全自动洗衣机PLC控制课程设计

1四川理工学院课程设计全自动洗衣机PLC控制学生：冯维虎学号：07011030604专业：机械设计制造及其自动化班级：机电072指导教师：黄波四川理工学院机械工程学院二零一一年一月2课程设计设计任务书一、设计要求：1、完成PLC控制系统设计，并绘制出PLC外部接线图和编写PLC程序；2、要求在电气原理图中，用明细表列出所有电器元件的相关信息。3、编写课程设计说明书，设计说明书书写格式参照《四川理工学院机械工程学院毕业设计（论文）管理实施细则》附录2：毕业设计说明书（论文）书写格式。二、设计的原始数据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，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，停2秒4、如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒5、开始清洗，重复（1）——（4），清洗俩遍6、清洗完成，报警3秒并自动停机7、若按下停车按钮，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）3目录1.1全自动洗衣机PLC控制的控制要求…………………………………41.1.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理………………………41.1.2洗衣机控制要求………………………………………………………………51.2全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置…………………51.2.1控制系统硬件接线图………………………………………………………51.2.2模块功能概述…………………………………………………………………71.3全自动洗衣机控制系统程序设计和调试………………………………71.3.1编程软件………………………………………………………………………71.3.2程序的流程图、构成和相关设置……………………………………………71.4全自动洗衣机PLC控制系统程序…………………………………………101.4.1系统资源分配…………………………………………………………………101.4.2源程序…………………………………………………………………………11参考文献………………………………………………………………………………19总结…………………………………………………………………………2041.1全自动洗衣机PLC控制的控制要求1.1.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理1．全自动洗衣机的基本结构全自动洗衣机的基本结构如图1-1所示。图1-1全自动洗衣机的基本结构图2．全自动洗衣机的工作流程全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图1-2所示。图1-2全自动洗衣机的单循环工作流程示意图结束开始脱水排水洗涤进水53．全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执行。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。洗涤完成由蜂鸣器报警。1.1.2洗衣机控制要求1.全自动洗衣机控制系统的要求:（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，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，停2秒（4）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒（5）开始清洗，重复（1）～（4），清洗两遍（6）清洗完成，报警3秒并自动停机（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）1.2全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置1.2.1控制系统硬件接线图1．控制系统硬件接线图全自动洗衣机控制系统硬件接线图如下：62.电气原理图73．PLC外形图全自动洗衣机控制系统选择西门子公司的S7-200系列PLC（6ES7214-1AD23-0XB0）作为控制单元，如图1-3所示为所选PLC外形图。图1-3PLC（6ES7214-1AD23-0XB0）外形图4．I/O地址分配由于S7-200224CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块。模块上的输入端对应的输入地址是I0.0～I1.2，输出端对应的输出地址是Q0.0～Q1.01.2.2模块功能概述CPU模块采用西门子公司的6ES7214-1AD23-0XB0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量输入/输出模块。1.3全自动洗衣机控制系统程序设计和调试1.3.1编程软件以西门子公司为S7-200PLC设计的V3.2STEP7MicroWINSP4编程软件为例。1.3.2程序的流程图、构成和相关设置1.流程图8⑴正常运行流程图正常运行流程图如图1-4所示。流程图描述:按下启动按扭,开始进水;进水到规定高度,使水位开关接通,实现洗涤正转,并停止进水;洗涤正转30S后,停止2秒,反转30S后,停2秒。计数器加1,累计洗涤次数;若未满5次则重复进行洗涤,直至洗涤达到5次,开始排水.由于排水,水位降低,当水位低于规定下限水位时,排空检测开关接通,开始脱水,脱水30S后,计数器加1,脱水停止.然后再返回到进水动作重复上述过程3次,报警并停机9NYYNYNYYNYNYNY暂停2S洗涤反转30S暂停2S洗5次排水脱水30S脱水3次停机报警30S洗涤正转停止进水进水水满起动10图1-4正常运行的流程图2.程序的构成这个程序只有自动方式。在自动方式下，PLC将运行已经设置好的程序和参数（用于全自动洗衣机一切都工作正常的情况下）。3.程序的下载、安装和调试将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。全自动洗衣机程序是由V3.2STEP7MicroWINSP4编程软件的指令完成。若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下,运行编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试。1.4全自动洗衣机PLC控制系统程序1.4.1系统资源分配1.数字量输入部分全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱水按钮以及高水位、中水位、低水位和排空检测开关共11个输入点。具体的输入分配如表1-1所示。表1-1输入地址分配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低水位检测开关ST4I1.0手动排水按钮SB6I1.1手动脱水按钮SB7I1.22.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、指示灯等。具体的输出分配如表1-2所示。表1-2输出地址分配名称符号地址启动指令J1Q0.0进水阀控制继电器J2Q0.1电动机正转及脱水继电器J3Q0.2电动机反转继电器J4Q0.311排水阀控制继电器J5Q0.4报警蜂鸣器HAQ0.5高水位指示灯HL1Q0.6中水位指示灯HL2Q0.7低水位指示灯HL3Q1.03.定时器部分具体的定时器分配如表1-3所示。表1-3定时器分配定时器功能T37延时2秒开始洗涤T38洗涤正转定时30秒T39洗涤反转定时30秒T40脱水定时30秒T30报警定时3秒4计数器部分具体的计数器分配如表1-4所示。表1-4计数器分配计数器功能C1洗涤循环计数5次C2清洗和漂洗计数3次1.4.2源程序1.启动全自动洗衣机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：Network1开始洗涤LDI0.0OM0.1ANC2ANI0.1=M0.1=Q0.0所对应的梯形图如图1-5所示12图1-5启动指令梯形图2.进水阀控制洗衣机启动后，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：Network2进水阀控制LDM0.1EULDI0.5EUOLDOM0.3ANM0.2=M0.3Network3LDI0.2ANI0.6LDI0.3ANI0.7OLDLDI0.4ANI1.0OLDAM0.3=Q0.1Network4LDQ0.1EDTONT37,+20Network5LDT37OM0.2ANC1AM0.1=M0.213所对应的梯形图如图1-6所示图1-6进水阀控制梯形图3.洗涤控制当进水电磁阀释放2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，然后反转30秒，停2秒，如此循环5次，总共320秒。它的指令程序为：14Network6正转及脱水控制LDM0.2ANT38ANQ0.3AM0.1LDI0.5ANT40ANQ0.3AM0.1OLDLDI1.2ANM0.1OLD=Q0.2Network7LDM0.2ANT39TONT38,+300Network8反转控制LDT38ANT39ANI0.5AM0.1=Q0.3Network9LDQ0.3TONT39,+300Network10LDT39EDLDT40EDCTUC1,+5所对应的梯形图如1-7所示15图1-7洗涤控制梯形图164.出水阀控制当洗涤循环5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：Network11出水阀控制LDC1LDI1.1ANM0.1OLD=Q0.4所对应的梯形图如图1-8所示图1-8出水阀控制梯形图5.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：Network12脱水计时LDI0.5TONT40,+300所对应的梯形图如图1-9所示图1-9脱水计时梯形图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，2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5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：Network13清洗和漂洗计数LDM0.2EDLDNM0.1CTUC2,+3所对应的梯形图如图1-10所示17图1-10清洗和漂洗计数梯形图7.报警输出清洗完成后，报警3秒并自动停机。它的指令程序为：Network14报警输出LDM0.1TOFT30,+30Network15LDNM0.1AT30=Q0.5所对应的梯形图如图1-11所示图1-11报警输出梯形图8.水位指示显示全自动洗衣机的水位。它的指令程序为：Network16水位指示LDI0.6=Q0.618Network17LDI0.7=Q0.7Network18LDI1.0=Q1.0所对应的梯形图如图1-12所示图1-12水位指示梯形图19参考文献：[1]宫淑贞，徐世许可编程控制器原理及其应用（第二版）人民邮电出版社[2]廖常初S7-200PLC编程及应用[3]孙承志徐智张家海吉顺平西门子S7-200/300/400PLC基础及应用技术[4]翟红程愈宁西门子S7-200PLC应用教程[5]蒋金周全自动洗衣机的PC智能控制20总结通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中，尤其是即将到来的毕业设计，我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。通过此次课设，让我了解了生活中常用电器洗衣机的工作原理及其PLC控制方式，对plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流