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1、 专科毕业设计(论文) 设计题目： 基于PLC在洗衣机智能控制系统 院 部： 电气及自动化工程学院 专 业： 电气自动化 班 级： 电气自动化111302 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 副教授 2014年 6月 南 京摘 要 目前随着中国特色社会主义的不断发展，人们的生活水平跟着时代的步伐不断提高。我们日常所使用的家用电器的发展也会顺应时代的步伐。智能洗衣机的产生将极大的方便人们的生活，提高人们的生活质量。国内的洗衣机在经过这些年的平稳快速地发展，我们自己制造的洗衣机无论在质量上还是使用功能上都是世界先进水平。本篇论文设计我们就怎样合理的使用西门子PLC控制系统来对洗衣机洗衣全过程
2、进行智能化控制进行了详细的分析和科学的研究，主要是实现操作过程的正常运行和强制停止。同时我们可以用智能化的程序来达到对不同材料的衣服，不同数量的衣服，衣服受污染程度的不同进行选择合适的程序，来进行洗衣操作，用更少的时间更少的资源达到理想的洗衣效果。节能省时。关键词 PLC 智能洗衣机 系统控制Abstract Now the continuous development of social economy level and the continuous improvement of the level of modern science and technology, our daily u
3、se of intelligent household appliances is bound to become one of the new trend of development of the new. The use of intelligent washing machine will greatly convenient peoples life, To improve the quality of peoples lives. The washing machine after several years of steady and rapid development, the
4、 domestic washing machine both in quality and using the function leads the world average. The design of this paper is how to reasonable use of PLC control of the use of the function of the intelligent washing machine, I of the software design and hardware design of very detailed analyses and researc
5、h, realize the intelligent operation of the washing machine and a mandatory stop function. Use bots to clothes of different quality, different number of clothes, Clothes the pollution degree of different clothes, the clothes of the desired effect. To achieve the goal of energy saving, to save time.
6、Keyword PLC Smart washing machine System control目 录1 引言12 任务分析12.1 整体功能介绍12.2 设备控制要求23 控制系统的设计23.1 控制系统框图23.2 控制系统对应设备及实现功能33.3 控制系统原理34 硬件电路的设计44.1 系统的选型44.2 I/O分配44.3 硬件接线图55 软件的设计6 5.1 流程图65.2 源程序75.2.1 进水75.2.2 洗衣95.2.3 排水105.2.4 脱水115.2.5 洗完报警125.3 洗衣方式选择135.3.1 强洗145.3.2 轻柔洗155.4 程序运行过程分析186 程
7、序的下载、安装和调试18结 论19致 谢20参 考 文 献211 引言我们可以利用可编程控制器来实现对洗衣过程的智能化控制。洗衣机的智能控制系统是利用了西门子PLC的优点,对洗衣机的一些输入输出点进行智能化控制的过程。因为洗衣机的运行过程都是由计数器来控制的,所以我们只要改变计数器参数就可以使洗衣机做到我们所需要的操要求。我们可以把预先设定好的合适的程序记录下来,作为可选择的系统程序来使用,根据衣物的材料,衣服的数量，和衣服的受污染物程度的严重度来选择合适的程序。充分的节约运行的时间，达到理想的洗衣效果，节能多效。在洗衣机的系统制方面。继电器之前是占主导地位的。但是由于继电器体积偏大、耗电比较
8、多、可靠性不是很好、寿命也比较短、运行速度比较慢、适应性能力差所造成时间上的浪费和资金上的浪费都是非常严重的。为了挽救这危机，PLC控制系统被开发出来了。在二十世纪中期世界上第一台PLC控制系统由美国数字设备公司研制在通用汽车公司试用成功，从此开启PLC控制系统的时代。它被普遍应用于许多工业控制领域，由此迅速的发展起来完全取代了继电器的地位。PLC的智能控制让洗衣机的功能达到理想的程度。2 任务分析2.1 整体功能介绍 普通洗衣机的洗衣过程如图1所示。图1普通洗衣机洗衣过程 手动洗衣机也是由上述四个过程组成，每个过程都是用对应的开关按钮来实现人为手动控制。在智能洗衣机中四个过程是的依次运行的，
9、直到结束。实现整个过程都自动化，方便快捷的服务消费者，节能省时。2.2 设备控制要求 洗衣机正常工作时，当按下启动开关，进水口进水水位达到系统设定的高水位时，进水口终止进水，洗衣开始，洗衣滚筒先向正方向旋转30秒，停止2秒，在向反方向旋转30秒，然后暂停2秒；循环运行5次，共用时320秒，然后出水口开始排水；当排水水位达到低水位时脱水操作开始并持续排水，脱水30秒；重新开始清洗衣服，重复清洗过程运行两个循环；清洗完成后，系统自动报警3秒，并断开电源停止运行。 想强制停止时，我们在洗衣机正常洗衣的过程中按下排水按钮可以实现手动排水的过程；按下停止按钮键，就可以达到人为的停止洗衣机的进水，排水，脱
10、水及报警的过程。3 控制系统的设计3.1 控制系统框图图2 智能洗衣机控制系统图3.2 控制系统对应设备及实现功能表1 外部设备对应表对应的外部设备启动按纽停止按纽水位选择开关手动排水开关手动脱水开关水位浮球开关表2 输出设备对应表对应的输出设备进水电磁阀排水电磁阀电动机正转继电器电动机反转继电器洗衣脱水桶系统报警器3.3 控制系统原理智能洗衣机的运行过程都是通过输出设备来进行控制的，用PLC实现对洗衣过程智能控制，洗衣机的水位开关用来控制进水到达系统设定的水位，电磁进水阀控制洗衣机进水的过程。当进水时，电磁进水阀门将打开，进水口持续进水。在排水时，电磁排水阀门就会打开，排水口持续排水。当洗衣
11、机开始洗衣时，电动机启动开始运行。当进行脱水时，脱水桶就会启动运行1。4 硬件电路的设计4.1 系统的选型西门子PLC的输入输出点数和设备选择的种类，是根据被控制对象所需控制的模拟量，开关的数量，输入和输出设备的具体情况来选择的，输入输出元件都有对应的输入输出点。这篇设计控制系统中有11个输入点和6个输出点，当考虑到系统任务中的变化，担心输入输出点数不能满足需求，所以我们可以选择有14个输入点10个输出点2。统计的输入:启动开关按纽，停止开关按纽，进水水位的选择开关，排水开关（手动），脱水开关（手动），水位浮球开关。统计的输出:洗衣进水电磁阀，电动机正转继电器，电动机反转继电器，洗衣排水电磁阀
12、，脱水桶，报警器。 S7-200系列PLC出色表现：系统运行稳定，使用操作简单方便，市场价格便宜，很适用于中小型控制系统的系统控制。广泛适用于各种行业的系统控制，拥有极高的性价比4。 S7-200系列PLC的缺点表现：I/O点数比较有限，有时候感觉太少了点。4.2 I/O分配 PLC控制系统的输入地址和对应的外部设备分配如下表：表4 数字量输入地址分配表输入地址对应的外部设备I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6启动按钮停止按钮水位选择开关（高水位）水位选择开关（中水位）水位选择开关（低水位）手动排水开关手动脱水
13、开关高水位浮球开关中水位浮球开关低水位浮球开关水排空浮球开关标准洗开关轻柔洗开关强洗开关漂洗开关 PLC 控制系统的输出地址及对应的输出设备分配如下表：表5 数字量输出地址分配表输出地址对应的输出设备Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7进水电磁阀排水电磁阀洗涤电动机正转继电器洗涤电动机反转继电器脱水桶报警器快轴触点组一快轴触点组二 PLC控制系统的内部位原件分配如下表：表6 内部位元件地址分配表定时器/计时器对应的作用T37T38T42T39T43T40T41C50C51进水暂停计时正洗计时正洗暂停计时反转计时反转暂停计时脱水计时报警计时正反洗循环计数大循环计数4.
14、3 PLC接线图图3 PLC接线图5 软件的设计5.1 流程图智能洗衣机的控制要求是正常运行和强制停止。 结束脱水 打开手动脱水阀排水打开手动排水阀 洗涤电机和脱水桶停止转动， 进水和排水电磁阀闭合 按动停止按钮正常运行开始NYNYNY图5 强制停止流程图图6 正常运行流程图5.2 源程序5.2.1 进水 程序设计中，M0.0是辅助继电器对应启动按钮；M0.1和M0.2是判断实际水位和设定水位是否一致的辅助继电器；M0.3是辅助继电器对应停止洗衣机的自动洗衣。当我们按下启动按纽，进水口开始进水，当进水的实际水位达到系统设定的水位后，进水口进水停止，等待2秒，自动进行洗衣操作。它的程序为：NET
15、WORK5进水达到系统设定的水位LD M0.0LD T40AN C51OLDO Q0.0A M0.1AN I0.1= Q0.0NETWORK6 等待2sLD M0.2AN 10.1AN Q0.2AN 10.3TON T37，+20所对应的梯形图如图所示。图8 进水梯形图 5.2.2 洗衣当进水口进水达到系统设定水位2秒后，洗衣开始，先正转30秒，然后停止2秒，然后再反转30秒，在停止2秒钟就这样运行5次循环后开始排水。NETWORK7洗涤电动机正转30sLD T37LDN C50A T39OLDO Q0.2AN T38= Q0.2TON T38，+300NETWORK8洗涤电动机停2sLD T
16、38ON T42O T39TON T42，+20NETWORK9洗涤电动机反转300sLD T42AN C50O Q0.3AN T39= Q0.3TON T39，+300NETWORK10洗涤电动机停2sLD T39TON T43，+20所对应的梯形图如图所示图9 洗衣梯形图 5.2.3 排水洗衣结束，进行排水。水排完后停止排水。它的程序为：NETWORK11洗衣5次小循环LD Q0.3LD Q0.1CTU C50，+5NETWORK12进入排水过程LD C50O Q0.1AN I0.1AN I1.2LD M0.3A I0.5OLD= Q0.1 所对应的梯形图如图所示。 图10 排水梯形图 5
17、.2.4 脱水当洗完衣服的水排完后，进行脱水操作，脱水持续30s。程序为：NETWORK13排水完毕LD Q0.1O M0.4AN Q0.4= M0.4NETWORK14脱水进行30sLD I1.2A M0.4O Q0.4AN T40AN I0.1O I0.6= Q0.4TON T40，+300所对应的梯形图如图所示。图11 脱水梯形图5.2.5 洗完报警 洗衣运行3次循环后，报警操作开始，3秒后停止，结束洗衣过程。它的程序为：NETWORK15洗衣3次循环LD Q0.4LD Q0.5CTU C51，+3NETWORK16报警持续3sLD C51O Q0.5AN T41= Q0.5TON T4
18、1，+30所对应的梯形图如图所显示图12 洗完报警梯形图5.3 洗衣方式选择5.3.1 强洗 本程序中Q0.6和Q0.7对应主电机和程控电动机的快轴触点组继电器KM10和KM11。NETWORK17LD I1.3OR I1.4OUT Q0.6ANI I1.3OUT Q0.7所对应的梯形图如图图13 洗衣机选择方式梯形图强洗程序运行时，当进水水位达到设定水位2秒后，洗衣过程开始，正方向旋转40秒，然后停止2秒，反方向旋转40秒，停止2秒这样10次循环后自动进入排水过程。NETWORK7洗涤电动机正转40sLD T37LDN C50A T39OLDO Q0.2AN T38= Q0.2TON T38
19、，+400NETWORK8洗涤电动机停2sLD T38ON T42O T39TON T42，+20NETWORK9洗涤电动机反转40sLD T42AN C50O Q0.3AN T39= Q0.3TON T39，+400NETWORK10洗涤电动机停2sLD T39TON T43，+20强洗衣过程完毕后，进入强排水过程。强排水空后停止排水。NETWORK11洗衣小循环10次LD Q0.3LD Q0.1CTU C50，+10NETWORK12排水，直至水排空LD C50O Q0.1AN I0.1LD M0.3A I0.5OLD= Q05.3.2 轻柔洗当洗衣机水位达到统设定水位2秒后，洗衣机开始工
20、作，正转10秒，停止2秒，反转10秒，停止2秒钟这样5次循环后进行排水操作。NETWORK7洗涤电动机正转10sLD T37LDN C50A T39OLDO Q0.2AN T38= Q0.2TON T38，+100NETWORK8洗涤电动机停2sLD T38ON T42TON T42，+20NETWORK9洗涤电动机反转10sLD T42AN C50O Q0.3AN T39= Q0.3TON T39，+100NETWORK10洗涤电动机停2sLD T39TON T43，+20洗衣过程完毕后，进入排水过程，轻柔洗的排水源程序跟标准洗排水源程序相同。进水口进水达到设定水位2秒钟后，洗衣开始，先正方
21、向旋转5秒，停止2秒再反方向旋转5秒，停止2秒这样5次循环后进入排水过程。NETWORK7洗涤电动机正转5sLD T37LDN C50A T39OLDO Q0.2AN T38= Q0.2TON T38，+50NETWORK8洗涤电动机停2sLD T38ON T42O T39TON T42，+20NETWORK9洗涤电动机反转5sLD T42AN C50O Q0.3AN T39= Q0.3TON T39，+50NETWORK10洗涤电动机停2sLD T39TON T43，+20洗衣结束，进入排水过程。漂洗完排水结束后停止排水。它的源程序为：NETWORK11洗衣小循环10次LD Q0.3LD Q
22、0.1CTU C50，+10NETWORK12排水，直至水排空LD C50O Q0.1AN I0.1AN I1.2LD M0.3A I0.5OLD= Q0.15.4 程序运行过程分析当我们按下启动开关时，输入I0.0得电使M0.0得电自保，当Q0.0得电时，进水口就开始进水。 洗衣机进水水位达到系统设定的高水位时，输入点I0.7得电，则I0.7的常闭触点就会自动切断，当Q0.0断开后，进水过程终止；当I0.7的常开触点闭合，Q0.2得电，洗衣机开始正转运行，洗衣开始，T38进行计时，当T38计时到系统设定值时，T38的常闭触点就会断开，Q0.2也断开，洗衣机正转洗衣过程暂停；当T38的常开触点
23、闭合时，T38得电自保，T42进行计时。T42计时到系统设定值时，T42常开触点闭合，Q0.3得电，洗衣机反转洗衣操作开始，T39进行计时。当T39计时到系统设定值时，T39常闭触点就断开，则Q0.3也断开，洗衣机反转洗衣操作暂停；T39常开触点闭合，使T39得电自保，T43进行计时。当T43计时到系统设定值时，T43常开触点就闭合，C50计数一次，T43常闭触点断开，使T38、T42、T39、T43都复位，Q0.0得电，重复开始的操作，直到C50计数满5次，C50常开触点得电，Q0.1得电自保，排水口开始排水，水排完，C50就复位，准备下一次循环时再开始计数。当排水到达系统预设的低水位时，I
24、1.1断开，I1.1常闭触点闭合，Q0.2、Q0.4同时得电，开始放水的过程，T40进行计时。T40计时到系统预设值时，T40常闭触点断开，Q0.1、Q0.2、Q0.4断开，洗衣机停止排水和脱水；T40常开触点得电，C51计一次数。Q0.1常闭触点闭合，Q0.0又得电，重复从进水开始的动作，直到C51计数满两次，C51常闭触点断开，M0.0断开，洗衣机停止洗涤；C51常开触点得电，Q0.5得电自保，开始报警。C51常开触点得电又使C51复位，C51常闭触点闭合，准备好下一次启动。Q0.5常开触点得电时，T41进行计时。T41计时到系统预设值时，T41常闭触点断开，洗衣机停止洗衣并开始报警。当洗
25、衣机在正常洗衣过程中按停止按纽时，输入点I0.1常闭触点断开，Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5断开，停止进水、排水、脱水及报警的四个过程，达到强制停止功能。6 程序的下载、安装和调试我们可以将输入端子和输出端子与实际智能控制系统中的按纽开关、所需控制的设备进行正确的连接，来完成洗衣机设备的安装过程。智能洗衣机的洗衣过程是由PLC控制系统来进行智能控制的，正常工作时运行的程序存放在机器中，当我们想要改变洗衣工程时，可以通过修改程序，来达到改变的目的，将PLC控制系统停止，进行编写程序，打开智能洗衣机的控制程序，就可以在线修改及调试程序，也可用编程器进行修改及调试5。 结 论我们通过对智能洗
26、衣机控制系统的设计，对智能洗衣机的控制系统有了更加深入的理解。智能洗衣机控制系统充分利用了西门子PLC的优点，实现了洗衣机在洗衣全过程中的智能化。因为洗衣机工作的过程是由计数器控制的,所以我们只要改变计数器参数就能达到想要的洗衣过程。我们可以把自己先前设定好的洗衣程序记录下来,根据衣物的材料,洗衣的数量及衣服受污染的程度的严重性来进行合理的编程，根据不同的情况选择不同的程序,用更少的时间，更少的水资源，更少的电，来达到预期的洗衣效果，充分展现智能洗衣机的实用性，为节能减排做出自己的贡献。积极响应社会的号召，将节能减排进行到底。这也会让智能洗衣机更加好的融入到人们的生活中。我们通过这次毕业设计，
27、对西门子PLC控制系统有了进一步认识。这次设计为我们以后从事智能控制工作和进一步学习智能控制奠定了坚实的基础。对自己的操作水平和程序的设计都是一个非常好的锻炼机会，这是一次非常有价值的经历，对自己更好的适应社会有非常好的帮助。 致 谢我们通过这次毕业论文的设计过程，对西门子PLC的设计理论，自动化控制系统原理及其智能化应用都有了进一步了解和认识，同时也对自动供料系统有了一定得了解。毕业设计已经结束了。我非常衷心地感谢周老师在我的设计中的精心指导，在每一个设计的过程中周老师都认真的教导和耐心的讲解，对我能及时完成论文给予了非常大地帮助。在江苏海事职业技术学院的三年中，我在老师同学的帮助下，取得了
28、很好的发展，对于自己不断提高各方面的素质，能够更好的实现自己的价值造福于社会，都有很大的帮助。这次设计是学校对于我们每个学生在海院三年来所学知识与社会生产实践进行的一次综合性的考察；积极地培养了我们发挥所学专业知识解决实际生活中遇到的难题的能力；还同时为我们了解一般电气工程设计的基本思想打下良好的基础；在设计方案的制定过程,设计资料的收集，控制系统的选用，设计方法的运用,流程图及梯形图的绘制等方面，有一次较全面的锻炼。最后，感谢周老师！是您的帮助与积极指导才能让我能顺利完成设计。谢谢您！ 参 考 文 献1 航天技术与民品,工业可编程控制器的现状与发展趋势 J1999，(5)：30-31。 2 谢克明，夏路易.可编程控制器原理与程序设计 M北京：电子工业出版社，2005，1-20。3 中国制冷与暖通空调信息网，洗衣机迎来科技时代 EB/OL .4 王永华现代电气控制及PLC应用技术 M北京： 北京航空航天大学出版社，2003，80-96。5 求是科技.PLC应用开发技术与工程实践M北京：人民邮电出版社，2005，148-156，218-229。6 蒋金周智能洗衣机的PC智能控制 J机电一体化，2004，(5)：83-85。7 自动网论坛.智能洗衣机PLC控制 EB/OL .
