电气控制课设--全自动洗衣机PLC控制

电气控制课程设计

专业：自动化

班级：动1101

姓名：

学号：201108539

指导教师：侯

兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年 07 月 10 日

全自动洗衣机的PLC控制系统设计

1设计任务

1.1任务描述

洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水和脱水4个过程组成。全自动洗衣机的进水、洗衣、排水和脱水是通过水位开关、电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制，从而实现全自动控制运行，直至洗衣结束。高、中、低水位开关分别用来控制进水到洗衣机内高、中、低水位；电磁进水阀起着通/断水源的作用。进水时，电磁进水阀打开，将水注入；排水时，电磁排水阀打开，将水排出；洗衣时，洗涤电动机启动；脱水时，脱水桶启动。

1.2控制要求

洗衣机洗衣洗衣时间为40分钟到1小时左右，这里为了方便按以下要求设计。

1.2.1“正常运行”工作方式控制要求：

（1）按下启动按扭及水位选择开关（高、中、低），开始进水，达到设定水位（高、中、低）后停止进水，停止2秒后开始洗涤；

（2）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒；

（3）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒；

（4）开始清洗，重复（1）～（4）步骤，共清洗两遍；

（5）清洗完成，报警3秒并自动停机。

1.2.2.“强制停止”工作方式控制要求：

若按下停车按扭，全自动洗衣机停止自动运行状态，开始进入强制停止运行状态。要求能够实现手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）的功能。

2全自动洗衣机PLC控制系统的选型和I/O地址分配

2.1全自动洗衣机PLC控制系统选型

全自动洗衣机PLC控制系统采用西门子公司的S7-300系列PLC控制器。2.2 I/O地址分配

根据设计思路，元器件地址分配如表1所示。

全自动洗衣机控制系统PLC 外部接线图有11个输入部分和7个输出部分，输入部分有启动按钮和停止按钮、高、中、低水位选择开关、水排空检测开关、高、中、低水位检测开关、手动排水开关和手动脱水开关，输出部分有报警器、开始自动运行指示灯、进水电磁阀、排水电磁阀、正转、反转控制继电器和脱水桶控制继电器。

全自动洗衣机控制系统PLC 外部接线图如图1所示,

主电路图如图2所示。

启动按钮停止按钮高水位选择开关中水位选择开关低水位选择开关高水位检测开关中水位检测开关低水位检测开关手动牌水泥开关手动脱水开关水排空检测开关EL 进水电磁阀YV1排水电磁阀YV2KM1KM2脱水桶KM3报警蜂鸣器H

QS

单相交流电动机M

图1 控制系统PLC 外部接线图 图2 洗衣机主电路图

4控制系统程序设计和调试

4.1程序的流程图

全自动洗衣机正常运行流程图和强制停止流程图分别如图3与图4所示。

图3 洗衣机正常运行流程图图4 洗衣机强制停止流程图

4.2编程及调试

4.2.1程序编写

根据全自动洗衣机系统的控制要求和PLC梯形图编程语言，编写程序。首先按下启动按钮，自动工作指示灯亮；接着按设定水位开关，洗衣机进水电磁阀打开进水；当水位到达设定水位后，相应水位监测开关闭合，洗衣机停止进水并延时2秒；接着开始洗衣，洗涤电动机首先正转运行30秒后停止并定时2秒，接着反转运行30秒并定时2秒；判断正、反转是否循环5次，若正、反转未循环5次，返回重新洗衣，当正、反转循环5次完成后，排水电磁阀打开排水；排水完成时水排完检测开关闭合，脱水桶启动并运行30秒；脱水完成后清洗2次，清洗结束后，洗衣机报警并结束工作。

具体梯形图程序见附录。

4.2.2仿真及调试过程

将编写好的程序和硬件分配下载到仿真程序中，就可以进行系统运行仿真和调试。部分仿真图如图5、图6与图7所示。首先，按下启动按钮和高水位设置开关后，自动运行指示灯亮，进水电磁阀打开。如图5所示。

图5 仿真图

高水位监测开关闭合，停止进水。洗涤电动机正转定时30秒，如图6所示。

图6 仿真图

洗涤电动机反转并定时30秒，如图7所示。

图7 仿真图

5设计体会

在本次的电气控制课程设计中，我收获颇多。学到了如何应用课本上的外，更学会了在软件仿真过程中遇到问题时，如何思考和修改程序。同时和同学进行了多次的讨论和交流。

在拿到设计题目后，我首先按照要求设计要求，整理了思路和简单设计了一段程序。接下来参考了一本书上的全自动洗衣机PLC控制系统的例子，编写出初步的全部控制程序。接着在西门子STEP7软件上建立工程并输入程序，系统的对缩写程序作了初次修改。最后在软件上仿真运行，结果发现有太多地方会出现运行步骤乱序问题，接着开始针对每一步骤逐个修改，最终得到能够正确运行的程序。

和以往课设不同的是，本次课设中程序段是梯形图程序，编写思路和方法更需要逻辑性；仿真中由于扫描周期为1~100毫秒，所以有很多程序段需加很多中间继电器线圈去控制，需要对中间元件的闭合和断开仔细考虑。经过本次课设，我更深层次的掌握了PLC理论知识，也掌握了一些编程思路和分析问题的方法。

附录

全自动洗衣机PLC控制系统的程序如下所示：