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全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试


湖北轻工职业技术学院
机电工程系

项目:全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试



别:

第二大组第 1 小组 11 机电四班 学号:20110501435 学号:20110501420

专业及班级:

学 生 姓 名: 胡远 学 生 姓 名

: 游洋 指 导 教 师:

劳泽锋

目錄

一、设计目的 ……………………………………………………………… 二、全自动洗衣机 PLC 控制的控制要求…………………… 2.1 全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理…… 2.2 洗衣机控制要求…………………………………………………… 三、全自动洗衣机控制系统的 PLC 选型和资源配置 ……… 3.1 控制系统硬件接线图……………………………………………… 3.2 模块功能概述……………………………………………………… 四、全自动洗衣机控制系统程序设计和调试 …………………… 4.1 编程软件……………………………………………………………… 4.2I/O 表 .......................................................................... 4.3 程序的流程图、 构成和相关设置…………………………… 五、全自动洗衣机 PLC 控制系统程序…………………………… 5.1 系统资源分配………………………………………………………… 5.2 程序……………………………………………………………………… 六、实训心得体 ………………………………………………………………

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一、设计目的:
1、进一步掌握和巩固 PLC 控制的基本知识。 2、掌握 PLC 程序的设计,梯形图的编写及调试方法, 3、掌握电气线路安装与调试方法。 4、学会查阅有关专业资料及设计手册

2 全自动洗衣机 PLC 控制的控制要求
2.1 全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理 1、工艺要求及动作流程: 洗衣机的应用现在比较普遍。全自动洗衣机的实物示意图如下图 1 所示。
进水口 启动按钮 停止按钮 排水按钮 控制器

高水位开关

内桶 外桶 低水位开关 排水口 波盘 洗涤电机

图1

自动洗衣机示意图

2 全自动洗衣机的基本结构 全自动洗衣机主要部分有进水口、启动按钮、停止按钮、控制器、排水按钮、高 水位控制开关、低水位控制开关、内桶、外桶、波潘、排水口及洗涤电机等构成。

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
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桶固定,作盛水用。内桶可以旋转,作脱水(甩水)用。内桶的四周有很多小孔, 使内外桶的水流相通。 该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来 执行。 进水时, 通过电控系统使进水阀打开, 经进水管将水注入到外桶。 排水时, 通过电控系统使排水阀打开,将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电 动机驱动波盘正、反转来实现,此时脱水桶并不旋转。脱水时,通过电控系统将 离合器合上,由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检 测高、 低水位。 启动按钮用来启动洗衣机工作。 停止按钮用来实现手动停止进水、 排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。 2、控制要求 1. 水位控制:高水位 低水位进水 2.程序选择:全程序 简易程序 (1)全程序过程: (循环3次) 进水-洗涤(正转3S,停1S,反转2S,200次)-排水(15S)-脱水 (10S)-停止 (2)简易程序: (循环2次) 进水-洗涤(正转3S,停1S,反转2S,200次)-排水(15S)-脱水 (10S)-停止 2.1.2 全自动洗衣机的工作流程 全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图 1 所示。
开始

25S 10S

进水

洗涤

排水

全自动洗衣机的单循环工作流程示意图

脱水

结束
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简易程序 启动按钮 停止按钮 电磁排水阀 手动排水开关 P L C 报警灯 洗涤电动机 加热电阻丝 脱水桶 电磁进水阀

手动脱水开关 水位选择开关(高,中,低)

水位检测设备(高,中,低)

2.1.3 全自动洗衣机的工作原理 洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。 洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、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,洗涤电动机正转 进行甩干。 洗涤完成由蜂鸣器报警。

3 全自动洗衣机控制系统的 PLC 选型和资源配置
3.1 控制系统硬件接线图

3.1.1 控制系统硬件接线图 全自动洗衣机的控制系统硬件接线示意图

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PLC 外部接线图 3.1 I/O 地址分配 由于 S7-200 224 CPU 模块有 9 点数字量输入, 7 点数字量输出, 所以 不需要再增加扩展模块。模块上的输入端对应的输入地址是 I0.0 ~ I1.0,输出端对应的输出地址是 Q0.0~Q0.6.
3.2 模块功能概述 由于该模块采用直流 24V 供电(直流晶体管输出), 有 9 点数字量输入和 7 点数字 量输出, 完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求,所以不在需要另外的数字量 输入/输出模块。

4 全自动洗衣机控制系统程序设计和调试
4.1 编程软件
以西门子公司为 S7-200PLC 设计的 V4.0 STEP 7 编程软件。

4.2 程序的流程图、构成和相关设置
4.2.1 流程图

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⑴正常运行流程图 起动

进水 N 加热 Y 停止进水 Y 洗涤正转 流程图描述: 按下启动按扭 , 开始进水 ; 进水到规定高度 , 使水位开关 接通 , 实现洗涤正转 , 并停止进 水, 2 秒后开始洗涤,洗涤正转 30S 后,停止 2 秒,反转 30S 后, 30S Y 暂停 2S N 停 2 秒。计数器加 1,累计洗涤 次数;若未满 5 次则重复进行洗 涤,直至洗涤达到 5 次,开始排 水.由于排水,水位降低,当水位 低于规定下限水位时 , 排空检 测开关接通,开始脱水,脱水 N Y Y 30S 后,计数器加 1,脱水停止. 然后再返回到进水动作 重复 上述过程 3 次,报警 3 秒并停 机。

洗涤反转

30S

暂停 2S N
洗5次

Y 排水

脱水 N 30S Y N

脱水 3 次

Y 报警 3 秒停机
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正常运行的流程图 4.2.2.程序的构成 在自动方式下,PLC 将运行已经设置好的程序和参数(用于全自动洗衣机一切都工作正常 的情况下) 。 4.2.3.程序的下载、安装和调试 将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接,完成硬件的安装。 全自动洗衣机程序是由 V4.0 STEP 7 编程软件的指令完成。若要修改程序,先将 PLC 设定 在 STOP 状态下,运行编程软件,打开全自动洗衣机程序,即可在线调试。

5 全自动洗衣机 PLC 控制系统程序
5.1 系统资源分配
5.1.1 数字量输入部分 全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱 水按钮以及高水位、中水位、低水位和排空检测开关共 11 个输入点。具体的输入分配如表 1 所示。 表1 输入地址分配 名称 启动按钮 停止按钮 高水位按钮 低水位按钮 加热开关 手动脱水按钮 温度控制传感器 J 简易程序 手动排水按钮 符号 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 ST1 SB7 SB8 地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0

5.1.2 数字量输出部分 全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣 器、指示灯等。具体的输出分配如表 2 所示。 表2 输出地址分配 名称 进水阀控制继电器 电动机正转继电器 电动机反转继电器 排水发阀控制继电器 脱水控制继电器 符号 J1 J2 J3 J4 J5 地址 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4

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报警信号灯 加热电阻丝 5.1.3 定时器部分 具体的定时器分配如表 3 所示。 表3 定时器分配 定时器 T37 T38 T39 T40 T41 T42 T43 T44 5.1.4 计数器部分 具体的计数器分配如表 4 所示。 表4 计数器分配 计数器 C0 C1 C2 C3

HL J6

Q0.5 Q0.6

功能 高水位定时器 25 秒 低水位定时器 15 秒 洗涤正转定时 3 秒 洗涤反转定时 2 秒 正转转反转停 1 秒 排水定时 15 秒 脱水定时 10 秒 报警定时 3 秒

功能 洗涤 1 次 洗涤循环计数 200 次 清洗和漂洗计数 3 次 清洗和漂洗计数 2 次 全程序 简易程序

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6 程序梯形图

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六、程序调式与实训心得

程序调试:

程序调试在 V4.0 STEP 7 软件编写完程序后下载到 S7-200PLC 中进行模拟调试软件中进行调试,CPU 型号为 CPU224,运行的预期 效果为: 1.低水位下的全洗模式:按下 I0.0 和 I0.3 后进水指示灯亮 Q0.0 亮, 当低水位加水时间到时(加热器开始加热 Q0.6 接通,当加热到设定 温度 I0.6 时电机正传接通)电机正转接触器 Q0.1 亮,3 秒后电机停 1 秒,1 秒后反转电机接触器 Q0.2 亮,2 秒后反转停止正转开始,如 此循环 200 次, 200 次后电机停止, 排水电磁阀接通排水指示灯 Q0.3 亮,15 秒后排水电磁阀关闭,甩干电磁阀接通 Q0.4 亮,10 秒后甩干
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电磁阀关闭低水位进水电磁阀接通 Q0.0 亮。进行上面的程序,如此 循环 3 次洗涤完毕,报警指示灯 Q0.5 亮。 2.高水位下的全洗模式:按下启动 I0.0 高水位选择 I0.2 ,其他是按 照低水位程序一样,只是加水时间不同。 3.简易程序就是清洗次数为 2 次。 4.手动排水按下 I1.0 后排水电磁阀 Q0.3 亮 。 5.手动脱水按下 I0.5 后脱水电磁阀 Q0.4 亮。 实训总结 经过 2 天的努力,PLC 全自动洗衣机系统设计完毕,其功能 基本达到要求。在设计系统的过程中我们遇到了很多的困难,因为比 起 其他的 PLC 设计,洗衣机的系统程序比较复杂一些 。我们小组 在之前找了一些关于洗衣机控制系统的资料, 首先对全自动洗衣机 的洗衣 过程有所了解,根据课题的控制要求决定 I/O 设备及分配; 接下来的 是要对全自动洗衣机状态转移图的设计,我们先把它的任 务分解,弄清各状态的功能,再找出各状态的转移条件及方向,经过 一翻的思考与讨论,我们艰难的完成了这一个步骤: 最困难的步骤 就要数编程了, 编程的过程中有许多不懂的地方, 但在我们激烈的 讨论与问老师的情况下,这一座堡垒终于被我们攻克了。 控制系统 的设计是复杂的,也许会有许多不了解或不懂的地方,但是我们用自 己的力量去解决问题,在这一过程中,我们不但增长了知识,也体会 到了快乐。虽然课程结束了,但是自己学到课程 设计的实际操作知 识,最重要的或者就是老师经常提的设计理念, 还有实际操作锻炼。
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在这过程中不乏遇到困难,但是在劳老师的指导和其他同学的讨论 下 ,自己终于圆满完成了课程设计。

2013 年 6 月 18 日

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