机电一体化设计 基于PLC的全自动洗衣机控制

东北大学秦皇岛分校课程设计（论文） 第3页 费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。

采用PLC控制比继电器控制好的多，我们采用PLC来控制。

（1） 可靠性高，抗干扰能力强，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） 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。

（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。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。 1.4 本课题研究的主要内容

本课题需研制出可靠性高、易于操作的全自动洗衣机控制方法，该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、离合器控制、进排水电磁阀控制、循环控制、保护和联锁。

研究的具体内容包括：

（1） 深入了解洗衣机的发展、结构及控制要求。

（2） 控制系统设计。包括硬件设计，PLC的选择，各硬件模块的介绍，软件设计，编程方法。

（3） 对编写好的编译程序进行模拟调试并仿真。

东北大学秦皇岛分校课程设计（论文） 第4页 2 系统硬件设计

2.1 系统的控制要求

全自动洗衣机系统中，PLC主要完成一下功能。 1.检测功能

（1）检测洗衣机的方式；标准或者是柔和的选择。 （2）检测洗衣时的水位；高水位或者是低水位的选择。 （3）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。 （4）检测排水是否已经完成。 2.控制功能

（1）控制进水、洗衣、排水、清洗、脱水等洗衣机的动作。 （2）控制洗衣、清洗、脱水等的时间长短。 （3）控制洗衣、清洗等的效果。

（4）控制在洗衣机完成一个动作和到下一个动作的准确转换。 （5）控制完成洗衣机洗衣时的信号提示。

自动洗衣机的设计除了满足上述功能以外，还需要考虑到外观设计、造型等方面。尤其是在洗衣机的手动控制操作面板上，依序符合人机界面的基本要求。

设计全自动洗衣机的操作面板如图2.1所示。其中进水、正转、反转、排水、脱水为信号灯指示单签洗衣机的工作状态；蜂鸣器为声音指示，指示洗衣机在工作中的某些状态的转换；启动、停止、高水位、低水位、标准、柔和等为手动控制按钮，用来手动输入一些控制信号。

东北大学秦皇岛分校课程设计（论文） 第5页 进水正转反转全自动洗衣机排水脱水蜂鸣器启动停止高水位低水位标准柔和 图2.1 全自动洗衣机操作面板

在实际生活中，操作面板一般位于洗衣机的上表面，需要在设计的时候加入更多的个性化平面设计元素，并且操作面板往往与恐怕给你赚钱不放置在一起，这就需要考虑线路布线的问题。 2.2 系统硬件设计

根据上节中队全自动洗衣机的功能分析，可以设计出图2.2所示的全自动洗衣机硬件系统框图。

启动按钮进水电磁阀停止按钮高水位电动机正转接触器电动机反正接触器S7200PLCCPU222排水离合器低水位标准柔和高水位探测器脱水电磁离合器蜂鸣器低水位探测器

东北大学秦皇岛分校课程设计（论文） 第6页 图2.2 全自动洗衣机的硬件系统框图

选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣机的控制主机。本控制系统中共有8哥数字量输入和6个数字量输出，共需14个I/O点数及程序容量，选择了CPU222作为本系统的主机。

对PLC主机的I/O资源进行分配，其分配情况如表2.1所示

名称 地址信号 输入信号 启动按钮 停止按钮 高水位按钮 低水位按钮 标准模式按钮 柔和模式按钮 高水位探测器 低水位探测器 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 输出信号 进水电磁阀 电动机正转接触器 电动机反转接触器 排水离合器 脱水电磁离合器 蜂鸣器 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 进水控制 电动机正转控制 电动机反转控制 排水控制 脱水控制 声音提示 启动洗衣机 停止洗衣机 高水位选择 低水位选择 标准模式选择 柔和模式选择 高水位检测 低水位检测 说明 表2.1 全自动洗衣机控制系统中PLC主机的I/O资源分配

根据PLC主机的I/O资源分配以及PLC主机的硬件框图，则PLC主机的硬件接线图如图2.3所示。