基于PLC和组态王的全自动洗衣机控制系统研究设计.docx

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1、题目：基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计学院：XXXXXXXX专业班级：XXXXX姓名：XXXXX学号：XXXXX指导教师：XXXXX2012年06月06日摘要随着科技日新月异，人民生活水平不断提高，消费者对家庭电器自动化的需求不断加大，其中全自动洗衣机占很重要的位置。总体看来，高效节能、节水以及环保的全自动洗衣机一直在市场上占主导地位。传统的洗衣机采用继电器控制，而大多数继电器的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强，但其容易损坏，产生噪音，耗能大。PLC的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长，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

2、PLC来控制全自动洗衣机这个课题。本设计采用西门子公司的S7-2OO系列的PLC作为核心控制部件，利用其特点，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。本文对全自动洗衣机的控制系统进行了分析，进行了流程图和梯形图的设计，并进行仿真测试。为了能更直观的显示出整个自动控制过程，本设计运用组态王软件建立了一个全自动洗衣机的监控系统画面。关键词：PLC；全自动洗衣机；组态王AbstractAlongwiththedevelopmentofthescienceandtechnology,peoplesstandardoflivingrisesceaselessly

3、,andthedemandofhouseholdappliancesincreases,inwhichfullautomaticwashingmachineoccupiesaveryimportantposition.Overall,fullautomaticwashingmachinewithhighefficiencyandenergysaving,waterconservationandenvironmentalprotectioninthemarkethasbeenheldthedominantposition.Thetraditionalwashingmachineuserelayc

4、ontrol,mostoftherelayshavetheadvantagesofsimplestructure,pricecheapdeviceandstronganti-interferenceability,buttheyareeasytobedamaged,producenoise,andconsumehugeamountofenergy.ThecharacteristicsofPLCarehighreliability,lessconsumption,strongadaptability,fastoperationandlonglife.ThisdesignusedtheSiemen

5、sS7-200PLCasthekeycontrolcomponents.Accordingtoitscharacteristics,itcontrolledthebutton,solenoidvalve,switch,orsomeotherinput/outputpoint,whilerealizingtheautomationofwashingmachine.Inthispaper,theautomaticwashingmachinecontrolsystemwasanalyzed,theflowchartandladderdiagramweredesigned.Inordertoshowt

6、heautomaticcontrolprocessmoreintuitively,thedesignusedKingviewtoestablishapictureofthefullautomaticwashingmachinecontrolsystem.Keywords:PLC;fullautomaticwashingmachine;Kingview目录1绪论O1.1 选题背景O1.2 洗衣机的发展概况和现状O13毕业设计的研究内容及意义12系统总体分析32.1 全自动洗衣机的工作原理32.2 全自动洗衣机的设备控制要求43硬件设计43.1 硬件电路设计43.2 可编程控制器63.3 继电器9

7、3.4 PLC的选型103.4.1 I/O储存器容量的估算103.4.2 CPU的选型113.5 PLC的外围接线图设计113.6 系统资源分配123.6.1 输入地址分配123.6.2 输出地址分配133.6.3 内部元件地址分配134软件设计154.1 编程软件154.2 程序流程图设计154.3 PLC控制顺序功能图设计174.4 梯形图编写184.5 梯形图重点程序段落分析205系统仿真265.1 S7-200V4.0的仿真软件265.2 仿真测试275.3 仿真结果分析286组态界面的设计306.1 组态王306.2 监控系统功能要求336.3 新建一个工程336.4 监控界面设计3

8、46.5 运行和调试377总结与展望407.1 总结407.2 展望41致谢42参考文献43附录一SIMATICS7-200CPU主要性能指标43附录二画面命令语言44附录三系统指令语句表461绪论1.1 选题背景洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。在工业生产中的应用也十分广泛，本课题在于工业用洗衣机的研究，工业洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣物。工业用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域，满足大容量的洗衣要求。传统的基于继电器的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需

9、要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。而随着PLC技术的发展，用PLC作为控制器，就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。1.2 洗衣机的发展概况和现状从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。世界上第一台洗衣机于1858年诞生，但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，

10、因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国发明了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。1910年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，美国改造了洗衣机的洗涤结构,把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。1932年，美国研制成功第一台前装式滚筒洗衣机。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。70年代后期，

11、微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。90年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。全自动洗衣机的特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成，所用的程序控制器可分为电动机驱动式和单片机式。从控制方式的发展阶段上分，全自动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。电动控制全自

12、动洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产品，是自动控制的初级阶段。随着计算机及微电子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。全自动洗衣机从结构上分有波轮式、搅拌式、滚筒式。目前,国内市场上销售的大都是波轮式和滚筒式，供应最多的是波轮式洗衣机。波轮式洗衣机的特点是洗净率高,但对衣服的磨损很大,随着人们生活水平不断地提高，丝绸,毛料,羊毛等大量走进普通家庭,厂商又适时地推出了滚筒洗衣机,它最大的优点是磨损率小,但洗净率比波轮式低,价格高。洗衣机产品可以分三类：普通型、半自动型和全自动型。普通型和半自动型洗衣机,都需要人为参与操

13、作，才能完成洗衣、甩干、排水全过程；而全自动洗衣机在整个洗涤、甩干、排水过程中，无需人为操作和监控。国内外洗衣机品牌有海尔、小天鹅、荣事达、松下、惠而浦水仙、LG熊猫、西门子、日立好用。1.3 毕业设计的研究内容及意义本设计是基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计，采用西门子公司的S7-200系列的PLC作为核心控制部件，利用其特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入/输出点进行控制，实现洗衣机洗衣过程的自动化。首先需要对全自动洗衣机的控制系统进行分析，进行流程图和梯形图的设计，并进行仿真测试。为了能更直观的显示出整个自动控制过程，本设计运用组态王软件建立一个全自动洗衣机的监控系统画面。本文的课

14、题源于市场上的洗衣机产品。传统的洗衣机采用继电器控制，而大多数继电器的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强，但其容易损坏，产生噪音，耗能大。也有采用单片机控制的洗衣机，单片机系统的特点是结构简单，处理速度快，但其对环境的适应能力较低，可靠性差，采用汇编语言或者是C语言，这些高级语言和PLC语言相比难以学习，而且功能单一，只具有使用中所需要的功能，硬件较为复杂。PLC系统的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快。为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，为了避免传统控制和单片机控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制全自动洗衣机这个课题。PLC具有以下优点：（1）可靠性高，抗干扰能力强

15、。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。（2）配套齐全，功能完善，适用性强。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。（3）编程简单。PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁、明了，适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很容易掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易连接，深受工程技术人员欢迎。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。（5）体积小，重量轻，能耗低。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路、保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中硬件也相对简单，大大提高了控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。其次，它能实现脱