基于西门子S7200PLC的全自动洗衣机控制系统的设计
基于西门子S7200PLC的全自动洗衣机控制系统的设计[20200410143713]
摘 要
近几年由于社会经济和科学水平的快速发展，家用电器的自动化发展成为必然的趋向。根据全自动洗衣机的运行原理,运用可编程控制器PLC来实现洗衣机的全自动,同时阐述了 PLC控制的原理，方法和特点 [1]。可编程控制器PLC的优点主要有：稳定性高，能耗低，适应强，运行快，周期短，成本低等特点。为了使全自动洗衣机的质量和性能得到进一步的提高和改善，在传统控制上免除一些缺点，于是便提出了用PLC来进行全自动洗衣机的控制这个课题研究[2]。本课题主要对全自动洗衣的编程的简化，能够洗涤多种衣物，以及可以方便用户调节洗涤时间，给用户带来了很大的方便。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:可编程控制器plc全自动控制定时计数
目 录
1、 绪论 ..1
1.1 课题的研究背景和意义 1
1.2 洗衣机发展概况和现状 1
1.3 本课题研究的主要内容 2
1.4 论文内容安排 2
2、全自动洗衣机系统总体设计 4
2.1系统控制要求 4
2.2 控制系统框 4
2.3本章小结 5
3、全自动洗衣机硬件电路设计 6
3.1 全自动洗衣机硬件设计 6
3.2全自动洗衣机示意 6
3.3洗衣机操作面板 7
3.4 硬件选型 8
3.4.1 PLC选型 8
3.4.2 I/O点数统计 8
3.4.3 输入地址分配表 9
3.4.4 输出地址分配表 10
3.4.5 PLC外部接线 11
3.4.6电动机的选择 12
3.4.7水位传感器的选择 12
3.4.8 按钮的选择 12
3.4.9 指示灯的选择 12
3.5 本章小结 12
4、全自动洗衣机系统软件设计 14
4.1 系统流程图 14
4.1.1洗衣机主流程 14
4.1.2洗衣机全程洗流程图 15
4.1.3洗衣机漂洗流程图 16
4.1.4洗衣机脱水流程图 17
4.2 PLC编程程序段 18
4.3本章小结 22
5、全自动洗衣机系统组态设计 24
5.1 组态监控设计 24
5.1.1 创建新工程 24
5.1.2 定义I/O设备 24
5.1.3 构建数据词典 25
5.1.4 组态画面建立与动画连接 26
5.2本章小结 27
6、全自动洗衣机运行与调试 28
6.1组态和PLC的运行调试 28
6.1.1 启动及进水监控 28
6.1.2 正转及反转监控 29
6.1.3 排水及脱水监控 32
6.2本章小结 33
结语 34
参考文献 35
附录 36
致谢 41
1、绪论
1.1 课题的研究背景和意义
本设计基于PLC S7-200控制来编程设计的全自动洗衣机，运用可编程控制PLC控制的优点：稳定性高，能耗低，适应强，运行快，周期短，成本低等特点。同时PLC控制是即时的，处理信号时间非的短，而且速度快，可以满足各种领域，在大，小工业控制要求的项目，高稳定性，高I/O卡，安装简单，修理容易，PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作[3]。由于设计的模块是一个整体，电路和通信网络功能都集于一个模块，因此在使用时，硬件简单，编程语言好写，而且测试方便，维修方便，更加可以提高控制系统设计的稳定性和实用性[4]。
传统的洗衣机采用继电器控制的优点是结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，任何问题都是两面性的，如绝大多数控制继电器都是比较容易损坏，继电器的接触点之间容易产生电弧，熔合在一起造成电机顺坏。当电机在大负荷运转情况下，继电器将导致过热和过多的噪音，消耗也非常的大。
所以我们想利用其它的控制系统来实现全自动洗衣，而plc责刚好弥补了传统洗衣机的缺点，继而选择PLC控制全自动洗衣机。
1.2 洗衣机发展概况和现状
在以前，洗衣是一项繁重的家务劳动对于家庭妇女，占据的家庭妇女很多的劳务时间，在出现洗衣机之前，这项劳动并不像诗人描绘的那样充满快乐和美妙。反而给人留下的是劳累和疲倦。在1858年世界上第一台洗衣机诞生，这台洗衣机结构十分复杂，而且损伤衣物，但是这意味着机械洗衣的开始。1874年,人们为了摆脱手洗衣物的烦恼，手动木制洗衣机问世[5]。1880年，美国人发明了蒸气式洗衣机，也是第一次工业革命的产物。1910年，第二次工业革命的开始，美国人利用电能带动了洗衣机的运行，是成功的一个里程碑在洗衣机的发展历史中，电动洗衣机的问世，标志全自动洗衣机的开始。
全自动洗衣机其工作目的就是能自动的完成洗涤-漂洗-排水-脱水的这四个步骤[6]。
从控制方面洗衣机可分为两大类：
第一类：电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。
第二类：电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。由于现代电子技术的快速发展，自动控制系统正在逐步完善和发展[7]。
洗净率高是滚轮式洗衣机的主要优点,但对衣服的磨损很大,随着人们生活水平不断地提高，高档材质的衣物也开始大量走进人们的生活, 生产者适时推出滚筒洗衣机，它的最大的优点是磨损率低，但它的缺点也很明显，洗的不干净和相对高的价格[8]。生产商又合时地推出了滚筒洗衣机,它最大的优点是磨损率小,缺点是洗的不太干净以及价格也相对较高。
1.3 本课题研究的主要内容
本文主要研究重点是PLC控制的全自动洗衣机，洗衣机可实现所需的水位的选择，选择洗衣程序，然后洗涤-漂洗-脱水-排水，所采用的控制方法步骤简单、快捷方便、稳定可靠[9]。确定正确的控制方法后投入生产线，产品要进行很多的调试主要对于控制时间，同时还要降低生产成本。研制出可靠且易操作的全自动洗衣机，主要包括可编程序控制器PLC、三相电动机、进水电磁阀、排水电磁阀、水位开关及各种功能选择按钮[10]。
1.4 论文内容安排
第二章研究全自动洗衣机的控制要求和控制系统框图。按照课题设计要求，对本课题进行设计,设计部分有：plc控制，电动机控制，进水排水电磁阀控制，水位按钮控制，洗涤方式按钮控制，洗涤程序按钮控制以及水位传感器控制
第三章研究全自动洗衣机的控制系统总体设计。包括硬件设计，全自动洗衣机示意图和操作面板PLC的选择。还有很多的设计中所需要的硬件的选择：PLC的了解和选择，CPU的了解和选择，电机的了解和选择，继电器的了解和选择，水位传感器的了解和选择，按钮的了解和选择，二极管灯的了解和选择。
第四章关于plc控制全自动洗衣机流程图的设计和程序的编写。流程图的编写包括：主流程图，全程洗流程图，漂洗流程图，脱水流程图和轻柔洗流程图。PLC程序是用循环控制流程图方式来编写程序。
第五章主要研究利用组态王对本课题进行模拟演练并对程序进行修改。先在组态王上制作出全自动洗衣的操作界面，在设置内部I/O变量，将电脑和PLC机器联机，进行组态王和本次课题设计的自动演练。
第六章主要是上机的实际操作，将PLC上的输入和输出连接起来，将程序输入电脑，运行程序，观察现象，记录数据并拍摄照片。
2、全自动洗衣机系统总体设计
本章主要是对全自动洗衣机系统的总体设计，主要包按照课题设计要求，对本课题进行设计,设计部分有：plc控制，电动机控制，进水排水电磁阀控制，水位按钮控制，洗涤方式按钮控制，洗涤程序按钮控制以及水位传感器控制等。
2.1系统控制要求
全自动洗衣机控制要求主要实现两种洗涤方式：标准洗和轻柔洗。标准洗可以选择全程洗其中包括洗涤、漂洗、脱水，漂洗包括漂洗、脱水，脱水。轻柔洗只能为全程洗，而轻柔洗和标准洗的区别在于在洗涤、漂洗、脱水过程中设定的时间不同。各种洗涤方式均有高水位，中水位，低水位。在洗涤过程中，按下启/停按钮，程序停止，再按启/停按钮，程序从暂停点处开始运行。洗衣过程中按下电源开/关按钮，系统复位并断开电源。
摘 要
近几年由于社会经济和科学水平的快速发展，家用电器的自动化发展成为必然的趋向。根据全自动洗衣机的运行原理,运用可编程控制器PLC来实现洗衣机的全自动,同时阐述了 PLC控制的原理，方法和特点 [1]。可编程控制器PLC的优点主要有：稳定性高，能耗低，适应强，运行快，周期短，成本低等特点。为了使全自动洗衣机的质量和性能得到进一步的提高和改善，在传统控制上免除一些缺点，于是便提出了用PLC来进行全自动洗衣机的控制这个课题研究[2]。本课题主要对全自动洗衣的编程的简化，能够洗涤多种衣物，以及可以方便用户调节洗涤时间，给用户带来了很大的方便。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:可编程控制器plc全自动控制定时计数
目 录
1、 绪论 ..1
1.1 课题的研究背景和意义 1
1.2 洗衣机发展概况和现状 1
1.3 本课题研究的主要内容 2
1.4 论文内容安排 2
2、全自动洗衣机系统总体设计 4
2.1系统控制要求 4
2.2 控制系统框 4
2.3本章小结 5
3、全自动洗衣机硬件电路设计 6
3.1 全自动洗衣机硬件设计 6
3.2全自动洗衣机示意 6
3.3洗衣机操作面板 7
3.4 硬件选型 8
3.4.1 PLC选型 8
3.4.2 I/O点数统计 8
3.4.3 输入地址分配表 9
3.4.4 输出地址分配表 10
3.4.5 PLC外部接线 11
3.4.6电动机的选择 12
3.4.7水位传感器的选择 12
3.4.8 按钮的选择 12
3.4.9 指示灯的选择 12
3.5 本章小结 12
4、全自动洗衣机系统软件设计 14
4.1 系统流程图 14
4.1.1洗衣机主流程 14
4.1.2洗衣机全程洗流程图 15
4.1.3洗衣机漂洗流程图 16
4.1.4洗衣机脱水流程图 17
4.2 PLC编程程序段 18
4.3本章小结 22
5、全自动洗衣机系统组态设计 24
5.1 组态监控设计 24
5.1.1 创建新工程 24
5.1.2 定义I/O设备 24
5.1.3 构建数据词典 25
5.1.4 组态画面建立与动画连接 26
5.2本章小结 27
6、全自动洗衣机运行与调试 28
6.1组态和PLC的运行调试 28
6.1.1 启动及进水监控 28
6.1.2 正转及反转监控 29
6.1.3 排水及脱水监控 32
6.2本章小结 33
结语 34
参考文献 35
附录 36
致谢 41
1、绪论
1.1 课题的研究背景和意义
本设计基于PLC S7-200控制来编程设计的全自动洗衣机，运用可编程控制PLC控制的优点：稳定性高，能耗低，适应强，运行快，周期短，成本低等特点。同时PLC控制是即时的，处理信号时间非的短，而且速度快，可以满足各种领域，在大，小工业控制要求的项目，高稳定性，高I/O卡，安装简单，修理容易，PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作[3]。由于设计的模块是一个整体，电路和通信网络功能都集于一个模块，因此在使用时，硬件简单，编程语言好写，而且测试方便，维修方便，更加可以提高控制系统设计的稳定性和实用性[4]。
传统的洗衣机采用继电器控制的优点是结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，任何问题都是两面性的，如绝大多数控制继电器都是比较容易损坏，继电器的接触点之间容易产生电弧，熔合在一起造成电机顺坏。当电机在大负荷运转情况下，继电器将导致过热和过多的噪音，消耗也非常的大。
所以我们想利用其它的控制系统来实现全自动洗衣，而plc责刚好弥补了传统洗衣机的缺点，继而选择PLC控制全自动洗衣机。
1.2 洗衣机发展概况和现状
在以前，洗衣是一项繁重的家务劳动对于家庭妇女，占据的家庭妇女很多的劳务时间，在出现洗衣机之前，这项劳动并不像诗人描绘的那样充满快乐和美妙。反而给人留下的是劳累和疲倦。在1858年世界上第一台洗衣机诞生，这台洗衣机结构十分复杂，而且损伤衣物，但是这意味着机械洗衣的开始。1874年,人们为了摆脱手洗衣物的烦恼，手动木制洗衣机问世[5]。1880年，
全自动洗衣机其工作目的就是能自动的完成洗涤-漂洗-排水-脱水的这四个步骤[6]。
从控制方面洗衣机可分为两大类：
第一类：电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。
第二类：电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。由于现代电子技术的快速发展，自动控制系统正在逐步完善和发展[7]。
洗净率高是滚轮式洗衣机的主要优点,但对衣服的磨损很大,随着人们生活水平不断地提高，高档材质的衣物也开始大量走进人们的生活, 生产者适时推出滚筒洗衣机，它的最大的优点是磨损率低，但它的缺点也很明显，洗的不干净和相对高的价格[8]。生产商又合时地推出了滚筒洗衣机,它最大的优点是磨损率小,缺点是洗的不太干净以及价格也相对较高。
1.3 本课题研究的主要内容
本文主要研究重点是PLC控制的全自动洗衣机，洗衣机可实现所需的水位的选择，选择洗衣程序，然后洗涤-漂洗-脱水-排水，所采用的控制方法步骤简单、快捷方便、稳定可靠[9]。确定正确的控制方法后投入生产线，产品要进行很多的调试主要对于控制时间，同时还要降低生产成本。研制出可靠且易操作的全自动洗衣机，主要包括可编程序控制器PLC、三相电动机、进水电磁阀、排水电磁阀、水位开关及各种功能选择按钮[10]。
1.4 论文内容安排
第二章研究全自动洗衣机的控制要求和控制系统框图。按照课题设计要求，对本课题进行设计,设计部分有：plc控制，电动机控制，进水排水电磁阀控制，水位按钮控制，洗涤方式按钮控制，洗涤程序按钮控制以及水位传感器控制
第三章研究全自动洗衣机的控制系统总体设计。包括硬件设计，全自动洗衣机示意图和操作面板PLC的选择。还有很多的设计中所需要的硬件的选择：PLC的了解和选择，CPU的了解和选择，电机的了解和选择，继电器的了解和选择，水位传感器的了解和选择，按钮的了解和选择，二极管灯的了解和选择。
第四章关于plc控制全自动洗衣机流程图的设计和程序的编写。流程图的编写包括：主流程图，全程洗流程图，漂洗流程图，脱水流程图和轻柔洗流程图。PLC程序是用循环控制流程图方式来编写程序。
第五章主要研究利用组态王对本课题进行模拟演练并对程序进行修改。先在组态王上制作出全自动洗衣的操作界面，在设置内部I/O变量，将电脑和PLC机器联机，进行组态王和本次课题设计的自动演练。
第六章主要是上机的实际操作，将PLC上的输入和输出连接起来，将程序输入电脑，运行程序，观察现象，记录数据并拍摄照片。
2、全自动洗衣机系统总体设计
本章主要是对全自动洗衣机系统的总体设计，主要包按照课题设计要求，对本课题进行设计,设计部分有：plc控制，电动机控制，进水排水电磁阀控制，水位按钮控制，洗涤方式按钮控制，洗涤程序按钮控制以及水位传感器控制等。
2.1系统控制要求
全自动洗衣机控制要求主要实现两种洗涤方式：标准洗和轻柔洗。标准洗可以选择全程洗其中包括洗涤、漂洗、脱水，漂洗包括漂洗、脱水，脱水。轻柔洗只能为全程洗，而轻柔洗和标准洗的区别在于在洗涤、漂洗、脱水过程中设定的时间不同。各种洗涤方式均有高水位，中水位，低水位。在洗涤过程中，按下启/停按钮，程序停止，再按启/停按钮，程序从暂停点处开始运行。洗衣过程中按下电源开/关按钮，系统复位并断开电源。
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