全自动洗衣机PLC控制
电气控制与PLC课
程设计
课题：全自动洗衣机的PLC 控制系统
系别：电气与信息工程学院
专业：
姓名：学号：指导教师：
河南城建学院
2016年6 月10日
摘要
本文介绍了利用西门子1200 PLC 对全自动洗衣机控制系统总体控制，阐述了控制方案，实现了全自动洗衣机PLC控制系统。与传统的用单片机控制自动洗衣机相比，这种方案更加的稳定可靠，并且实现简单。PLC的控制程序书写简单，更加容易理解。对程序的编写、器件的选型、程序的流程的进行了详细的描述，介绍了全自动洗衣机PLC系统的实现过程。
关键字：西门子1200plc 全自动洗衣机程序设计
目录
全自动洗衣机的 PLC 控制 (1)
一、设计目的及设计要求 (1)
1.1设计目的 (1)
1.2设计要求 (1)
二、系统硬件设计 (1)
2.1系统硬件配置及组成原理 (1)
2.1.1设备选型 (1)
2.2系统硬件电路图 (3)
2.2.1主电路图 (3)
2.2.2......................................................................................................... PL
C I/O 分配表 (3)
2.2.
3......................................................................................................... PL
C 外围接线图 (4)
2.2.4单相异步电动机的正反转 (4)
三、系统软件设计 (4)
3.1系统功能分析 (4)
3.2控制程序设计思路 (5)
3.3各部分功能具体实现 (6)
四、系统调试及结果分析 (8)
4.1 系统调试 (8)
4.2 结果分析 (8)
五、PLC 梯形图程序 (9)
六、设计心得 (9)
附录一主电路图 (10)
附录二 PLC外围接线图 (11)
参考文献 (16)
全自动洗衣机的PLC 控制
一、设计目的及设计要求
1.1设计目的
（1）通过对自动洗衣机PLC改造，掌握PLC功能图的设计方法及步骤和全自动洗衣机PLC控制。
（2）掌握自动洗衣机PLC控制线路的原理及接线。
（3）掌握自动洗衣机PLC控制编程。
1.2设计要求
全自动洗衣机的洗衣桶（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（甩水）用。内桶的四周有很多小孔，
使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来
执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电
动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。
PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。启动时开始进水，水满（即水位到达高水位）时停止进水并开始正洗涤。正转洗涤15s 后暂停，暂停3s 后开始反转洗涤。反转洗涤15s 后暂停，暂停3s 后若正、反洗涤未满3 次，则返回从正转洗涤开始的动作；若正、反洗涤满3 次时，则开始排水。排水水位若下降到低位时，开始脱水并继续排水。脱水10s 即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成3 次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3 次大循环，则进行洗完报警。此外，还要求可以按排水按钮以实现手动排水；按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。
二、系统硬件设计
2.1系统硬件配置及组成原理
2.1.1设备选型
表
1
设备清单
名称
品牌
型号
数量
备注
PLC 控制器
西门子 6ES7 214-1AG40-0XB0
1台
电动机
广东中宝
YC801-2
1台
单相电容起动异步电动机
交流接触器
正泰电器
CJX2-09
2个
220V
电磁中间继电器
正泰电器 JZX-22F(D)/4Z
10
个
DC 24V
开关电源 伊莱科电气
S-100-24
1个
网线
1根
导线
若
1)PLC 控制器选型
本次设计的项目为全自动洗衣机的 PLC 控制，采用了 5 个数字量输入和 10 个数字量输出，综合考虑选用西门子 S7-1200：CPU 1214C DC/DC/DC ， 订货号： 6ES7-214-1AG40-0XB0。S7-1200 可编程逻辑控制器 (PLC, Programmable Logic Controller) 提供了控制各种设备以满足您自动化需要的灵活性和强大功能。 S7-1200 设计紧凑、组态灵活且具有功能强大的指令集， 这些特点的组合使它成 为控制各种应用的完美解决方案。控制系统在 PROTELV 13 工程平台中的硬件系 统配置图如下：
图 1 PLC 硬件系统配置图
图 2 PC station 硬件系统配置图
2）电动机选型
单相交流异步电机，是目前洗衣机普遍采用的电机，原因很筒单，因为它的原理、构造大家已经非常了解，制作工艺已很成熟，而且，应用在洗衣机上已有几十年历史了。但由于这种电机是恒速运转，工作时通过皮带传动及减速离合器完成速度、力矩的转换，再分别完成洗衣机的洗涤、脱水动作。普通波轮洗衣机的电机的功率一般在300 瓦左右，同时根据节能和环保的理念，我们可以选择具有噪音低、升温低、功率大以及维护方便的优点的YC系列单值电容起动单相异步电动机。同时该电机具有产品结构简单，运行可靠，具有起动转矩大、过载能力强的特点。因此，YC 系列的单相异步电机非常适合我们家用电器电机的设计理念。
我们选择YC801-2型号的电机，该电机的功率为0.37kwh，转速为
2800r/min ，电流3.4A, 电压220v，频率为50Hz
2.2系统硬件电路图
2.2.1主电路图
详见附录一：主电路图
2.2.2P LC I/O 分配表
表 2 I/O 分配
注意：由于PLC的输入需要外部给定，无法通过软件修改。故本次设计仿真中，
用变量M3.0～M3.4 代替变量I0.0 ～I0.4 ，以完成仿真。
2.2.3P LC 外围接线图
详见附录二：PLC外围接线图。
2.2.4单相异步电动机的正反转
要实现单相异步电动机的反转，就必须使旋转磁场反转，实现单相异步电动机旋转磁场的反转，就要把工作绕阻和起动绕阻中的一组首端和末端与电源的接线对调方可完成。因为单相异步电动机的旋转磁场（转向）使从电流相位超前的绕阻向电流相位滞后的绕阻旋转的。这样如果把其中一个绕阻首端和末端于电源线接法对调就等于把这个绕阻的电流的相位改变了180，假若原来这个绕组的电流相位使超前90，这样一来，该接后该绕组的电路相位便成为滞后90 了，结果就导致了旋转磁场的方向也随之改变。如图3: 当定时器开关接于左边的位置时，电容器串联在LF 绕组上，则电流Iuf 90 ，设此时电动机正转，经过定时器所设定度时间后，定时器刀开关接通右边触点将电容器从LF 绕组切
断到LZ 绕组中，则电流Ilz 超前Ilf 相位约90，从而实现了电动机的反转，在该电路中实质上是主、副绕组相互交换来实现正反转的，因此这种单相异步电动机的工作绕组和启动绕组必须是可以互换的。
图3 单相异步电动机的正反转
三、系统软件设计
3.1系统功能分析