四川大學(xué)全自動洗衣機(jī)的PLC控制

1、聊城大學(xué)東昌學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：全自動洗衣機(jī)的PLC控制班 級： 作者姓名： 學(xué)號： 單位： 指導(dǎo)教師： 2013年 月 日20目錄前 言11緒論11.1洗衣機(jī)的發(fā)展史11.2全自動洗衣機(jī)的工作原理21.3全自動洗衣機(jī)研究的意義22. 可編程控制器(PLC)的基本概述22.1可編程控制器(PLC)的定義22.2可編程控制器(PLC)的功能及特點(diǎn)22.2.1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)22.2.2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)32.2.3易學(xué)易用32.2.4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造32.2.5體積小，重量輕，能耗低32.3西門子S7-200系列結(jié)構(gòu)和

2、基本邏輯指令系統(tǒng)32.4基本邏輯指令系統(tǒng)43.全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作流程及控制要求53.2全自動洗衣機(jī)的模型面板圖、程序流程圖與控制要求73.3全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的I/O圖和接線圖93.4全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的梯形圖和編輯指令11結(jié)論18參考文獻(xiàn)19致謝20摘要隨著社會的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，家庭電器全自動化成為必然的發(fā)展趨勢。全自動洗衣機(jī)的生產(chǎn)極大的方便了人民的生活，成為人民日常生活息息相關(guān)的家用電器產(chǎn)品?？删幊炭刂破饕晕⑻幚砥髯鳛楹诵?，采用梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程容易，指令豐富，可以接各種輸入，輸出擴(kuò)充設(shè)備，并且抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單。PLC在生產(chǎn)

3、中得到廣泛的應(yīng)用，被認(rèn)為是當(dāng)代工業(yè)自動化的支柱之一。文章對全自動洗衣機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，對PLC是如何控制全自動洗衣機(jī)進(jìn)行了分析研究。關(guān)鍵詞: PLC ;自動化 ;全自動洗衣機(jī)AbstractWith the development of the society and the improvement of science, become the inevitable trend of the development of household appliances complete automation. Fully automatic washing machine product

4、ion greatly facilitates peoples life, become a household electrical appliances product which is closely linked Peoples Daily life. Programmable controller with microprocessor as the core, USES the ladder diagram programming language, programming easy, instruction is rich, can meet all kinds of input

5、 and output expansion equipment, and strong anti-interference ability, simple in structure. PLC has been widely used in production in recent years, is regarded as one of the mainstay of the contemporary industrial automation. Article on the hardware and software design of the full-automatic washing

6、machine is analyzed, how to the PLC control automatic washing machine is analysed and studied.Keywords: PLC ; Automation ; Fully automatic washing machine全自動洗衣機(jī)的PLC控制前 言自動化技術(shù)的發(fā)展使洗衣機(jī)由半自動式洗衣機(jī)發(fā)展到全自動洗衣機(jī)，用PLC作為控制器，滿足了全自動洗衣機(jī)對自動化的要求，從而滿足了人們的生活需求。該設(shè)計(jì)是全自動洗衣機(jī)的PLC控制，介紹全自動洗衣機(jī)的工作原理，控制系統(tǒng)的PLC資源配置，控制系統(tǒng)PLC程序。1緒論1.1洗

7、衣機(jī)的發(fā)展史1858年，美國人漢密爾頓史密斯制成了世界上第一臺洗衣機(jī)。次年在德國出現(xiàn)了一種用搗衣杵作為攪拌器的洗衣機(jī)。1874年，美國人比爾布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國出現(xiàn)了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動力開始取代人力。蒸汽洗衣機(jī)之后，水力洗衣機(jī)，內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1910年，美國費(fèi)希爾試制成世界上第一臺電動洗衣機(jī)，其標(biāo)志著家務(wù)勞動自動化的開端。1922年，美國瑪塔依格公司改進(jìn)了洗衣機(jī)的洗滌結(jié)構(gòu)，誕生了第一臺攪拌式洗衣機(jī)。1932年，美國德克斯航空公司宣布，研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了洗滌，漂洗，脫水，在同一個滾筒內(nèi)完成。1937年，第一款自動洗衣機(jī)問世。1955年，日本

8、研究出波輪式洗衣機(jī)。60年代日本出現(xiàn)帶干桶的雙桶洗衣機(jī)。稱之為“半自動型洗衣機(jī)”。70年代出現(xiàn)波輪式套筒全自動洗衣機(jī)。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機(jī)出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向。90年代，發(fā)動機(jī)調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。全自動洗衣機(jī)從控制方式分：電動控制洗衣機(jī)和電腦控制洗衣機(jī)兩種。從結(jié)構(gòu)上分為波輪式、攪拌式、滾筒式。1.2全自動洗衣機(jī)的工作原理全自動洗衣機(jī)的外桶和內(nèi)桶是同一中心放置的，外桶固定，盛水用，內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)，可以用來脫水，并且內(nèi)桶四周有許多小孔，使得水流可以內(nèi)外相通。洗衣機(jī)的進(jìn)水排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來控制。進(jìn)水時(shí)，由控制系統(tǒng)將

9、進(jìn)水閥打開，將水注入外桶；排水時(shí)，通過控制系統(tǒng)將排水閥打開，使水排出外桶。洗滌時(shí)由洗滌電機(jī)驅(qū)動波盤來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過控制系統(tǒng)使離合器合上，由電機(jī)帶動洗衣機(jī)的內(nèi)桶轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)衣物的脫水。高低水位開關(guān)用來檢測高低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)，停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)停止脫水，進(jìn)水，排水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動排水。1.3全自動洗衣機(jī)研究的意義 全自動洗衣機(jī)集洗滌、脫水于一身，只要將衣物放入內(nèi)桶，啟動按鈕，洗衣機(jī)就會完成進(jìn)水，洗滌，排水和脫水的過程，并且洗衣機(jī)具有各種洗滌程序，可自由選擇，適用于各種衣物并且工作時(shí)間可以調(diào)節(jié)，工作結(jié)束后會自動斷電。整個洗滌過程無需看管，方便快捷。全自動洗衣機(jī)滿足了不

10、同人群的需求。2. 可編程控制器(PLC)的基本概述2.1可編程控制器(PLC)的定義 PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。2.2可編程控制器(PLC)的功能及特點(diǎn)2.2.1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長。從PL

11、C的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.2.2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量

12、涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。2.2.3易學(xué)易用PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。2.2.4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)

13、設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。2.2.5體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2.3西門子S7-200系列結(jié)構(gòu)和基本邏輯指令系統(tǒng)S7-200CPU將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個緊湊的封裝中，從而形成了一個功能強(qiáng)大的微型PLCS7-200CPU模塊包括一個中央處理器（CPU）、電源以及I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。C

14、PU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和存儲數(shù)據(jù)，以便對工業(yè)自動控制任務(wù)或過程進(jìn)行控制輸入和輸出時(shí)系統(tǒng)的控制點(diǎn)：輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備中（例如傳感器或開關(guān)）采集信號，輸出部分則控制泵、電機(jī)、指示燈以及工業(yè)過程中的其他設(shè)備。電源向CPU及所連接的任何模塊提供電力支持。通信端口用于連接CPU與上位機(jī)或其他工業(yè)設(shè)備狀態(tài)信號燈顯示了CPU工作模式，本機(jī)I/O的當(dāng)前狀態(tài)，以及檢查出的系統(tǒng)錯誤西門子S7-200系列結(jié)構(gòu)2.4基本邏輯指令系統(tǒng)邏輯取與線圈驅(qū)動指令LD：取指令，用于常開觸點(diǎn)與母線的連接LDN：取反指令，用于常閉觸點(diǎn)與母線的連接OUT：線圈驅(qū)動指令觸點(diǎn)串聯(lián)指令A(yù)：與指令，用于單個常開觸點(diǎn)的串聯(lián)連接AN：與反指令，用于單個

15、常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)連接觸點(diǎn)并聯(lián)指令O:或指令，用于單個常開觸點(diǎn)的并聯(lián)連接ON:或反指令，用于單個常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)連接置位(S)、復(fù)位(R)指令使用S和R指令，可以在程序的任何地方對某個狀態(tài)或事件設(shè)置標(biāo)志和清除標(biāo)志串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接指令定時(shí)器接通延時(shí)定時(shí)器TON，有記憶接通延時(shí)定時(shí)器TONR，斷開延時(shí)定時(shí)器TOF3.全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作流程及控制要求全自動洗衣機(jī)的實(shí)物圖：實(shí)物圖基本結(jié)構(gòu)PLC主機(jī)選擇西門子S7-200系列PLC作為全自動洗衣機(jī)的控制主機(jī)啟動按鈕啟動按鈕開控制洗衣機(jī)的初始工作。在將所洗衣物放入洗衣機(jī)侯按下啟動按鈕，洗衣機(jī)就

16、會開始洗衣停止按鈕停止按鈕是用來控制洗衣機(jī)的停止工作，在全自動洗衣機(jī)洗衣的過程中，如果需要中途停止洗衣，按下停止按鈕，洗衣機(jī)就會停止工作高水位洗衣機(jī)在洗衣服的過程中，洗衣機(jī)桶內(nèi)保持的水位的高低，如果選擇高水位，那么洗衣機(jī)在洗衣的過程中水位將保持的相對高一點(diǎn)。低水位洗衣機(jī)中低水位與高水位相似，與高水位對應(yīng)。高/低水位探測器主要是用來探測洗衣機(jī)的水位是否按照要求達(dá)到相應(yīng)的水位電機(jī)正/反轉(zhuǎn)接觸器用于PLC主機(jī)控制洗衣機(jī)電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)，在洗衣機(jī)洗衣過程中，電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)同時(shí)輪流進(jìn)行進(jìn)水電磁閥向洗衣機(jī)內(nèi)注水時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出信號，進(jìn)水電磁閥打開，水進(jìn)入洗衣機(jī)。當(dāng)洗衣機(jī)內(nèi)的水達(dá)到一定高度時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出指

17、令，進(jìn)水電磁閥關(guān)閉排水離合器當(dāng)洗衣結(jié)束后，控制系統(tǒng)給出信號，排水離合器打開，污水排出洗衣機(jī)脫水離合器用于最后一道工序，對所洗衣物進(jìn)行脫水，控制系統(tǒng)給出指令，電機(jī)帶動機(jī)筒轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)衣物脫水。蜂鳴器用于洗衣過程中的提示及最后洗衣結(jié)束后的提醒。 工作流程圖 3.2全自動洗衣機(jī)的模型面板圖、程序流程圖與控制要求模型面板圖程序流程圖控制要求1. 總體控制要求：洗衣機(jī)啟動后，按以下順序進(jìn)行工作：洗滌（1次）漂洗（2次）脫水發(fā)出報(bào)警，衣服洗好，LED顯示器顯示洗滌和漂洗的次數(shù)。2. 洗滌：進(jìn)水正轉(zhuǎn)3秒，反轉(zhuǎn)3秒，10個循環(huán)排水。3. 漂洗：進(jìn)水正轉(zhuǎn)3秒，反轉(zhuǎn)3秒，8個循環(huán)排水。4. 報(bào)警：報(bào)警燈亮4秒。5.

18、 進(jìn)水：進(jìn)水閥打開后水面升高，首先液位開關(guān)SL2閉合，然后SL1閉合，SL1閉合后，關(guān)閉進(jìn)水閥。6. 排水：排水閥打開后水面下降，首先液位開關(guān)SL1斷開，然后SL2斷開，SL2斷開1秒后停止排水。按排水按鈕可強(qiáng)制排水。7. 脫水：脫水5秒后報(bào)警。3.3全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的I/O圖和接線圖端口分配及功能表序號PLC地址（PLC端子）電氣符號（面板端子）功能說明1I0.0SD啟動2I0.1ST停止3I0.2SP排水4I0.3SL1水位上限位5I0.4SL2水位下限位6Q0.0YV1進(jìn)水閥7Q0.1YV2排水閥8Q0.2MZ正轉(zhuǎn)9Q0.3MF反轉(zhuǎn)10Q0.4TS脫水11Q0.5BJ報(bào)警12Q0.6

19、A顯示編碼A13Q0.7B顯示編碼B14Q1.0C顯示編碼C15Q1.1D顯示編碼D16主機(jī)1M、面板V+接電源+24V電源正端17主機(jī)1L、2L、3L、面板COM接電源GND電源地端PLC外部接線圖3.4全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的梯形圖和編輯指令梯形圖編譯語句表：ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1TITLE=程序注釋BEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD SM0.1O I0.1R Q0.0, 9R S0.0, 5S S0.0, 1R C0, 3Network 2 LSCR S0.0Network 3 LD I0.0SCRT S0.1R Q0.6, 4S Q0

20、.6, 1Network 4 SCRENetwork 5 LSCR S0.1Network 6 LDN I0.3ON I0.4= Q0.0Network 7 LDN Q0.0SCRT S0.2Network 8 LD I0.2SCRT S0.3Network 9 SCRENetwork 10 LSCR S0.2Network 11 LDN T38TON T37, 30Network 12 LDN T38TON T38, 60Network 13 LDN T37= Q0.2Network 14 LD T37= Q0.3Network 15 LDN C0A T38LD I0.0CTU C0, 10

21、Network 16 LD C0A T38AN C1LD I0.0CTU C1, 8Network 17 LD C1A T38LD I0.0CTU C2, 8Network 18 LD C0EUO I0.2LD C1EUOLDLD C2EUOLDSCRT S0.3Network 19 LD C0EUR Q0.6, 4S Q0.7, 1Network 20 LD C1EUR Q0.6, 4S Q0.6, 2Network 21 LD C2EUR Q0.6, 4S Q1.0, 1Network 22 SCRENetwork 23 LSCR S0.3Network 24 LD T41= Q0.1Ne

22、twork 25 LD I0.4O I0.3TOF T41, 10Network 26 LDN T41LPSA C2SCRT S0.4LPPAN C2SCRT S0.1Network 27 SCRENetwork 28 LSCR S0.4Network 29 LDN T40TON T39, 50Network 30 LDN T40TON T40, 90Network 31 LDN T39= Q0.4Network 32 LD T39= Q0.5Network 33 LD T40SCRT S0.0R C0, 3R Q0.0, 9Network 34 SCREEND_ORGANIZATION_BL

23、OCKSUBROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0TITLE=子程序注釋BEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋END_SUBROUTINE_BLOCKINTERRUPT_BLOCK INT_0:INT0TITLE=中斷程序注釋BEGINNetwork 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋END_INTERRUPT_BLOCK結(jié)論以西門子S7-200PLC為控制核心，通過系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)的深入了解，全自動洗衣機(jī)利用PLC的特點(diǎn)，對一些輸入輸出設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)注水-洗滌-漂洗-脫水的洗衣全過程，解放了人們的雙手，方便了人們的生活，提高了人們的生活質(zhì)量。本論文設(shè)計(jì)是全自動洗衣機(jī)的PLC控制，系統(tǒng)主要包括進(jìn)水、洗滌（電機(jī)正反轉(zhuǎn)）、漂洗、排水、脫水、報(bào)警等部分。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中介紹了可編程控制器的基本知識，洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)以及繪制了系統(tǒng)的正常運(yùn)行流程圖、梯形圖、并進(jìn)行了分析，并寫出了梯形圖編譯語句。這次設(shè)計(jì)使我對自動控制原理及應(yīng)用有了進(jìn)一步的認(rèn)識，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中