西門子S7-200全自動(dòng)洗衣機(jī)課程設(shè)計(jì).doc

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【關(guān)鍵詞】 全自動(dòng) 洗衣機(jī) 中文摘要 ………………………………………………………………………1 第1章 PLC控制系統(tǒng)概述 ………………………………………………2 1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原 ……………………………………………2 1.2 系統(tǒng)的控制要求 …………………………………………………………2 第2章 主電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………2 2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 …………………………………………………2 2.2 主電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………………3 第3章 PLC選擇及I/O連接圖 3.1 PLC和選擇 …………………………………………………………………3 3.2系統(tǒng)資源分配 ………………………………………………………………3 3.3 I/0連接圖 …………………………………………………………………4 第4章 流程圖、梯形圖 4.1 洗衣機(jī)工作流程圖 …………………………………………………………5 4.2 梯形圖 ……………………………………………………………………5 第5章 元器件選擇 5.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位開(kāi)關(guān) …………………………………………………12 課程設(shè)計(jì)總結(jié) …………………………………………………………………13 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………13 致謝 ……………………………………………………………………………13 第1章 PLC控制系統(tǒng)概述 1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。 2. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠 保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。 3. 在滿足控制要求的前提下，力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 4．考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選用PLC時(shí)，在I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量上適當(dāng)留有余地。 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 5． 軟件設(shè)計(jì)主要是指編寫程序，要求程序結(jié)構(gòu)清楚，可讀性強(qiáng)，程序簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，掃描周期短。 1.2 系統(tǒng)的控制要求 （1） 按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)水直到高（中、低）水位，自動(dòng)關(guān)水 （2） 進(jìn)水結(jié)束2秒后開(kāi)始洗滌 （3） 洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒 （4） 如此循環(huán)5次，總共320秒后開(kāi)始排水，排空后脫水30秒 （5） 開(kāi)始清洗，重復(fù)（1）～（4），清洗兩遍 （6） 清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī) （7） 具有手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)） （8） 設(shè)有門開(kāi)關(guān)保護(hù)，打開(kāi)門后所有工作結(jié)束， 關(guān)門后繼續(xù)洗滌 （9） 洗衣機(jī)設(shè)有洗滌剩余時(shí)間顯示、高低水位顯示、工作過(guò)程指示 第2章 主電路設(shè)計(jì) 2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 以日常生活中最常見(jiàn)的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來(lái)執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開(kāi)關(guān)分別用來(lái)檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如圖1.1所示。 2.2 主電路設(shè)計(jì) 家用洗衣機(jī)電相為單相電機(jī)，常采用電容啟動(dòng)，單相電機(jī)改變轉(zhuǎn)向的原理是：副繞組的電流超前或者滯后于主繞組便可以正傳或者反轉(zhuǎn)。根據(jù)這個(gè)原理你可以調(diào)換主繞組或者副繞組的接線端即可。 圖2.1 單相電機(jī)正反轉(zhuǎn)接線圖 圖2.1 單相電機(jī)正反內(nèi)部線路示意圖 第3章 PLC選擇及I/O連接圖 3.1 PLC選擇 本系統(tǒng)涉及器件較多，需用到輸入口13個(gè)，輸出口14個(gè)，故選擇S7-200系列CPU226型PLC,另外顯示要用到TD200文本顯示器顯示剩余時(shí)間。 3.2系統(tǒng)資源分配 1. 輸入地址分配 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)、停止、高水位、中水位、低水位、手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水按鈕以及高水位、中水位、低水位和排空檢測(cè)開(kāi)關(guān)等共15個(gè)輸入點(diǎn)。具體的輸入分配如表3-1所示。 表3-1 名稱 符號(hào) 地址 通電啟動(dòng)按鈕 SB1 I0.0 停止按鈕 SB2 I0.1 開(kāi)始洗滌 SB3 I0.2 門開(kāi)關(guān) SQ1 I0.3 高水位按鈕 SB4 I0.4 中水位按鈕 SB5 I0.5 低水位按鈕 SB6 I0.6 手動(dòng)排水按鈕 SB7 I0.7 手動(dòng)脫水按鈕 SB8 I1.0 高水位檢測(cè)開(kāi)關(guān) SQ2 I1.1 中水位檢測(cè)開(kāi)關(guān) SQ3 I1.2 低水位檢測(cè)開(kāi)關(guān) SQ4 I1.3 排空檢測(cè)開(kāi)關(guān) SQ5 I1.4 2. 輸出地址分配 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電機(jī)繼電器、主電機(jī)正/反轉(zhuǎn)洗滌繼電器、蜂鳴器、指示燈等。具體的輸出分配如表3-2所示。 表3-2 名稱 符號(hào) 地址 通電指示燈 L1 Q0.0 主電機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器 KM1 Q0.1 主電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器 KM2 Q0.2 排水電機(jī)繼電器 KM3 Q0.3 進(jìn)水電磁閥 KM4 Q0.4 主電機(jī)脫水繼電器 KM5 Q0.5 進(jìn)水指示燈 L2 Q0.6 洗滌指示燈 L3 Q0.7 排水指示燈 L4 Q1.0 脫水指示燈 L5 Q1.1 報(bào)警蜂鳴器 M1 Q1.2 高水位指示燈 L6 Q1.3 中水位指示燈 L7 Q1.4 低水位指示燈 L8 Q1.5 3.3 I/0連接圖 第4章 流程圖、梯形圖 4.1 洗衣機(jī)工作流程圖 圖4.1洗衣機(jī)工作流程圖 4.2 梯形圖 通電標(biāo)志M0.0 高水位選擇指示 中水位選擇指示 低水位指示 高水位標(biāo)志 中水位標(biāo)志 低水位標(biāo)志 自動(dòng)洗滌標(biāo)志M0.2 調(diào)用自動(dòng)洗滌子程序 手動(dòng)排水標(biāo)志 手動(dòng)排水 手動(dòng)脫水標(biāo)志 手動(dòng)脫水 自動(dòng)洗滌程序 開(kāi)蓋停止所有工作 顯示數(shù)據(jù)地址 進(jìn)水 等待2S 洗滌正轉(zhuǎn)30S 等待2S 洗滌反轉(zhuǎn)30S 等待2S 判斷正反洗滌次數(shù)是否達(dá)到5次 排水 脫水30S 等待2S 判斷是否洗滌2次 洗滌完成蜂鳴3S 關(guān)機(jī) 第5章 元器件選擇 5.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位開(kāi)關(guān) 本系統(tǒng)采用機(jī)械式控制水位開(kāi)關(guān)（水位傳感器）。機(jī)械式水位開(kāi)關(guān)原理是在正常情況下，微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位開(kāi)關(guān)在沒(méi)有受到水壓時(shí)，兩插片的觸點(diǎn)是斷開(kāi)的。在選定洗滌程序、選擇水位后，洗衣機(jī)開(kāi)始工作，先進(jìn)水，當(dāng)水位到一定高度后，盛水桶氣室中的氣壓達(dá)到一定值，通過(guò)導(dǎo)氣管把氣壓傳到水位開(kāi)關(guān)橡膠密封圈上，克服水位開(kāi)關(guān)彈簧、扭簧的力而推動(dòng)橡膠密封圈動(dòng)作，使兩插片觸點(diǎn)接通，這樣就給微電腦一個(gè)信號(hào)，說(shuō)明已到所選水位。同樣選定脫水程序，在洗衣機(jī)排水后，水位退到一定高度時(shí)，由于彈簧力作用，水位開(kāi)關(guān)橡膠密封圈復(fù)原，而使兩觸點(diǎn)斷開(kāi)，給微電腦一個(gè)動(dòng)作信號(hào)，過(guò)一段排水時(shí)間后，微電腦就控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)始脫水。 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 本設(shè)計(jì)具有性能可靠，外圍電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)思路清晰，程序簡(jiǎn)單明了。但由于篇幅限制，很多細(xì)節(jié)沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)描述。鑒于水平有限，有不對(duì)之處，望多提出批評(píng)指導(dǎo)。 本次課程設(shè)計(jì)使我深有感觸，只要付出就有回報(bào)，遇到問(wèn)題多與老師同學(xué)交流，利用網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)。 致謝 在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過(guò)程中，我得到了許多人的幫助。 首先我要感謝在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。 其次，我要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)上的難題。同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)。 參考文獻(xiàn) [1]于桂音，鄧洪偉 電氣控制與PLC .中國(guó)電力出版社 [2] 謝克明，夏路易 可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì) [M] .北京：電子工業(yè)出版社 [3]廖常初 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)（第四版） 重慶大學(xué)出版社 2002 [4] 王永華 現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù) [M] .北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，2003. [5] 蔣金周 全自動(dòng)洗衣機(jī)的PC智能控制 機(jī)電一體化 [6]吳存宏 淺談PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)中運(yùn)用 .家用電器科技，2000 設(shè)計(jì)總結(jié)： 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 考核成績(jī)及評(píng)語(yǔ) 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 系(教研室)意見(jiàn) 系(教研室)主任簽字 年 月 日