本科生课程设计

课    程：    电气控制及可编程控制器     

专    业：              

班    级：                    

学    号:                       

姓    名：                      

指导教师：                         

完成日期：              

摘  要

可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。

在现代的社会，全自动洗衣机进入各个家庭，本文介绍了PLC用于全自动洗衣机的控制系统，其可改进现有技术的不足，简化结构，有利于降低成本和提高可靠性。

关键词:全自动洗衣机;可编程控制器;简化结构;降低成本;

According to the full-automatic washing machine in PLC controls the design of the system

Abstract

PLC is takes core to control devised the calculator technique as the in general use automation control equip to computer skills. Its function is strong, the reliability is high, the plait distance is simple, the usage is convenient, the physical volume is cleverly made, in these years, PLC is the extensive application, and drive for contemporary the industrial automation mainly pays one of the pillars.

In the modern time, the Full-automatic washer is entering every family. The article introduces a new decelerating clutch, which is used in fully-auto washing machine, it can improve the current technology, simplify structure. It is also helpful to reduce cost and increases reliability.

Key words: Fully-auto Washing Machine; Programmable Controller; Simplify Structure; Decline Low Cost;

总  目  录

第一部分：任务书 

                  

第二部分：课程设计报告

第 一 部 分

任务书

全自动洗衣机PLC控制系统设计

概况及控制要求：

课题要求采用PLC模拟全自动洗衣机运行工况，要求完成运行框图及梯形图控制程序的编制，并画出硬件接线图。

1、按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、 低）水位，关水

2、2秒后开始洗涤

3、洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒

4、如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒

5、开始清洗，重复（1）～（4），清洗两遍

6、清洗完成，报警3秒并自动停机

7、若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）

输入点：                            输出点：

启动 10001 低水位检测 10009       启动洗衣机 00001

停止 10002 手动排水 10010         进水阀 00002

高水位 10003 手动脱水 10011       正转及脱水 00003

中水位 10004                      反转 00004

低水位 10005                      排水 00005

排空检测 10006                    报警 00006

高水位检测 10007

中水位检测 10008

第 二 部 分

课程设计报告

 目录

第一章 ： 全自动洗衣机的概述........................................................................................................ 1

一、全自动洗衣机的应用现状.................................................................................................... 1

二、全自动洗衣机的设计意义.................................................................................................... 1

三、洗衣机的PLC控制系统概述................................................................................................. 1

第二章 ： 全自动洗衣机的设计........................................................................................................ 2

一 、 全自动洗衣机的设计要求................................................................................................. 2

（一）全自动洗衣机运行工况............................................................................................. 2

（二）全自动洗衣机PLC控制系统资源分配......................................................................... 2

二、 全自动洗衣机的设计分析................................................................................................... 3

第三章 ： 全自动洗衣机PLC控制系统程序....................................................................................... 5

一、全自动洗衣机I/O接口图..................................................................................................... 5

二、全自动洗衣机PLC控制的梯形图.......................................................................................... 6

三、全自动洗衣机PLC控制的助记符.......................................................................................... 7

实习小结........................................................................................................................................... 8

参考文献........................................................................................................................................... 9

第一章 ： 全自动洗衣机的概述

一、全自动洗衣机的应用现状

    目前洗衣机是一种耳熟能详的家用电器，随着科技的进步和人们生活质量的提高，

以及人们对精神文明的高度追求，全自动洗衣机揭开了面纱。国内小天鹅、海尔等，国外西门子等，这些厂家所生产的全自动洗衣机较好但物以稀为贵，所以相对来说价格还存在很大的异议。而人们追求的高质量生活，也就对这些不是很过问了，只要买来好用就可以了，所以目前市场上还是有很大的发展空间。

二、全自动洗衣机的设计意义

     自动洗衣机以其固有的优点还是赢得了很多的消费者的信赖，应用而生，它将是

现在到未来的星星产品，所以有必要开发和改善现有的全自动洗衣机。应用最先进的科技技术 ，投入最少的资金，你便拥有了更广阔的市场竞争力，而现在plc价格也在下降，所以可以应用该产品进行研发，从而达到自动化控制，更多的赢得消费者的青睐。

三、洗衣机的PLC控制系统概述

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。在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序相对复杂；其次，在设计控制系统硬件时．要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等 这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费用，在各种控制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。

典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图1所示： 

                                           

图1 PLC控制系统的硬件组成框图

第二章 ： 全自动洗衣机的设计

一 、 全自动洗衣机的设计要求 

（一）全自动洗衣机运行工况

1、按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、 低）水位，关水

2、2秒后开始洗涤

3、洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒

4、如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒

5、开始清洗，重复（1）～（4），清洗两遍

6、清洗完成，报警3秒并自动停机

7、若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）

（二）全自动洗衣机PLC控制系统资源分配

1.数字量输入部分

全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱水按钮以及高水位、中水位、低水位和排空检测开关共11个输入点。具体的输入分配如表1-1所示。

表1-1    输入地址分配

2.数字量输出部分

全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水阀、排水阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣器、指示灯等。具体的输出分配如表1-2所示。

表1-2    输出地址分配

二、 全自动洗衣机的设计分析

PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。拨动水位选择开关，按下启动按钮时开始进水，水满(达到指定水位)时停止进水，2s后开始正转洗涤。正转洗涤30s后暂停，暂停2s后开始反转洗涤。反转洗涤30s 后暂停，暂停2s 后，若正、反洗涤未满5 次，则返回从正转洗涤开始的动作; 若正、反洗涤满5 次时，则开始排水。排空后，开始脱水并继续排水。脱水30s即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成2 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2 次大循环，则进行洗完报警。报警3s结束全部过程，自动停机，并为下次启动准备。若按下停止按钮，可以手

动排水和手动脱水。图2 全自动洗衣机控制系统顺序功能图

第三章 ： 全自动洗衣机PLC控制系统程序

一、全自动洗衣机I/O接口图

二、全自动洗衣机PLC控制的梯形图

三、全自动洗衣机PLC控制的助记符

实习小结

 参考文献

1、邓则名等《电器与可编程控制器应用技术》  ；

2、王兆义主编《可编程控制器教程》 ；

3、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册  中国电力出版社；

4、徐世许主编《可编程控制器教程原理、应用、网络》 。

 

第二篇：电气控制及可编程控制器课程设计报告

扬州大学水利与能源动力工程学院

本科生课程设计

目        录

1 任务书······································································································ - 2 -

1.1 设计课题·························································································· - 2 -

1.2 设计目的及要求················································································· - 2 -

1.3 原始资料·························································································· - 2 -

1.4 课题要求·························································································· - 2 -

1.5 日程安排·························································································· - 3 -

1.6 主要参考书······················································································· - 3 -

2 课题分析与方案选择··················································································· - 4 -

2.1 设计方案的初步分析·········································································· - 4 -

2.2 选择实现方案···················································································· - 4 -

3 具体设计··································································································· - 5 -

3.1 硬件系统设计···················································································· - 5 -

3.2 软件系统设计···················································································· - 6 -

4 模拟运行结果以及存在的问题······································································ - 8 -

4.1 在实验台上模拟运行·········································································· - 8 -

4.1.1 接线························································································ - 8 -

4.1.2 运行结果················································································· - 8 -

4.2 存在的问题或需要改进的方向····························································· - 8 -

5 总结与体会································································································ - 9 -

6 参考文献································································································· - 10 -

1 任务书

1.1 设计课题

本次课程设计课题是“自动门控制系统设计”。

1.2 设计目的及要求

1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。

2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。

3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。

4、培养独立工作能力、工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

1.3 原始资料

概况及控制要求：

1、在商店、银行等入口，经常使用感应自动门，有人出入时能够自动打开和关闭大门。

2、有人接近时，门应自动打开。

3、门打开后，应保持开状态，直到门的通道上已无任何人为止。

4、如果门的通道上已无任何人，门必须在很短时间内自动关闭。

5、设置功能选择控制开关：①常开、常关、自动三种状态；②只能进、只能出。

6、门故障时，蜂鸣器发出报警信号。

7、应符合国家标准及相应的设计规范。

1.4 课题要求

1、设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。

2、设计范围：控制系统主电路及控制电路设计、程序设计、施工图设计。

3、设计成果：课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。（所有成果均应为打印稿）

1.5 日程安排

本次课程设计时间共1周，进度安排如下：

设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1天）

分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。（1天）

绘制控制流程图、I/O端子接线图。（1天）

梯形图设计、编制程序及程序说明。（1天）

整理计算书及图纸、写课程设计报告。（1天）

1.6 主要参考书

1、《电器与可编程控制器应用技术》  邓则名等；

2、《可编程控制器教程》  王兆义主编；

3、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册  中国电力出版社；

4、《可编程控制器教程原理、应用、网络》  徐世许主编。

2 课题分析与方案选择

2.1 设计方案的初步分析

本次课程设计是要设计一个能实现自动门的开关门的自动控制系统。当门内或门外有人时，系统要根据当前门的控制状态（常开、常关、自动、进出门单向控制等）做出相应合理的动作。同时，当门有故障时，系统自动发出故障报警。

在模拟试验中，输入量方面，用两个常开按钮代替红外传感器实现门内外是否有人的监测，用一个状态开关代表常开与自动两个状态，用另外两个状态开关分别代表是否能进/出（若进/出均不许可，则代表常关；在不是常开前提下，若进/出均许可，则代表自动），最后，用一个状态开关模拟故障信号；输出量中，用两个输出通道驱动控制开关门电机正反转的两个接触器的线圈，用另一个输出通道驱动故障报警信号。

以下情况下要开门：①常开状态；②门内有人且允许出门；③门外有人且允许进入。

以下情况下要关门：①不许进入也不许出门；②不在应开门的时候。

从开门到关门要做一个可刷新的断电定时，以确保开门后人能完全通过。

2.2 选择实现方案

目前已学的可行控制方案有传统继电接触式控制、单片机或微处理器控制、PLC可编程控制器控制三种，这三种方法各有优劣，下面进行比较。

传统继电控制原理简单明了，适用于简单控制系统场合的运用。但在本例中，继电控制很难完成与红外传感器、故障传感器的配合。同时，断电延时的时间继电器计时精度不高，而且无法做到“不断刷新”。另外，在元件较多情况下，传统继电控制接线复杂，易出错，控制可靠性就显得没那么高了。而且，继电控制无法实现计算机通信，对智能建筑综合控制系统的建立没有帮助。所以不应选择这个做法。

单片机或微处理器在目前造价低廉，与传感器的配合、与计算机通信也较容易做到，但要配合各类周边芯片（RAM、ROM等）才能正常工作，整个系统构造复杂。而且工作时控制精度受外接晶振影响较大，容易受到各类电磁干扰，可靠性不高。同时，在输入电平兼容、输出驱动方面的设计很复杂，编程也较为复杂。所以不应采用这个做法。

PLC可编程控制器虽然造价较高，但容易与各类传感器配合、与计算机通信。它编程简单、可靠稳定，各类装置集成于一体。在控制的实现上直观清楚，在程序调试时容易发现错误和纰漏所在，方便更改。所以本次课程设计采用这种方法实现。

3 具体设计

3.1 硬件系统设计

自动门的开关门由一台小型笼式三相异步电动机实现，其主电路采用电机正反转的电路，如图所示。

图3-1  主电路

控制回路由PLC可编程控制器实现，其I/O接口图如下。

图3-2  控制电路（PLC的I/O端口图）

注：此图为实际情况下的I/O端口图，在进行模拟实验时，故障传感器用一个状态开关模拟，两个红外传感器用两个按钮代替；输出侧均用小LED等代替，采用直流电源，不安装限位开关。

3.2 软件系统设计

软件系统的设计是建立在控制系统内部各个动作的逻辑关系基础上的，系统的逻辑关系如下。

1、以下情况下要开门：①处于常开状态；②门内有人，且允许出门；③门外有人，且允许进入。

2、以下情况下要关门：①不许进入也不许出门；②不在应开门的时候。

3、从开门到关门要做一个可刷新的断电定时，以确保开门后人能完全通过。

4、采集到故障信号及时报警。

PLC在每个扫描周期内的流程如下：

图3-3  程序流程图

所编写程序的梯形图如下。

图3-4  程序梯形图

相应的指令助记符语句如下。

图3-5  指令语句

4 模拟运行结果以及存在的问题

4.1 在实验台上模拟运行

4.1.1 接线

状态开关SA0代表能进/不能进信号接输入通道00.00；状态开关SA1代表能出/不能出信号接输入通道00.01；状态开关SA2代表常开/自动信号接输入通道00.02；状态开关SA3代表故障信号接输入通道00.03；按钮SB0代表内部有人信号接输入通道00.04；按钮SB1代表外部有人信号接输入通道00.05。

输出通道10.00接灯L1代表开门线圈，输出通道10.01接灯L2代表关门线圈，输出通道10.02接灯L3代表故障指示。

4.1.2 运行结果

1、SA2接通时（常开），L1亮（开门），此时拨动其他开关，输出无变化。

2、断开SA2（自动），L1灭，过2s后L2亮（关门）。

3、在这个状态下，接通SA0、SA1（能进能出），只要SB0或SB1按下，L1就亮；距最后一次按下SB0或SB1松开2s后，L2亮。

4、若SA0、SA1只接通一个，只有按下相应的按钮后才有上述反应。

5、若SA0、SA1都不接通，相当于常关，不响应内、外有人的需求。

6、SA3接通后，L3亮（故障报警）。

4.2 存在的问题或需要改进的方向

1、由于条件限制，仅仅在实验台上做了模拟实验，并没有做成完整的系统，如没有真正地使用红外传感器进行监测而是用按钮代替等。

2、开关门的限位开关信号并没有输入PLC，而是在外围接线设计时简单地接入，这虽然不影响自动门正常控制与使用，但若放入整个智能建筑控制系统考虑，这个信号应该是要采集的。

3、按钮、状态开关使用过多，操作略显繁琐，有待优化。

4、若电机容量扩大，需要加入星三角启动的部分。

5 总结与体会

我们经历了一个学期的电气控制及可编程控制器的学习，但是只有平时的抽象的理论教学和部分的设计作业，除此之外并没有多少实践的机会。课程设计与理论课程和实验有着很大的区别，它是一个综合性很强的课程环节，也是我们所必须经历的一个学习阶段。在课程设计中，我们在学会理论知识的同时，还会加深自己对这门课程的理解。在这门课程设计当中，我们能结合到一些其他课程，能巩固一些软件的运用。通过互相结合，相互渗透，来得到我们所需的数据、结论以及使我们掌握更多的知识。

这次电气控制及可编程控制器课程设计的过程中，我参考了很多资料，发现自己现在学到的只是很小的一部分，在设计上有一定的难度。就我设计的题目而言，平时在书上介绍的只是一些原理，并参数取值等介绍，具体要怎么设计一个完整的架构就需要我们对现有和过去学的知识有一个大概的了解。通过课程设计、实习的学习工作，使我接触了很多新的知识，比如相关软件的拓展，也让我对这门课有了更深的了解，培养了我们求真务实的态度。

本次课程设计也是一次逻辑培养的过程。每个程序不可能一下手就编好，总是先编一个大致框架，再不断地完善它内容的逻辑关系，不断修改里面的逻辑错误，最终得到预期的结果。

最重要的，这门课教会了我“做什么”要比“怎么做”难得多。做任何事都要有一个目标，从一开始就要有一个明确的方向，这样才有意义。

6 参考文献

[1] 马小军主编．建筑电气控制技术．20##年6月第二版．北京．机械工业出版社

[2] 李新兵，王永华，束长宝，蒋步军．电气控制及可编程控制器实验指导书．扬州大学水利与能源动力工程学院