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1、
電氣控制課程設計
評語：
考勤〔10〕
守紀〔10〕
過程〔40〕
設計報告〔30〕
辯論〔10〕
總成績〔100〕
專 業(yè)：自動化
班 級： 動1101
姓 名：
學 號：201108539
指導教師：侯
某某交通大學自動化與電氣工程學院
2014年 07 月 10 日
全自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)設計
1設計任務
1.1任務描述
洗衣機的工作流程由進水、洗衣、排水和脫水4個過程組成。全自動洗衣機的進水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關、電磁進水閥和電磁排水閥配合進展控制
2、，從而實現(xiàn)全自動控制運行，直至洗衣完畢。高、中、低水位開關分別用來控制進水到洗衣機內高、中、低水位；電磁進水閥起著通/斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水注入；排水時，電磁排水閥打開，將水排出；洗衣時，洗滌電動機啟動；脫水時，脫水桶啟動。
1.2控制要求
洗衣機洗衣洗衣時間為40分鐘到1小時左右，這里為了方便按以下要求設計。
1.2.1“正常運行〞工作方式控制要求：
〔1〕按下啟動按扭與水位選擇開關〔高、中、低〕，開始進水，達到設定水位〔高、中、低〕后停止進水，停止2秒后開始洗滌；
〔2〕洗滌時，正轉30秒，停2秒，然后反轉30秒，停2秒；
〔3〕如此循環(huán)5次，總共320秒后
3、開始排水，排空后脫水30秒；
〔4〕開始清洗，重復〔1〕～〔4〕步驟，共清洗兩遍；
〔5〕清洗完成，報警3秒并自動停機。
1.2.2.“強制停止〞工作方式控制要求：
假如按下停車按扭，全自動洗衣機停止自動運行狀態(tài)，開始進入強制停止運行狀態(tài)。要求能夠實現(xiàn)手動排水〔不脫水〕和手動脫水〔不計數(shù)〕的功能。
2全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)的選型和I/O地址分配
2.1全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)選型
全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7-300系列PLC控制器。
2.2 I/O地址分配
根據(jù)設計思路，元器件地址分配如表1所示。
表1 輸入輸出地址分配表
輸入地址分配
4、
輸出地址分配
名稱與功能
輸入地址
名稱與功能
輸出地址
啟動按鈕SB1
I0.0
自動工作指示燈EL
Q4.0
續(xù)表
停止按鈕SB2
I0.1
進水電磁閥
Q4.1
高水位選擇開關QS1
I0.2
排水電磁閥
Q4.2
中水位選擇開關QS2
I0.3
洗滌電動機正轉繼電器KM1
Q4.3
低水位選擇開關QS3
I0.4
洗滌電動機反轉繼電器KM2
Q4.4
高水位檢測開關QS4
I0.5
脫水桶
Q4.
5、5
中水位檢測開關QS5
I0.6
報警器
Q4.6
低水位檢測開關QS6
I0.7
手動排水開關QS7
I1.0
手動脫水開關QS8
I1.1
水排空檢測開關
I1.2
3 PLC外部接線圖與主電路
全自動洗衣機控制系統(tǒng)PLC外部接線圖有11個輸入局部和7個輸出局部，輸入局部有啟動按鈕和停止按鈕、高、中、低水位選擇開關、水排空檢測開關、高、中、低水位檢測開關、手動排水開關和手動脫水開關，輸出局部有報警器、開始自動運行指示燈、進水電磁閥、排水電磁閥、正轉、反轉控制繼電器和脫水桶控制繼電器。
全自動洗衣機控制系統(tǒng)PLC外部接線圖如圖1
6、所示,主電路圖如圖2所示。
圖1 控制系統(tǒng)PLC外部接線圖圖2 洗衣機主電路圖
4控制系統(tǒng)程序設計和調試
4.1程序的流程圖
全自動洗衣機正常運行流程圖和強制停止流程圖分別如圖3與圖4所示。
圖3 洗衣機正常運行流程圖 圖4 洗衣機強制停止流程圖
4.2編程與調試
程序編寫
根據(jù)全自動洗衣機系統(tǒng)的控制要求和PLC梯形圖編程語言，編寫程序。首先按下啟動按鈕，自動工作指示燈亮；接著按設定水位開關，洗衣機進水電磁閥打開進水；當水位到達設定水位后，相應水位監(jiān)測開關閉合，洗衣機停止進水并延時2秒；接著開始洗衣，洗滌電動機首先正轉運行30秒后停止并定時2秒，接著反轉運行30秒
7、并定時2秒；判斷正、反轉是否循環(huán)5次，假如正、反轉未循環(huán)5次，返回重新洗衣，當正、反轉循環(huán)5次完成后，排水電磁閥打開排水；排水完成時水排完檢測開關閉合，脫水桶啟動并運行30秒；脫水完成后清洗2次，清洗完畢后，洗衣機報警并完畢工作。
具體梯形圖程序見附錄。
調試過程
將編寫好的程序和硬件分配下載到仿真程序中，就可以進展系統(tǒng)運行仿真和調試。局部仿真圖如圖5、圖6與圖7所示。首先，按下啟動按鈕和高水位設置開關后，自動運行指示燈亮，進水電磁閥打開。如圖5所示。
圖5仿真圖
高水位監(jiān)測開關閉合，停止進水。洗滌電動機正轉定時30秒，如圖6所示。
圖6 仿真圖
8、
洗滌電動機反轉并定時30秒，如圖7所示。
圖7 仿真圖
5設計體會
在本次的電氣控制課程設計中，我收獲頗多。學到了如何應用課本上的外，更學會了在軟件仿真過程中遇到問題時，如何思考和修改程序。同時和同學進展了屢次的討論和交流。
在拿到設計題目后，我首先按照要求設計要求，整理了思路和簡單設計了一段程序。接下來參考了一本書上的全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)的例子，編寫出初步的全部控制程序。接著在西門子STEP7軟件上建立工程并輸入程序，系統(tǒng)的對縮寫程序作了初次修改。最后在軟件上仿真運行，結果發(fā)現(xiàn)有太多地方會出現(xiàn)運行步驟亂序問題，接著開始針對每一步驟逐個修改，最終得到能夠正確運行的程序。
和以往課設不同的是，本次課設中程序段是梯形圖程序，編寫思路和方法更需要邏輯性；仿真中由于掃描周期為1~100毫秒，所以有很多程序段需加很多中間繼電器線圈去控制，需要對中間元件的閉合和斷開仔細考慮。經(jīng)過本次課設，我更深層次的掌握了PLC理論知識，也掌握了一些編程思路和分析問題的方法。
附錄
全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)的程序如下所示：
電氣控制課設全自動洗衣機PLC控制
