器 在洗衣機洗衣服的過程中 電機會 正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時輪流進行 13 排水離合器 排水離合器用于 PLC 主機控制洗衣機機筒內(nèi)的排放 選用數(shù)字式離合器 可 以直接用 PLC 主機的數(shù)字量輸出端口來連接到排水離合器 當洗衣機在完成洗衣 或者漂洗后 需要將機筒內(nèi)的臟水排出機筒 此時 PLC 主機發(fā)出控制命令打開 排水離合器 進行排水 14 脫水離合器 洗衣機洗衣服的最后一道工序就是對衣服進行脫水 脫水電磁離合器正是用 于 PLC 主機控制洗衣機進行脫水 脫水需要電機帶動機筒旋轉(zhuǎn) 有了電磁離合器 后 就可以直接使用 PLC 主機的數(shù)字量輸出端口來控制電磁離合器 最終達到控 制脫水執(zhí)行電機的目的 在脫水過程不涉及電機的調(diào)速問題 因此 用 PLC 主機 加電磁離合器這樣一種比較覺得簡單的方式就可以完成控制任務 15 蜂鳴器 西安工程大學課程設計 報告 蜂鳴器用來指示洗衣機洗衣過程中的一些聲音提示 采用工業(yè)用直流供電的 蜂鳴器 這樣就可以直接用 PLC 主機的數(shù)字量輸出端口來控制蜂鳴器 2 3 系統(tǒng)配置 全自動洗衣機控制系統(tǒng)為單機控制系統(tǒng) PLC 的輸入點 包括啟動按鈕 停止按鈕 高水位按鈕 低水位按鈕 標準模式按鈕 柔和模式按鈕 高水位探 測器 低水位探測器 一共 8 點 輸出點包括進水電磁閥 電機正轉(zhuǎn)接觸器 電 機反轉(zhuǎn)接觸器 排水離合器 脫水離合器 蜂鳴器 一共 6 點 由于點數(shù)不多 考慮 20 30 的余量 選用小型 PLC 便可實現(xiàn) 結(jié)合培訓 站的現(xiàn)有教學實驗條件 本次設計選擇西門子 S7 200 系列的 CPU224 型的 PLC 可以滿足使用需求 它的主要特點是 14 輸入 10 輸出共 24 個數(shù)字量 I O 點 可連接 7 個擴展模版單元 最大可擴展至 168 個數(shù)字量 I O 點或 35 路模擬 量 I O 13KB 的程序和數(shù)據(jù)存儲空間 6 個獨立的 30KHZ 的高速計數(shù)器 2 路獨立的 20KHZ 的高速脈沖輸出 具有 PID 控制器 1 個 RS485 通信 編程口 具有多點接口 MPI Multi Point Interface 通信協(xié)議 具有點對點接口 PPI Point to Point Interface 通信協(xié)議 具有自由通信口 I O 端子排可以很容易地整體拆卸 輸入 輸出編程元件地址分配表分別如表 2 1 主機中輔助繼電器分配表如表 2 2 西安工程大學課程設計 報告 表 2 1 全自動洗衣機中 PLC 主機的 I O 資源分配 名稱 電路器件 地址編號 說明 輸入信號 啟動按鈕 SB1 I0 0 啟動洗衣機 停止按鈕 SB2 I0 1 停止洗衣機 高水位按鈕 SB3 I0 2 高水位選擇 低水位按鈕 SB4 I0 3 低水位選擇 標準模式按鈕 SB5 I0 4 標準模式選擇 柔和模式按鈕 SB6 I0 5 柔和模式選擇 高水位探測器 SQ1 I0 6 高水位檢測 低水位探測器 SQ2 I0 7 低水位檢測 輸出信號 進水電磁閥 KM1 Q0 0 進水控制 電機正轉(zhuǎn)接觸器 KM2 Q0 1 電機正轉(zhuǎn)控制 電機反轉(zhuǎn)接觸器 KM3 Q0 2 電機反轉(zhuǎn)控制 排水離合器 KM4 Q0 3 排水控制 脫水離合器 KM5 Q0 4 脫水控制 蜂鳴器 KM6 Q0 5 聲音提示 表 2 2 全自動洗衣機中 PLC 主機中輔助繼電器分配 名 稱 地 址 名 稱 地 址 啟動 停止 M0 0 洗滌 1 分鐘 M1 0 高 水 位 M0 1 洗滌 10 分鐘 M1 1 低 水 位 M0 2 洗滌過程完成 M1 2 標準模式 M0 3 漂洗高水位探測 M1 3 柔和模式 M0 4 漂洗低水位探測 M1 4 蜂 鳴 器 M0 5 漂洗 1 分鐘 M1 5 洗滌高水位探測 M0 6 漂洗 10 分鐘 M1 6 洗滌低水位探測 M0 7 漂洗過程完成 M1 7 電機正轉(zhuǎn)計時器 1 M2 0 電機正轉(zhuǎn)計時器 2 M2 1 西安工程大學課程設計 報告 2 4 控制面板 全自動洗衣機的設計必須在滿足上述功能以外 還需要考慮外觀設計 造型 等方面 尤其是在洗衣機的手動控制操作面板上 必須符合人機界面的基本要求 設計全自動洗衣機的操作面板如圖 2 4 所示 其中 進水 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 排 水 脫水為信號燈指示當前洗衣機的工作狀態(tài) 蜂鳴器為聲音指示 指示洗衣機 整個洗衣過程完成的提示 啟動 停止 高水位 低水位 標準 柔和等為手動 控制按鈕 用來人為手動地輸入一些控制信號 啟動 停止 高水位 低水位 標準 柔和 進水 全自動洗衣機 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 排水 脫水 蜂鳴器 圖 2 4 全自動洗衣機操作面板 在實際中 操作面板一般位于洗衣機的上表面 需要在設計的時候加入更多 的個性化平面設計元素 并且操作面板往往與控制器不放置在一起 這就需要考 慮線路布線的問題 2 5 PLC 外部接線圖 根據(jù) PLC 主機的 I O 資源分配以及 PLC 主機的硬件框圖 則 PLC 主機的硬 件接線圖如圖 2 5 說明如下 1 輸入口 1 啟動按鈕連到 PLC 主機的輸入口 I0 0 停止按鈕連至 PLC 主機的輸入口 I0 1 2 高水位按鈕連至 PLC 主機的輸入口 I0 2 低水位按鈕連至 PLC 主機的輸入 口 I0 3 西安工程大學課程設計 報告 3 標準模式選擇按鈕連至 PLC 主機的輸入口 I0 4 柔和模式選擇按鈕連至 PLC 主機的輸入口 I0 5 4 高水位探測器連至 PLC 主機的輸入口 I0 6 低水位探測器連至 PLC 主機的 輸入口 I0 7 2 輸出口 1 PLC 主機輸出口 Q0 0 控制進水電磁閥 2 PLC 主機輸出口 Q0 1 控制電機正轉(zhuǎn)接觸器 3 PLC 主機輸出口 Q0 2 控制電機反轉(zhuǎn)接觸器 4 PLC 主機輸出口 Q0 3 控制排水離合器 5 PLC 主機輸出口 Q0 4 控制脫水離合器 6 PLC 主機輸出口 Q0 5 控制蜂鳴器 圖 2 5 外部接線圖 2 6 控制系統(tǒng)流程圖及電路控制圖 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的詳細工作過程如下 西安工程大學課程設計 報告 1 按下啟動按鈕 洗衣機電源導通 準備進入洗滌狀態(tài) 2 用戶設置水位高低 以及洗衣模式 標準模式或柔和模式 3 洗衣機打開進水電磁閥 開始從外界輸入水 4 水位探測器檢測到水已經(jīng)到位 開始洗滌 5 電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)按照設定的洗衣模式的切換時間的長度進行輪流工作 6 洗衣一直進行 10min 7 洗衣機打開排水離合器 開始排水 并且持續(xù) 3min 8 洗衣機關(guān)閉排水離合器 9 重復 3 至 8 步驟一次 10 洗衣機打開進水電磁閥 開始從外界輸入水 11 水位探測器檢測到水位已經(jīng)到位 開始漂洗衣服 12 電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)按照設定的洗衣模式的切換時間長度進行輪流工作 13 洗衣一直進行 5min 14 洗衣機打開排水離合器開始排水 并且持續(xù) 3min 15 洗衣機關(guān)閉排水離合器 16 重復 10 至 15 步驟一次 17 洗衣機控制脫水電磁閥離合器 進行脫水 同時打開排水離合器使得脫水出 來的水可以及時排出洗衣機筒內(nèi) 18 持續(xù)脫水 2min 19 蜂鳴器發(fā)出響聲 持續(xù)發(fā)聲 20s 提醒用戶洗衣完成 20 完成洗衣 根據(jù)上述對全自動洗衣機工作過程的描述 可以設計全自動洗衣機控制系統(tǒng) 的 PLC 部分的主流程圖 如圖 2 6 所示 西安工程大學課程設計 報告 開 始 按下啟動按鈕 設置水位高低以及洗 衣模式 標準 柔和 洗滌子過程 脫 水 漂洗子過程 完成兩次洗滌過程 完成兩次漂洗過程 脫水持續(xù)時間 T 2 m i n 蜂鳴器響 持續(xù)時間 T 2 0 s 結(jié) 束 N N N N Y Y Y Y 圖 2 6 全自動洗衣機主程序流程圖 其中 電機正反轉(zhuǎn)電路控制圖 2 7 所示 洗滌子過程的流程圖如圖 2 8 所示 漂洗子過程流程圖如圖 2 9 所示 西安工程大學課程設計 報告 變 頻 器 交 流 電 源 U V W N L G U V W M 正轉(zhuǎn)組 反轉(zhuǎn)組 脫水組 G 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 脫水 Q 0 2 Q 0 3 Q 0 4 圖 2 7 電機正反轉(zhuǎn)電路控制圖 西安工程大學課程設計 報告 洗滌子過程開始 打開電磁閥進水 水是否到位 關(guān)閉進水電磁閥 是否選擇準模式 標準洗衣子過程 洗衣時間 T 10min 排水 排水時間 T 3min 洗滌子過程結(jié)束 柔和洗衣子過程 洗衣時間 T 10min Y N Y N Y N Y N Y N 圖 2 8 洗滌子過程流程圖 西安工程大學課程設計 報告 漂洗子過程開始 打開電磁閥進水 水是否到位 關(guān)閉進水電磁閥 是否選擇準模式 標準洗衣子過程 洗衣時間 T 5min 排水 排水時間 T 3min 漂洗子過程結(jié)束 柔和洗衣子過程 洗衣時間 T 5min Y N Y N Y N Y N Y N 圖 2 9 漂洗子過程流程 西安工程大學課程設計 報告 在洗滌子過程與漂洗子過程中洗衣服的模式有標準模式與柔和模式之分 其 中 標準模式洗衣服的流程圖及柔和模式洗衣服的流程圖如圖 2 9 所示 停止 1s 電機反轉(zhuǎn) 3s 電機正轉(zhuǎn) 3s 停止 1s 標準模式 柔和模式 圖 2 9 標準模式與柔和模式流程圖 停止 1s 電機反轉(zhuǎn) 5s 電機正轉(zhuǎn) 5s 停止 1s 西安工程大學課程設計 報告 第 3 章 性能檢測與調(diào)試 3 1檢測與調(diào)試 大體思路流程如下 1 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng) 基本測試儀器 萬用表 示波器等 檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障 硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進 行 1 靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測 第一步 目測 檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點 第二步 用萬用表測試 先用萬用表復核目測中有疑問的連接點 再檢測各 種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象 第三步 加電檢測 給板加電 檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合 要求的值 第四步 是聯(lián)機檢查 因為只有用可編程控制器開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系 統(tǒng)的調(diào)試 2 動態(tài)調(diào)試 動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件 內(nèi)部故障器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查 動態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠 由分到合 由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊 當調(diào)試電路 時 與該元件無關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉 這樣可以將故障范圍限定在 某個局部的電路上 當各塊電路無故障后 將各電路逐塊加入系統(tǒng)中 在對各塊 電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進行調(diào)試 由分到合的調(diào)試既告完成 由近及遠是將信號流經(jīng)的各器件按照距離可編程控制器的邏輯距離進行由近 及遠的分層 然后分層調(diào)試 調(diào)試時 仍采用去掉無關(guān)元件的方法 逐層調(diào)試下 去 就會定位故障元件了 2 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試是通過對用戶程序的匯編 連接 執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中 存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程 程序后 編輯 查看程序是 否有邏輯的錯誤 如果出現(xiàn)故障 應返回編程環(huán)境 檢查梯形圖的錯誤并修改程 序再進行調(diào)試 如此反復直到調(diào)試成功 西安工程大學課程設計 報告 第 4 章 結(jié)論及展望 本設計還存在很多的缺點 比如使用的輸入輸出點代碼基地址代碼過多 沒 有系統(tǒng)性 編程過程中有點凌亂 簡單的邏輯控制指令使用的過多是程序看起來 有點臃腫 整體之間的銜接性不好 由于設計思路的原因在程序的硬件設計方面 注重的不夠 只說明了是用什么的變頻器控制方式和 plc 的接口問題 而忽視了 具體的控制和配線方式 把太多精力放在程序的設計上而是整體的設計看似沒有 突出的設計的重點 本設計使用的單一控制點和簡單程序過多使得在實物控制中 不太方便操作 本文在提出總體設計方案的基礎上 完成了系統(tǒng)的硬件和軟件設計 應用程 序的編寫及調(diào)試 經(jīng)實際運行驗證 取得了滿意的效果 通過本次畢業(yè)設計 感 受收獲頗多 在設計中 使我對本專業(yè)知識在實際運用中有了感性的認識和全新 的體會 基本做到了將所學知識融會貫通 學以致用 同樣我也意識到企業(yè)生產(chǎn) 管理自動化的重要性 西安工程大學課程設計 報告 致 謝 感謝于王老師對我的指導 他的嚴謹細致 一絲不茍的作風一直是我工作 學習中的榜樣 他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪 無論是 在課題的選題還是定稿 研究的方法 技術(shù)路線以及本文的撰寫都得到了王老師 的嚴格要求和精心指導 王老師花費了大量的精力 在各個環(huán)節(jié)中給了我許多寶 貴的意見 在這次培訓中王老師嚴謹?shù)膶W術(shù)作風 治學態(tài)度 求實的工作作風和 孜孜不倦的探索創(chuàng)新精神 以及平易近人的師長風范給我創(chuàng)造了良好的學習設計 環(huán)境 及給了我這個學習提高的機會和在生活上給我的無微不至的關(guān)懷 這些都 是我不斷前進的動力 必將對我今后的學習和生活受益匪淺 我將終生學習和銘 記 在此 謹向王老師的培育之恩表示最深的謝意 感謝其他多位老師對我學習和設計所給予的支持和幫助 感謝在我論文完成 過程中同學們給我提供的支持 幫助和建議 在這里也衷心地感謝他們 在論文即將完成之際 我的心情無法平靜 從開始進入課題到論文的順利完 成 有多少可敬的師長 同學 朋友給了我無言的幫助 在這里請接受我誠摯的 謝意 西安工程大學課程設計 報告 參考文獻 1 黃堅主編 自動控制原理及其應用 北京 高等教育出版社 2005 2 于海生主編 計算機控制技術(shù) 北京 機械工業(yè)出版社 2007 3 蔡元宇主編 電路及磁路 第二版 高等教育出版社 2005 4 王永華主編 現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應用技術(shù) 北極航空航天大學出版社 2008 4 胡學林主編 可編程控制器教程 基礎篇 北京 電子工業(yè)出版社 2003 2 胡學林主編 可編程控制器教程 實訓篇 北京 電子工業(yè)出版社 2004 3 耿文學主編 可編程控制器應用技術(shù)手冊 北京 科學技術(shù)文獻出版社 1996 4 廖常初主編 PLC 編程及應用 北京 機械工業(yè)出版社 2003 5 譚浩強主編 PLC 程序設計教程 北京 清華大學出版社 2000 6 劉洪濤 黃海編著 PLC 應用開發(fā)從基礎到實踐 北京 電子工業(yè)出版社 2007 附錄 附錄 程序源代碼 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的西門子 S7 200 系列 PLC CPU224 的梯形圖程序如下所示 1 洗衣主程序 附錄 附錄 2 洗滌子過程程序 附錄 附錄 附錄 3 漂洗子過程程序 附錄 附錄 附錄 4 標準洗衣子程序 附錄 5 柔和洗衣子程序 附錄 附錄