全自动洗衣机控制系统设计说明书

机电工程学院

课程设计说明书

学生XX：

学号： 20094805 专业班级： 机制F09 指导教师：

2012年 12 月13日

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设计题目: 全自动洗衣机控制系统设计

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内容摘要

本次课程设计主要是针对全自动洗衣机的控制系统进行设计，首先对其工作原理做一个大致的介绍，即洗衣机的工作流程图，本次的控制系统采用PLC控制，介绍了洗衣机的硬件配置和组成原理，并由此得到I/O分配表，PLC接线图，重点部分是控制程序和程序的调试。全自动洗衣机控制系统是典型的自动化系统，几乎由一到两个开关或者按钮就可以实现整个洗衣过程：一洗二漂；这三次每次都是一个相对的洗衣过程，用循环来实现；还可以分强洗，弱洗，每个分支过程中也嵌套了循环，使其过程显得有些复杂，但功用很好。在完成这次课程设计的过程中，对于机电一体化的控制系统的设计有了一定的认识，掌握了基本的设计步骤，熟悉了课程中的相关知识，理论联系实际，使我对学过的知识有了更深层次的了解。

关键词：洗衣机；控制系统；循环

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目录

目 录1

第1章 引 言1

第2章 系统总体方案设计2

2.1控制系统流程图2 2.2系统设计方案3

2.3洗衣机硬件配置及组成原理3 2.5 PLC接线图7 2.6 程序调试15

第3章 结 论19 第4章 设计总结20 致谢21

附录 程序语句表22 参考文献25

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第1章 引 言

这次设计是毕业前最后一次课程设计，也是为做毕业设计做铺垫吧，通过这次设计，将所学的东西融会贯通。

这篇设计论文是以西门子S7-200为主要载体，结合他对应的编程软件来对全自动洗衣机的控制进行编程，虽然没有具体的见到他的硬件，但是也对这样一个程序对应的接口做了了解。

同时根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器PLC实现控制，说明了PLC控制的原理方法，特点及控制洗衣机的特色。全自动洗衣机控制系统利用了西门子S7-200系列PLC的特点，对按钮，电磁阀，开关等其他一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤，排水，脱水的时间由PLC内定时器和计数器控制，所以只要改变定时器和计数器参数就可以改变时间。可以把上面设定的程序时间定下来，作为固定程序使用,充分表现现代家电品的实用性。

在洗衣机控制方面，在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，PLC控制系统产生了。继1969年美国数字设备公司研制出世界第一台PLC，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期，从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来了。在许多领域都有广泛的应用。PLC的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制全自动洗衣机这个课题。

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第2章 系统总体方案设计

2.1控制系统流程图

如图2.1为全自动洗衣机的洗涤动作程流程图,根据控制流程图并按照设计任务书进行程序的设计；

初始状态：暂停，高水位，强洗，工作寄存器清零 通过SB3,SB1设定水位与方式，M置0，按SB2启动 进水，到达规定水位，关进水，开始洗涤 M=0,则N=4;M<或>0，则N=2 YES 是强洗吗？ 电动机正转8秒 暂停2秒 电动机反转8秒 暂停2秒 满N次吗？ NO 电动机正转2秒 暂停5秒 电动机反转2秒 暂停5秒 满N次吗？ NO NO YES YES 排水，直至水排空 甩干10秒 M+1,M=3吗？ 报警提示10秒 关机

NO ..

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2.1全自动洗衣机的洗涤动作程流程图

2.2系统设计方案

通常地，人们采用洗衣机来洗衣服需要经历洗涤、漂洗、排水、脱水等4个环节，而在全自动洗衣机中，这样的一个过程全由PLC来完成。并且，全自动洗衣机需要其控制系统足够可靠，以避免洗衣机轻易出现故障。

全自动洗衣机的简单工作过程如图2.1所示。其中，洗衣的方式（强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在人们将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。并且是必须选择的洗衣参数。当选择了一种洗衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。

全自动洗衣机系统中，PLC主要完成以下功能： 1．检测功能

（1）检测洗衣的方式：强洗或者是弱洗的选择。 （2）检测洗衣时的水位：高水位或者是低水位的选择。 （3）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。 （4）检测排水是否已经完成。 2. 控制功能

（1）控制进水、洗涤、排水、脱水等洗衣机的动作。 （2）控制洗涤、脱水等的时间长短。 （3）控制洗涤的次数。

（4）控制在洗衣机完成一个动作后到下一个动作的准确转换。 （5）控制完成洗衣时的信号提示。

2.3洗衣机硬件配置及组成原理

根据控制流程图，来实现功能。选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣机的控制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自动洗衣机系统中总共有7个数字量输入，10个数字量输出，共需17点I/O,根据I/O点数及程序容量，选择了CPU224作为其主机。

启动按钮用来控制全自动洗衣机开始工作与否，一般地，在用户在洗衣机内放入衣服，且已经准备好开始洗衣服之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开始洗衣。

停止按钮用来控制运行中的全自动洗衣机停止工作与否。在洗衣服的过程中，用户需要停止洗衣机，就可以直接按下停止按钮，洗衣机即会停止工作。

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高低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位高低，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统设定下的两个水位中的相对高一点的水位。反之则是低水位。

强洗标准洗涤开关用来设置洗衣机洗衣服的模式，当选择强洗时，洗衣机自动按照强洗模式洗衣服。反之则相反，选择标准洗模式。需要说明的是，标准模式与强洗模式的 选择必须在用户一开始洗衣之前完成。

高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了高水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将高水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。

低水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了低水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将低水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。同样零水位探测器用来探测是否将水排干。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将零位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。

电机正转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的正转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机正转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。

电机反转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的反转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。

排水离合器用于PLC主机控制洗衣机机筒内的排放。选用数字式离合器，可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接到排水离合器，当洗衣机在完成洗衣或者漂洗后，需要将机筒内的脏水排出机筒，此时，PLC主机发出控制命令打开排水离合器，进行排水。

洗衣机洗衣服的最后一道工序就是对衣服进行脱水，脱水电磁离合器正是用于PLC主机控制洗衣机进行脱水，脱水需要电机带动机筒旋转，有了电磁离合器后，就可以直接使用PLC主机的数字量输出端口来控制电磁离合器，最终达到控制脱水执行电机的目的。在脱水过程不涉及电机的调速问题，因此，用PLC主机加电磁离合器这样一种比较觉得简单的方式就可以完成控制任务。

蜂鸣器用来指示洗衣机洗衣过程中的一些声音提示，也采用电磁阀控制。对于各个程序中的指示灯也采用电磁阀进行控制。

全自动洗衣机控制系统为单机控制系统。 PLC的输入点，包括启动按钮、停止按钮、高低水位按钮、标准强洗模式按钮、高水位探测器、低水位探测器，零水位探测器一共7点；输出点包括进水电磁阀、电机正转接触器、电机反转接

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触器、排水离合器、脱水离合器、蜂鸣器接触器和四个指示灯接触器一共10点。

由于点数不多，考虑20%～30%的余量，选用小型PLC便可实现， 本次设计选择西门子S7-200系列的CPU224型的PLC，可以满足使用需求。它的主要特点是：

·14输入/10输出共24个数字量I/O点。 ·13KB的程序和数据存储空间。

·6个的30KHZ的高速计数器，2路的20KHZ的高速脉冲输出。 ·具有PID控制器。 ·1个RS485通信/编程口。

·具有多点接口MPI（Multi Point Interface）通信协议 ·具有点对点接口PPI(Point to Point Interface)通信协议 ·具有自由通信口

·I/O端子排可以很容易地整体拆卸

如表2.1为全自动洗衣机中PLC主机的I\\O资源分配，表2.2为全自动洗衣机中PLC主机中辅助继电器分配。

2.4 I/O分配表

根据控制要求，可列出下表：

表2.1 全自动洗衣机PLC主机的I/O地址分配 信号类型 输入信号 输入信号 输入信号 输入信号 输入信号 输入信号 输出信号 输出信号 输出信号 输出信号 输出信号 输出信号 信号名称 洗涤选择 启动 高水位 高水位探测 低水位探测 零水位探测 进水 电动机正转 电动机反转 排水 脱水 报警 元件名称 常开按钮 常开按钮 常开按钮 组合开关 组合开关 组合开关 电磁阀 接触器 接触器 电磁阀 离合器 接触器 元件符号 SB1 SB2 SB3 ST3 ST2 ST1 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 地址编号 I0.3 I0.1 I0.2 I0.4 I0.5 I0.6 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 ..

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输出信号 进水指示灯亮 灯泡 L1 Q0.6

表2.2 全自动洗衣机中plc主机中辅助继电器分配

名称 启动 停止 高水位 低水位 强洗模式 标准洗涤模式 地址 M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 名称 蜂鸣器 洗涤高水位检测 洗涤低水位检测 零水位探测 地址 M0.5 M0.6 M0.7 M1.5

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2.5 PLC接线图

I/O接线图如下： 图2.5 I/O地址分配2.6

程序梯形图

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主程序如下：.

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洗涤子程序

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强洗

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弱洗

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2.6 程序运行及调试

1、载入程序，启动软件，打开监控，并按下启动按钮闭合I0.1

2、选择洗涤模式闭合I0.2及I0.3

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3、闭合I0.4

4、观察循环次数

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5、观察循环次数

6、观察循环次数

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第3章 结 论

此PLC控制程序可以实现，洗衣机的进水，排水，分别有进水电磁和排水电磁阀执行。洗涤正转反转由洗涤电机驱动拨盘，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，洗涤电机正转进行甩干。洗涤完成由蜂鸣器报警，洗衣机通过高水位限位检测ST3，低水位限位检测ST2，零水位限位检测ST1，，来检测水位的高度位置，水位选择有一个按钮完成。洗涤方式选择也哟一个按钮完成，用四个LED发光二极管来只是当前的工况状态。等一系列的要求可以实现。

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第4章 设计总结

通过这次课程设计不仅使我对于机电传动控制这门课进行了一次综合性的复习，同时还让我学到了很多东西，比如说当自己真正的想要把事情做好的时候，才会发现自己平时很容易忽略的东西有很多，才会真正的去发现一些从未注意的东西，比如，在这次的课程设计中，我就发现word其实并不是像我以前想的那么不人性化，因为自己以前从来没有注意这些细节的内容所以才会以为有那么多的不顺手的地方。对于这次的课程设计，对于PLC的设计使我对于电路的控制有了更加具体话的了解，像洗衣机，电梯，各种设备都可以用PLC进行控制设计，生活中有那么多的电器可以用他它来进行控制，这让我看到了我们现在学习的东西并非是一无是处，他都将会在社会中有所作为的。

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致谢

两周的课程设计也接近了尾声，经过两周的奋战我的设计终于完成了。在没有做plc课程设计以前觉得课程设计只是对这半年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

在这次课程设计中同学们之间的关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢我的同学曾祥印,李少辉,XX正等的帮助。

在此要感谢我的指导老师王宗才老师对我们悉心的照顾，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。

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附录 程序语句表

Network 1 // 启动 LD I0.1 O M0.0 AN T38 = M0.0

Network 2 // Network Title // 高水位 LD I0.2 A M0.0 AN M0.2 = M0.1 Network 3 // 低水位 LDN I0.2 O M0.2 A M0.0 = M0.2 Network 4 // 强洗 LD I0.3 A M0.0 AN M0.4 = M0.3 Network 5 // 弱洗 LDN I0.3 O M0.4 A M0.0 = M0.4 Network 6

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// 高水位检测 LD I0.4 O M0.6 A M0.0 A M0.1 = M0.6 Network 7 // 低水位检测 LD I0.5 O M0.7 A M0.0 A M0.2 = M0.7 Network 8 // 进水 LD M0.1 AN M0.6 LDN M0.7 A M0.2 OLD A M0.0 = Q0.0 = Q0.6 Network 9 // 洗涤 LD M0.0 AN Q0.0 CALL SBR0 Network 10 // 停机 LD T37

O Q0.5 AN T38 LPS = M0.5 A M0.0 = Q0.5 LPP

TON T38, 100 Network 11 // 零水位检测 LD M0.0 A I0.6 = M1.5 TITLE=SUBROUTINE MENTS

Network 1 // Network Title // Network ment LD SM0.0 FOR VW100, 1, 3 Network 2 LD SM0.1 LPS A M0.3

FOR VW120, 1, VW110 LPP A M0.4

FOR VW130, 1, VW110 Network 3 LDW= VW100, 1 MOVW 4, VW110 Network 4 LDW<> VW100, 1 MOVW 2, VW110 Network 5 LD M0.6

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O M0.7 LPS A M0.3 CALL SBR1 LPP A M0.4 CALL SBR2 Network 6 NEXT Network 7 // 排水

LDW= VW120, VW110 OW= VW130, VW110 A M0.0 AN M1.5 = Q0.3 Network 8 // 甩干 LD M1.5 AN T37 = Q0.4 TON T37, 100 TITLE=SUBROUTINE MENTS

Network 1 // Network Title // Network ment LD M0.3 A M0.0 AN T36 LPS AN T33 = Q0.1 LPP

TON T33, 800 Network 2

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LD T33 TON T34, 200 Network 3 LD T34 LPS AN T35 A M0.0 = Q0.2 LPP

TON T35, 800 Network 4 LD T35 TON T36, 200 TITLE=SUBROUTINE MENTS

Network 1 // Network Title // Network ment LD M0.4 A M0.0 AN T100

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LPS AN T97 = Q0.1 LPP

TON T97, 200 Network 2 LD T97 TON T98, 500 Network 3 LD T98 LPS AN T99 A M0.0 = Q0.2 LPP

TON T99, 200 Network 4 LD T99

TON T100, 500

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参考文献

[1] 王宗才. 机电传动与控制. : 电子工业. 2011.

[2] 于庆广.可编程控制器原理及系统设计.:清华大学.2004. [3] 胡学林. 电气控制及PLC. ：冶金工业, 1997. [4] 廖常初. PLC编程及应用. ：机械，2002. [5]罗伟.邓木生.PLC与电气控制.：中国电力，2005. [6] 马光.全自动洗衣机中的传感器[J].:家用电器,1999. [7] 孙振强.可编程控制器原理及应用教程.：清华大学.2003. [8] X子林.电机与电气控制[M].:电子工业,2003.

[9] 程周.电气控制与PLC原理及应用[M].:电子工业,2003. [10] 蒋金周.全自动洗衣机的PC智能控制[J].机电一体化,2004.

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