PLC全自动洗衣机控制系统毕业论文.doc

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摘要

本文介绍了采用可编程控制器（PLC）作为核心控制部件，并利用计算机进行组态监控的全自动洗衣机控制系统。

文章介绍了洗衣机的结构，对全自动洗衣机的控制系统进行了分析，在此基础上提出了基于PLC的全自动洗衣机控制方案，并对方案进行了论证，根据洗衣机的工作原理，设计了流程及程序，对按钮，继电器，开关，变频器等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。

由于洗涤，排水，脱水的时间均由PLC内计数器控制，所以只要改变计数器参数就可以改变时间。

具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活等特点。

关键词：

PLC；全自动洗衣机；变频器；继电器

目录

摘要 I

目录 I

1绪论 1

1.1选题的背景意义 1

1.2洗衣机的发展历史 2

1.3自动控制的应用领域 4

1.4本次毕设主要研究的内容 4

2系统的总体设计 5

2.1洗衣机控制系统简介 5

2.2控制系统的组成 5

3硬件的理论与设计 7

3.1硬件设计 7

3.2可编程序控制器 9

3.2.1可编程控制器的基本概念与基本结构 9

3.2.2可编程控制器的基本特点 10

3.2.3S7-200系列PLC 11

3.2.4PLC接线图 12

3.2.5开关量I/O模块的选择 13

3.2.6可编程序控制器I/O分配表 16

3.3继电器 19

3.3.1继电器简介 19

3.3.2继电器组的应用及实现的功能 19

3.4变频器的使用及参数设定 20

4程序设计 22

4.1T型图程序设计 22

4.1.1程序流程图 22

4.1.2梯形图重点程序段落分析 22

5系统检测与调试 26

5.1检测与调试 26

致谢 28

参考文献 30

附录１S7-200PLC的CPU的I/O规范 31

附录Ⅱ程序清单 32

1绪论

本章阐述了毕业论文选题的背景意义、洗衣机的发展历史以及自动化控制在工业生产和生活中所体现的应用价值，包括目前的应用范围及发展的前景。

1.1选题的背景意义

洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。

在工业生产中的应用也十分广泛，本课题在于工业用洗衣机的研究，工业洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。

水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣物。

工业用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域，满足大容量的洗衣要求。

但是传统的基于继电器的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。

洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。

而随着PLC技术的发展，用PLC作为控制器，就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。

自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。

工业洗衣机主要特点：

⑴工业洗衣机采用卧室滚筒型,工业洗衣机的内外筒均采用优质不锈钢板精制而成,平整光亮,耐腐蚀,对织物的磨损小且无损伤,机器使用寿命长；　　

⑵工业洗衣机内筒门盖均装有不锈钢安全锁紧机构,外筒门盖上设有电器互锁装置,运转安全可靠；　　

⑶工业洗衣机采用三角胶带传动,振动小、运转平稳、经久耐用。

⑷工业洗衣机专业用于服装厂，水洗厂，宾馆，酒店，医院，工矿企业等。

1.2洗衣机的发展历史

从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打……这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：

辛苦劳累。

1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战——有人发明了木制手摇洗衣机。

发明者是美国人比尔·布莱克斯。

布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。

这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快。

1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。

之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。

到1911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。

电动洗衣机几经完善，在1922年迎来一种崭新的洗衣方式“搅拌式”。

搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。

这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。

搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。

不过10年之后，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。

这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！

直至今日，滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。

随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。

首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。

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。

至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。

20世纪60年代以后，洗衣机在一些发达国家的消费市场开始形成系列，家庭普及率迅速上升。

此间洗衣机在日本的发展备受瞩目。

60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。

70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。

70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机横空出世，让人耳目一新。

到80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚……进入90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。

此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。

1.3自动控制的应用领域

现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器简称PLC（ProgrammableLogicController）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。

PLC的应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。

PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，当然PLC 在其他领域也得到了迅速的发展。

在发达的工业国家，PLC已经广泛的应用在所有的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，应用范围不断扩大，在我国有越来越多的行业领域开始应用到PLC。

PLC的应用领域主要有数字量逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网等几个方面。

1.4本次毕设主要研究的内容

本次毕业设计是利用西门子S7-200PLC对洗衣机进行全自动控制，掌握STEP7-Micro/KINGVIEW组态王的组态理论和组态方法，制作整个洗衣过程监控界面，对电动机及其他设备进行实时监控。

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2系统的总体设计

本章节落将介绍所设计的全自动洗衣机整体结构，给出控制系统和执行机构的框图，并附文字说。

介绍流程、工作方式及工作特点。

2.1洗衣机控制系统简介

本次设计的全自动洗衣机是以工业使用为目的，在一些工业环境下，洗衣机的工作强度要比家用洗衣机大得多。

要想在相对恶劣的条件下长时间连续工作，就需要洗衣机的控制系统更加稳定耐用，从而达到更好的经济收益。

但是，对于控制系统来说，能达到如此的地步，就需要相当的技术标准。

这样来说，成本就将大幅度提高。

作为工业用途的洗衣机，其过高的成本可以凭借其出色的性能所带来的经济效益来弥补。

可编程序控制器是一种能够适应多种工业环境的控制装置，其稳定的性能受到广大工业生产者的好评。

这种控制系统具有极高的可靠性和灵活性。

应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。

PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，当然PLC 在其他领域也得到了迅速的发展。

在性能价格比不断提高的同时，它所带来的成果越来越明显。

综上，本次设计的工业用途洗衣机控制系统将由PLC可编程序控制器来作为主要组成部分。

2.2控制系统的组成

本次设计的控制系统主要是以可编程序逻辑控制器所输出的离散型指令为指令源。

通过这些数字信号的输出以及其他控制电路的受控行为来指挥供电电路给电动机供电，实现了对洗衣机的控制。

控制电路的组成主要包括：

可编程序控制器、继电器组和连接电路（变频器）。

其中，继电器为主要执行模块，PLC所发出的数字指令控制继电器线圈，而继电器的开合直接控制电源电路，实现对电动机的控制。

另外，变频器只是作为演示时增强效果的连接装置，在电路中控制洗涤时的电机转速，不作为必要装置。

图2.1系统结构框图

在图2.1中可以看出，对供电电路的控制是本次设计的最终目的，也就是说，继电器的开合为控制电路的主要动作。

模拟洗衣机的电动机是满足工业380V三相电源的交流异步电动机，要想改变电动机的旋转方向只需调换其中的任意两相。

这就是继电器组的主要功能。

3硬件的理论与设计

本章将给出本次设计的洗衣机电路原理图和各个主要器件的具体介绍和说明。

原理图中包括了供电回路图和控制回路图。

元器件除PLC以外还包括了继电器组和变频器等。

3.1硬件设计

硬件设计的整体思路就是通过PLC输出的数字信号控制继电器组，达到控制电路的目的。

如图3.1：

图3.1

图中“正转”、“反转”、“脱水”为控制电动机电源方向的三个继电器组，它们的线圈分别与PLC的输出端“ Q0.2”“Q0.3”“Q0.4”相连，受控于PLC的输出信号。

其中正转组和反转组是通过变频器的限制后接入电动机的，因此，改变变频器参数就可以改变洗涤和漂洗时的速度。

而脱水继电器组直接与电源和电动机相连，这样，当洗衣机处于脱水状态时，电动机按额定转速工作。

所以，在演示时转速会和洗涤漂洗有所区别。

3.2可编程序控制器

3.2.1可编程控制器的基本概念与基本结构

随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。

⑴可编程控制器的基本概念

国际电工委员会对PLC作了如下定义：

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关设备，都应按以于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

⑵可编程控制器的基本结构

CPU

模块

输入模块

输出模块

输出

电源

电源

开关

可编程控制器

PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成，如图1-1所示。

PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。

图3.2可编程控制器的基本结构图

⑴CPU模块

CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。

在PLC控制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。

⑵I/O模块

输入（Input）模块和输出（Output）模块简称I/O模块它们是联系系统外部设备和CPU模块的桥梁。

⑶编程器

编程器用来生成用户程序，并用它进行编辑、检查、修改和监控用户程序的执行情况。

手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入