PLC编程全自动洗衣机电气控制与PLC编程课程设计.docx

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PLC编程全自动洗衣机电气控制与PLC编程课程设计

目录

一.总体设计…………………………………………………………………………2

1.设计任务分析与描述…………………………………………………………2

2.系统硬件设计…………………………………………………………………2

3.系统I/O端子设计……………………………………………………………4

二.控制方案…………………………………………………………………………5

1.设计方案提示…………………………………………………………………5

2.控制要求和基本步骤…………………………………………………………5

三.控制过程分析……………………………………………………………………6

1.控制流程图及说明……………………………………………………………6

2.梯形图以及原理分析…………………………………………………………9

四.系统调试………………………………………………………………………16

五.个人总结………………………………………………………………………17

参考文献……………………………………………………………………………18

附录…………………………………………………………………………………19

一.总体设计

1.设计任务分析与描述

全自动洗衣机因操作方便、节省人力和资源，有多种功能可自主选择的优点，现已得到了普遍的应用。

全自动洗衣机的机构和工作原理简述如下：

全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的，外桶固定，做盛水用，内桶可以旋转，用于脱水。

内桶有很多小孔，使内外的水流相通洗衣机的进水和出水分别有进水电磁阀和排水电磁阀来执行。

进水时，通过电气控制系统使进水阀打开，经过水管注入外桶。

排水时，通过电气控制系统使排水阀打开，经过水由外桶排水到极外。

洗涤的正传和反转由洗涤电动机拖动波轮的正反转来实现，洗涤和清漂时，脱水桶不旋转。

脱水时，通过电控系统见离合器合上，由洗涤电动机带动内桶的正转进行甩干。

高、中、低水位的开关分别检测洗衣桶内的高、中、低水位。

按所需要的功能选择洗涤方式、洗涤过程和水位后。

按启动按钮。

洗衣机按所需要的要求进行洗涤，过程完成后，声响报警停止工作。

本洗衣机具有三种功能选择，即水位选择，洗涤程序选择和洗涤方式选择。

三种不同形式选择的形式选择的功能如下：

1.水位选择：

分别有高、中、低水位，洗衣机水桶水位达到选择的水位时，相应水位的关闭和，反之水位开关断开。

2.洗涤程序选择：

分为全程洗（洗涤、清漂、脱水全过程）、清漂洗（清漂和脱水过程）、脱水三种

3.洗涤方式选择：

分别有标准洗和轻柔洗两种，标准洗和轻柔洗的不同区别在于，一是在洗涤的、清漂、脱水个过程的所需时间不同；二是标准洗涤可以选择全程洗、请漂洗、脱水中的任意一种，轻柔洗为只能全程洗。

2.系统硬件设计

系统的主要是利用铜板、开关、LED灯等基本元件来模拟洗衣机的响应。

洗衣机的面板布置如图1，线路连接如图2所示。

图2洗衣机线路连接图

图1洗衣机的面板布置

3.系统I/O端子设计

全自动洗衣机系统的输入输出端子地址分配为：

I/O端子分配

X0：

电源开/关按钮SB0Y0：

电动机正转接触器KM1

X1：

启动/暂停按钮SB1Y1：

电动机反转接触器KM2

X2：

水位设置按钮SB2Y2：

进水电磁阀YV1

X3：

程序选择按钮SB3Y3：

排水电磁阀YV2

X4：

洗涤方式选择按钮SB4Y4：

脱水电磁阀YV3

X5：

高水位开关SQ1Y5：

报警蜂鸣器HA

X6：

中水位开关SQ2Y6：

高水位指示灯HL1

X7：

低水位开关SQ3Y7：

中水位指示灯HL2

Y10：

低水位指示灯HL3

Y11：

洗涤指示灯HL4

Y12：

清漂指示灯HL5

Y13：

脱水指示灯HL6

Y14：

标准洗指示灯HL7

Y15：

轻柔洗指示灯HL8

I/O端子接线图为：

二.控制方案

1.设计方案提示

本全自动洗衣机具有三种功能选择，即水位选择，洗涤程序选择和洗涤方式选择。

它的控制方案可以以下面方法进行实现：

（1）洗涤方式选择、程序选择、水位选择可用基本指令和移位指令等指令组合电路来完成。

（2）启动暂停、电源开关可采用二分频电路，也可以用其他方法来实现。

（3）洗衣机过程用步进指令实现控制。

2.控制要求和基本步骤

（1）按下电源按钮，系统默认是全程洗涤、中水位。

（2）根据不同的要求进行水位的选择，洗涤程序的选择和洗涤方式的选择。

（3）按下启动按钮。

洗衣机按照随选择的方式进行洗涤，全程如下所示。

如选择标准全程洗涤、高水位，按下启动按钮，进入洗涤程序，首先进水，达到高水位停止进水并正传洗涤，正转洗涤8秒后暂停2秒反转洗涤8秒后暂停2秒；如此反复10分钟后开始排水，水位降至低水位后延时5秒开始脱水，30秒后停止脱水，进入清漂过程。

清漂过程与洗涤过程相似。

实施电动机正反的时间不同，清漂的时间不同。

经过进水—清漂—排水—脱水—第二次进水—第二次清漂—第二次排水，完成清漂的过程进行最后的脱水，2分钟后停止脱水，报警蜂鸣器间断接通10次，以示洗衣全过程的结束，关断电源。

（4）水位选择要求水位按钮一次，进行一次水位选择，按照高中、低循环的方式进行选择，某个水位被选择时，对应的指示灯亮。

在洗衣的过程中，按水位按钮都有效，除了排水和脱水状态外，洗衣桶的水位低于选择的水位时将进水。

（5）洗涤程序选择要求按动程序按钮一次，进行一次选择。

按全程洗洗，清漂洗、脱水循环选择，对应的指示灯亮。

洗衣机工作后按键无效。

（6）洗涤方式选择要求按动一次程序选择按钮，进行一次选择，按照标准洗、轻柔洗循环选择，对应的指示灯亮。

洗衣工作后，按此键无效。

（7）如清漂过程中，清漂指示灯断续点亮，显示系统正在进行清漂过程中。

清漂结束，轻飘指示灯熄灭。

洗涤过程、脱水过程与此相同。

（8）洗衣过程中，按下启动/暂停按钮，暂停洗衣，再按按钮，系统从暂停点开始运行。

洗衣过程中按下电源开关按钮，系统复位并断开电源。

三.控制过程分析

1.控制流程图及说明

洗衣过程中各个状态与输出器件的关系如表1所示：

洗衣机工作的流程图如图3、图4、图5所示。

进水电磁阀

排水电磁阀

脱水电磁阀

电动机正转接触器

电动机反转接触器

报警蜂鸣器

进水

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

洗涤正转

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

洗涤反转

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

清漂正转

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

清漂反转

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

排水

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

脱水

OFF

ON

ON

ON

OFF

OFF

结束报警

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

表1各状态下部分输出器件动作关系

洗衣全过程的流程图如下：

图3洗衣全过程流程图

洗涤过程的流程图如下：

图4洗涤过程流程图

清漂过程的流程图如下：

图5清漂过程流程图

2.梯形图以及原理分析

1）电源按键功能模块

说明：

用二分频原理设计，然后加进一个主控电路。

2）程序选择功能模块：

说明：

按下X3，C11加一，然后通过比较指令CMP，若C11<2，则M12接通；若C11＝2，则M13接通：

若C11>2，则M14接通。

然后相应的指示灯亮。

注：

M14全程，M13脱水，M12清漂

3）水位选择功能模块：

说明：

其实现和程序选择原理相同，其功能除了实现水位的选择和显示外，增加了步进指令，满足了任务书中的第四点要求，即在洗衣的过程中，按水位按钮都有效，除了排水和脱水状态外，洗衣桶的水位低于选择的水位时将进水。

注：

M0高水位，M1低水位，M2中水位

4）方式选择功能模块

说明：

与电源按键同理，采用二分频电路。

注：

M25-OFF代表标准洗；M25-ON代表轻柔洗

5）启动/暂停功能模块

说明：

采用二分频电路，然后用主按指令

6）进水—到达选择水位功能模块

说明：

相应的水位按键按下，相应的指示灯亮

7）电机正转—电机停止—电机反转步进功能模块

说明：

S502代表正转，S503代表停止，S504代表反转，是标准洗还是轻柔洗由M25决定，所选的时间也不同。

8）排水（时间：

到最低水位后再延时5s）功能模块

说明：

X7低水位开关按下，表示排到最低水位，然后开始计时5S。

9）过程脱水功能模块

说明：

该步属于洗涤过程脱水30S，相应的指示灯在该脱水过程亮。

10）最后脱水（标准：

2min/轻柔：

1min）

说明：

相应的指示灯亮，二分频和T1配合，使脱水灯达到闪烁效果。

脱水过程的的时间由标准洗或轻柔洗决定，即由M25的通断决定。

11）洗涤过程洗涤灯闪烁和清漂过程清漂灯闪烁功能模块

说明：

这两步，使Y011（洗涤灯）闪烁，在洗涤过程采用并行分支、汇合编程法，同时执行这两步即可。

清漂过程同理。

12）最后工作完成报警功能模块

说明：

通过不循环地执行S519和S520，达到报警十次的效果。

四.系统调试

全程洗衣状态下的洗衣过程调试：

按下电源开关，系统默认的是标准全程洗涤洗，水位是中水位。

这时中水位指示灯、洗涤指示灯、标准指示灯都会同时亮，按下启动按钮，系统开始进入全程洗涤的状态，整个过程经过两次清漂，电动机的多次正反转，多次的排水和脱水，工作完成后蜂鸣器会报警10次，按下电源开关可以停机，并且在调试过程中间，按“下启动/暂停按钮系统会暂停工作并自动保存状态，等再按下该按钮后又从保存状态开始工作”（符合任务书中第（8）点要求，系统从暂停点开始运行）。

调试过程实现了预先设定的功能。

清漂过程的调试：

打开电源开关，拨动程序选择按钮进行程序选择，使清漂指示灯亮，这时就是选择了“清漂洗模式，由于轻柔洗只能为全程洗，如果这时选择轻柔洗，当按动启动/暂停按钮时系统不工作”（符合轻柔洗只能全程洗），所以只能选择标准洗，拨动方式选择按钮使标准指示灯亮，同时拨动水位选择按钮进行3种方式水位的选择，对应指示灯也会亮，按动启动/暂停系统进入清漂过程。

过程中的启动/暂停按钮仍然能正常工作和保存工作状态，清漂调试过程实现了设定的要求。

脱水过程的调试：

由于上述两个过程都涉及到脱水的过程，所以这里调试的是单独的脱水过程。

像前两过程，同样是通过方式选择和程序选择以及水位选择按钮进行模式的选择，使对应的指示灯发亮，同时这里也不允许轻柔方式的选择，否则系统不能正常工作。

经过测验，脱水过程的调试也完成了系统设定的要求。

其它功能的调试：

洗过程按水位选择按钮，除排水和脱水状态，洗衣桶低于现水位将进水。

（符合任务书中第（4）点要求）；洗衣过程按洗涤程序选择按钮和洗涤方式选择按钮无效（符合任务书中第（5）、（6）点要求）；在洗涤、清漂、脱水过程中，相应的指示灯闪烁（符合任务书中第（7）点要求）。

总体来说，经过多次的调试，全自动洗衣机的PLC控制系统都能完美地满足设计要求。

五.个人总结

作为主力队员，两周的课设，让我觉得很累，但从中收获了很多，最终的成功让我觉得累也是值得的。

在此，感谢队员、同学们的帮助以及方清城老师在此次实验中的指导。

所做PLC的设计，让我进一步对PLC的应用及功能做了了解，对GX软件梯形图的应用也变的熟练。

在本次课程设计中，我觉得最大的难点是系统从暂停点重新启动。

经过反反复复的测试、看PLC课本，认真思考和讨论的过程中得到了解答，采用断电保存的步进和断电保存时间继电器可以很完美实现。

另外，我感觉最深的是，自己做完后，去指导其他组时，发现一个很严重的问题，有些同学说还没有认真地弄懂硬件电路原理，就一味地埋头编程，然后相关的功能弄不出来，就说电路板有问题，真是本未倒置。

当然，有些电路板的焊线确实存在问题。

在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。

能够解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

通过合作，我们的合作意识得到加强。

合作能力得到提高。

上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。

在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。

能过比较选出最好的方案。

在这过程也提高了我们的表达能力。

参考文献

[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：

化学工业出版社，2010.

[2]张万忠.可编程控制器应用技术.北京：

化学工业出版社，2002.

[3]王永华.现代电气及可编程控制技术.北京：

北京航空航天大学出版社2002.

附录

梯形程序框图：