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(完整word版)基于PLC的工业洗衣机控制系统设计
(完整word版)基于PLC的工业洗衣机控制系统设计
专科毕业设计(论文）
设计题目: 基于PLC的工业洗衣机控制系统设计
系 部： 电气工程系
专 业: 电气自动化技术（工企电气）
班 级： 工企电气091301
姓 名： 苏海中 学 号： 093905130131
指导教师： 马建峰 职 称： 讲师
20 12 年6月 南京
(完整word版)基于PLC的工业洗衣机控制系统设计
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摘 要
本文主要介绍了在工厂这种需要大量洗衣、洗衣次数频繁的特殊场合中，将西门子S7-200系列PLC作为主控制器作用于工业洗衣机控制系统中，来解决生活中繁重的洗涤任务。在工业洗衣机设计过程中,选择西门子S7—200系列PLC作为微电脑程序控制，同时利用变频器来改变电动机的运行方向及转速。首先，，对本工业洗衣机控制系统进行硬件系统和软件系统设计。在硬件系统设计中，对电动机、变频器及PLC相互间进行认识和应用；在软件系统设计中，涉及了系统流程图、顺序功能图、梯形图的设计。在设计系统中,使我们对工业洗衣机系统能够更好的理解和使用。
关键词 PLC 变频器 工业洗衣机 控制系统
(完整word版)基于PLC的工业洗衣机控制系统设计
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Abstract
This article mainly introduced in this factory in special occasions， need a lot of washing， washing frequent， where there are many。 Siemens series S7—200 PLC for the main controller role in industrial washing machine control system, to solve life heavy washing task. In the industrial washing machine design process, the choice of Siemens series S7—200 PLC program control as microcomputer, at the same time use frequency converter to change direction and speed of the motor running. First, through the knowledge， understand PLC and PLC in industrial washing machine of the applications of the relevant knowledge。 Then, our industrial washing machine control system design of hardware and software systems. In the hardware system design, to motor and frequency converter and mutual understanding between the PLC and application; In the software system design, involving the flow chart， the system function diagram， order the design of the ladder diagram. In the design of the system， and make us to industrial washing machine system to better understand and use。
Keywords PLC frequency converter Industrial washing machine Control system
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目 录
1 引言 1
1。1 研究PLC工业洗衣机控制系统的目的和意义 1
1。2 PLC工业洗衣机控制系统的优点 1
2 工业洗衣机的工作原理及结构 2
工业洗衣机的工作原理 2
2。2 工业洗衣机的结构 2
3 工业洗衣机的硬件系统 4
PLC的选择及外围电路 4
3。2 变频器及与PLC的控制电路 7
系统运行的控制电路 8
4 工业洗衣机的软件系统 12
4。1 系统的流程图 12
4。2 系统的顺序功能图 14
系统的梯形图程序 16
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1 引言
早在上个世纪初人类就已经发明制造出洗衣机了,可以说洗衣机这种产品的发明创造是工业发展的结晶,给人们的现实生活带来了极大的便利。当时的洗衣机只有一个盛水桶，在应用中只能进行简单的操作而无法实现更多的功能。随着社会的进步、科技的发展,二十一世纪的今天，对洗衣机而言已经彻底发生了巨大的变化，具有全自动多功能的洗衣机已经早在现实生活中广泛使用。随着工业技术日益成熟，我们利用现有技术开发创新出一种具有商业用途的多功能型工业大容量洗衣机，实现工业衣物的大批洗涤.
工业洗衣机的应用很广,主要用于宾馆、酒店、学校宿舍、某些工业等需要洗衣量大、洗衣次数频繁的地方。这就要求洗衣机的运行平稳、洗涤效果好、容量大、故障少、可靠性高、噪声低、寿命长等等，使之更趋于社会经济发展的需求。
研究PLC工业洗衣机控制系统的目的和意义
本文主要研究基于PLC工业洗衣机控制系统的设计，以工业洗衣机为载体将PLC控制更好的运用于实践中，使理论与实践相结合，能够让我们更好地学到更多的知识，发展自己。
利用PLC的操作简单、抗干扰性强、输入输出接口多、运行速度快、稳定可靠、维护与维修方便,，投入PLC控制的洗衣机可靠性高、耗电少、寿命长、环境适应能力强,适合工业洗机的发展需要，而且工业洗衣机利润又高，使PLC的洗衣机得到更好的发展，具有较大的经济和社会意义。
1。2 PLC工业洗衣机控制系统的优点
与传统洗衣机相比，PLC工业洗衣机控制系统的优点突出体现在有以下几个方面：
（1）可靠性高，抗干扰能力强
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，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。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域.
（3)易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受.
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（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改变生产过程成为可能。
（5）体积小,重量轻，能耗低
以超小型PLC为例,该品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g，，是实现机电一体化的理想控制设备.
工业洗衣机的工作原理及结构
2。1 工业洗衣机的工作原理
PLC在系统中是处于中心位置，洗衣机的进水，洗衣，排水,脱水是通过水位开关，作为PLC的输入信号控制开关，PLC的输出信号决定电磁进水阀和电磁排水阀工作状态以及电机工作状态，，，电磁进水阀打开，将水注入,排水时，电磁排水阀打开，将水排出，洗衣时，洗涤电动机启动，脱水时，脱水桶启动。原理图如下图1。
S7-200PLC
进水/排水电磁阀
变频器
水位开关
报警系统
电动机
图1 工业洗衣机工作原理图
2。2 工业洗衣机的结构
在设计这一款多功能型工业洗衣机之前，必须要考虑到许多问题，比如洗衣机在可靠性、安全性、开发推广价值等方面的具体实际问题。
以下描述在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则：
（1)最大限度地满足控制要求
充分发挥PLC的功能，最大限度地满足控制要求，是设计PLC控制系统的最重要原则。要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,收集资料。同时要与现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员密切配合，共同拟定控制方案及解决设计中的重点问
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题和疑难问题。
（2）保证PLC控制系统安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则。
（3)力求简单、经济、使用及维修方便
在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标.
（4）适应发展的需要
由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要.
在设计该工业洗衣机时,由于波轮洗衣机洗净率高、时间短、操作相对方便等优点更适合大型洗衣量场合应用。所以，我选择了波轮式洗衣机在大型场合的应用。
在控制技术上选择PLC作为控制器，来设计工业洗衣机控制系统，主要为了该产品实现功能齐全、外围电路简单、维护容易方便,容易继续写入编程语言实现更新升级等. 最大限度地满足被控对象的控制要求,在应用中保证PLC控制系统安全可靠，适应企业发展的需要，为需要强洗涤工作量的企业提供了极大便利。
YV2
排水
水排尽传感器
低水位水位选择开关
中水位水位选择开关
M
YV1
进水
高水位水位选择开关
电动机
高水位传感器
中水位传感器
低水位传感器
图2 洗衣机框图
为此该工业洗衣机设计的框图如下图2。
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洗衣机的洗衣桶(外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。洗衣机的进水和排水分别由电磁进水阀和电磁排水阀来控制。洗涤之前,按照所选水位的高、中、低事前选择好，选择洗涤功能是普通洗还是强效洗，之后进入模式状态，开始进水，经进水管将水注入到外桶并且内置加热器开始加热,达到量程要求与其相应的传感器有信号输出，进而来控制PLC的输出让进水阀失电。排水时，通过电控系统使排水阀打开，、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，，通过电控系统将离合器合上,、中、低水位开关分别用来检测高、中、低水位。、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。
这款工业洗衣机的设计中综合考虑了水温有利于对洗涤衣物的洗净度效果，所以在外桶底下安置了加热器，最利于洗涤剂去除油污。我考虑了它的最有应用价值的方面：帮助企业提高自身的企业文化形象：洗涤工厂里工人们的大量油污工作服。避免员工自己在家洗的种种不变,给员工创造了舒适的业余生活，带来了工作中的愉悦心情，潜移默化中提升了企业的文化内涵。
3 工业洗衣机的硬件系统
PLC的选择及外围电路
在洗衣机的系统控制器方面，由于以前老式工业洗衣机采用的是继电顺序控制，这种方式不利于系统的稳定而且维修率较高，耗时费工，由此在考虑现代工业迅速发展的基础上洗涤衣物的工作量之大，，与之前半自动洗衣机比较起来，PLC系统配置既固定又灵活，更高的性能，安全性也比之前半自动洗衣机更好。
3。1。1 I/O地址分配
合理的选择I/O点数也是PLC的重要指标之一。I/O的选择既要满足系统的控制要求，、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上20％
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—30％的备用量。[该系统有13个数字输入点8个数字输出点。
根据上述分析，本设计共有13输入信号和8输信号。列出工业洗衣机的I/O分配表，见表1。
表1 系统I/O分配表
输入器件
输入点I
代码
输出器件
输出点Q
代码
启动按扭
SB1
进水电磁阀
YV1
停止按扭
SB2
排水电磁阀
YV2
高水位水位选择开关
ST1
变频器正转控制
STF
中水位水位选择开关
ST2
变频器反转控制
STR
低水位水位选择开关
ST3
脱水
Q0。4
YV
手动排水开关
SB3
报警器
Q0。5
手动脱水开关
SB4
高速
RH
高水位传感器
ST4
中速
Q1。1
RM
中水位传感器
ST5
低水位传感器
ST6
水排空传感器
I1。2
ST7
强洗
SB5
普洗
SB6
3。 CPU功能与选择
PLC的功能日益强大,一般PLC都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些PLC还可扩展各种特殊功能模块,如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应,PLC的处理速度应满足实时控制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单，小型PLC就能满足要求了。
该控制系统CPU模块可采用CPU—224（AC/DC/继电器）模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。同时由于该模块采用交流220V供电，并且自带14个数字量输入点和10个数字量输出点,完全能满足该工业洗衣机控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。
综上所述此次设计选用西门子S7—200系列中CPU—224型号.
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3。 PLC外部接线图
由工业洗衣机的控制要求，对该控制系统I/O的选择和PLC型号进行了选择,现在根
据I/O地址分配表设计外围接线图，如下图3。
高水位选择开关
中水位选择开关
低水位选择开关
手动排水
手动脱水
高水位传感器
中水位传感器
低水位传感器
水排空传感器
ST7
ST5
ST6
ST4
SB4
SB3
ST3
ST2
ST1
SB2
SB1
YV1
YV2
YV
1L
进水
排水
脱水
报警
1M
2M
M
L+24VDC
启动
停止
SB5
SB6
强洗
普洗
STF
STR
SD
RH
RM
变
频
器
STF
STR
SD
RH
Q0。3
COM
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