基于PLC控制全自动洗衣机毕业设计论文(Word最新版)

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基于PLC限制全自动洗衣机毕业设计论文

通过整理的基于PLC限制全自动洗衣机毕业设计论文相关文档，渴望对大家有所扶植，

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高等专科学校 毕业设计论文 论文题目：全自动洗

衣机的限制设计 系 部 自动限制系 专 业 电

气自动化技术 班 级 电气自动化班 学生姓名

学 号 指导老师 2021

年 X月 X日 摘要 本文描述了接受可编程限制器（PLC）作为核

心限制部件，并利用计算机进行模拟监控的全自动洗衣机限制系统。

文章介绍了洗衣机的结构，对全自动洗衣机的限制系统进行了分析，

在此基础上提出了基于PLC的全自动洗衣机限制方案，并对方案进行

了论证，依据洗衣机的工作原理，设计了流程及程序，对按钮，等其

它一些输入/输出点进行限制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由

于洗涤，排水，脱水的时间均由PLC内计数器限制，所以只要变更定

时器参数就可以变更时间。对其中软件设计、硬件设计等问题进行了

分析和探讨，实现了全自动洗衣机的正常运行、简易模式及强制性停

止功能。具有智能化程度高、平安牢靠、便利、机敏等特点。

关键词：PLC 自动 定时器 限制 Abstract This paper describes

the u of programmable logic controller (PLC) as the core control

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unit, and monitoring the u of computer simulation control system

for automatic washing machine. This paper introduces the structure

of the washing machine, full automatic washing machine control

system is analyzed, on this basis was propod bad on fully

automatic washing machine PLC control program, and a

demonstration program, according to the washing machine working

principle, design a process and procedures, buttons, and other some

input / output control points to achieve the automation of the

process of washing laundry. As washing, drainage, dewatering of the

time by the counter within the PLC control, so long as the parameters

can change the timer time. On which software design, hardware

design issues such as analysis and rearch, to achieve the normal

operation of the automatic washing machine, simple patterns and

mandatory stop function. With a high degree of intelligence, cure,

reliable, convenient and flexible. Key word: PLC automatic Timer

control 目 录 第1章 绪论 1 1.1 选题背景意义 1 1.2 洗衣

机的发展历史 1 1.3 限制系统的选择 2 1.4 本次毕业设计主要探

讨的内容 3 第2章 全自动洗衣机限制系统的限制要求 4 2.1 全

自动洗衣机的工作原理 4 2.2 设备限制要求 5 第3章 硬件的理

论与设计 6 3.1 全自动洗衣机整体结构图 6 3.2 硬件设计 7 3.3

继电器 8 3.4 可编程序限制器 9 3.5 洗衣机的组态仿真界面 14

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第4章 软件设计 18 4.1 I/O安排表 18 4.2 洗衣机PLC运行过程

分析 20 4.3 程序的流程图、构成和相关设置 21 4.4 梯形图 24

第五章 结束语 27 致谢 28 参考文献 29 附 录 30 第1章 绪

论 本章阐述了毕业论文选题的背景意义、洗衣机的发展历史以及自

动化限制在工业生产和生活中所体现的应用价值，包括目前的应用范

围及发展的前景。

1.1 选题背景意义 洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，

已经成为人们生活中不行缺少的家用电器。但是传统的基于继电器的

限制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机须

要更好地满足人们的需求，必需借助于自动化技术的发展。而随着

PLC技术的发展，用PLC作为限制器，就能很好地满足全自动洗衣机

对自动化的要求，并且限制方式机敏多样，限制模式可以依据不同场

合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半

自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方

向发展。

1.2 洗衣机的发展历史 从古到今，洗衣服都是一项难于躲避的

家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于很多人而言，它并不像田园诗

描绘的那样充溢乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打……这些不断重复的

简洁的体力劳动，留给人的感受经常是：辛苦劳累。

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1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战——有人独创了木

制手摇洗衣机。独创者是美国人比尔·布莱克斯。布莱克斯的洗衣机

构造极为简洁，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣

服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。这套装置的问世，让那些为

提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程起先大

大加快。

1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力起先取代人力。

之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。到1911年，美

国试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标记着人

类家务劳动自动化的开端。

电动洗衣机几经完善，在1922年迎来一种崭新的洗衣方式“搅拌

式”。搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。这种洗衣机是在

筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进

行周期性的正反摇摆，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡

污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。不过10

年之后，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚

筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗

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衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！直至今日，

滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。

随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首

先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波

轮产生的猛烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。

1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风

格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在

洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。

20世纪60年头以后，洗衣机在一些发达国家的消费市场起先

形成系列，家庭普及率快速上升。此间洗衣机在日本的发展备受瞩目。

60年头的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗

衣机”。70年头，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年头后期，微

电脑限制的全自动洗衣机横空出世，让人耳目一新。到80年头，“模

糊限制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随

人意，外观造型更为时尚……进入90年头，由于电机调速技术的提高，

洗衣机实现了宽范围的转速变换与调整，诞生了很多新水流洗衣机。

此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机干脆驱动

式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨

大革命。

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1.3 限制系统的选择 现代社会要求制造业对市场需求做出快

速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，

为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的限制系统必需具有极高

的牢靠性和机敏性，可编程限制器简称PLC（Programmable Logic

Controller）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通

用工业限制装置。

PLC的应用面广、功能强大、运用便利，是当代工业自动化的主

要设备之一。PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动

限制系统中，当然PLC 在其他领域也得到了快速的发展。

在发达的工业国家，PLC已经广泛的应用在全部的工业部门，随

着其性能价格比的不断提高，应用范围不断扩大，在我国有越来越多

的行业领域起先应用到PLC。PLC的应用领域主要有数字量逻辑限制、

运动限制、闭环过程限制、数据处理、通信联网等几个方面。

1.4 本次毕业设计主要探讨的内容 本次毕业设计是利用西门

子S7-200PLC对洗衣机进行全自动限制，驾驭STEP7-Micro的用法，

制作整个洗衣过程监控界面，对电动机及其他设备进行实时监控。在

实现以上全部功能的前提下，再对监控界面的限制功能作进一步探

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讨，监控界面的限制功能就是不在现场的状况下，对现场的设备进行

限制。

第2章 全自动洗衣机限制系统的限制要求 2.1 全自动洗衣机

的工作原理 2.1.1 限制系统的组成 洗衣机的工作流程由进水，洗

涤，排水，和脱水四个过程组成。在半自动洗衣机中，这四个过程分

别用相应的按扭开关来限制。全自动洗衣机中，这四个过程可做到全

自动运行，直至洗衣结束。

全自动洗衣机的进水、洗涤、排水和脱水是通过水位开关、洗涤

电机、电磁进水阀和电磁排水阀协作进行限制，从而实现自动限制的。

水位开关用来限制进水到洗衣机内高、中、低水位；电磁进水阀起着

通/断水源的作用。进水时，电磁进水阀打开，降水注入；排水时，

电磁排水阀打开，降水排出；洗衣时，洗涤电动机启动，正反转交替

进行；脱水时，脱水桶启动。其示意图如下图所示： 图2.1系统

结构框图 在图2.1中可以看出，此次设计依据全自动洗衣机的工作

原理, 由于现实生活中的排水与脱水所用功率不同（洗涤电机功率

小，脱水电机功率大）因此洗涤与脱水应选用不同的电机。洗衣机的

工作流程由进水，洗衣，排水，和脱水四个过程组成。在半自动洗衣

机中，这四个过程分别用相应的按扭开关来限制。利用可编程限制器

PLC实现限制,用于说明PLC限制的原理方法,特点及工作特色。此次

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全自动洗衣机限制系统设计利用了西门子S7-200系列PLC的特点,

对按鈕,电磁阀,开关等其他一些输入/输出点进行限制,实现了洗衣机

洗衣过程的自动化。

2.2 设备限制要求 这里将有两个程序供选择 I、全程序过程 [1]

打开总开关，设置水位（高/中/低），选择档位（300/200/100）。

[2]按下启动按扭，起先进水直到水满（即水位达到所设置的水位）

时停止进水起先洗涤。

[3]洗涤时，正转30秒，停4秒，然后反转30秒，停4秒。

[4]如此循环（300/200/100）次后，起先排水。

[5]排水30S后起先脱水，脱水20S。

[6]重复[2]到[5]三次。

[7]清洗完成，报警3秒并自动停机。

[8]若按下停车按扭，可实现手动停止进水，排水 脱水及报警。

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II、简易程序： [1]打开总开关，选择档位——简易程序。

[2]按下启动按扭，起先进水直到水满（即水位达到所设置的水位）

时停止进水起先洗涤。

[3]洗涤时，正转30秒，停4秒，然后反转30秒，停4秒。

[4]如此循环200次后，起先排水。

[5]排水30S后起先脱水，脱水20S。

[6]重复[2]到[5]一次。

[7]清洗完成，报警3秒并自动停机。

[8]若按下停车按扭，可实现手动停止进水，排水 脱水及报警。

第3章 硬件的理论与设计 本章将给出本次设计的洗衣机电路

原理图和各个主要器件的具体介绍和说明。原理图中包括了供电回路

图和限制回路图。元器件除PLC以外还包括了继电器组和变频器等。

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3.1 全自动洗衣机整体结构图 如3.1图为洗衣机的整体硬件结

构，包括洗衣机的限制面板、进水口、水位探测器、洗涤电机等。限

制界面按钮包括：简易模式切换、高水位按键、中水位按键、低水位

按键、中学低挡按键选择（300/200/100）、手动排水、手动脱水等按

键。

在洗衣机水桶的内部分别装有高、中、低水位传感器（水位探测

器）当选择水位按键时，例如选择中水位探测器，则水注入到中水位

传感器旁边时就会自动停止注入。

图3.1全自动洗衣机示意图 3.2 硬件设计 硬件设计的整体

思路就是通过PLC输出的数字信号限制继电器组，达到限制电路的目

的。如图3.2： 图3.2洗衣机的主控线路 图中“正转”、“反转”、“脱

水”为限制电动机电源方向的三个继电器组，它们的线圈分别与PLC

的输出端“ Q0.2”“Q0.3”“Q0.4”相连，受控于PLC的输出信号。其中正

转组和反转组是通过变频器的限制后接入电动机的，因此，变更变频

器参数就可以变更洗涤和漂洗时的速度。而脱水继电器组干脆与电源

和电动机相连，这样，当洗衣机处于脱水状态时，电动机按额定转速

工作。所以，在演示时转速会和洗涤漂洗有所区分。

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3.3继电器 3.3.1继电器在限制系统中的作用 继电器是一种基

本的电气设备，它用来打开或关闭确定数量相互独立的电路。这种操

作是利用由电压限制的线圈绕组所产生的电磁场来实现的。当输入量

达到确定值时，输出量将发生跳动式的变更的自动限制器件，它具有

限制系统和被限制系统，通常应用于自动限制电路中，它事实上是用

较小的电流去限制较大电流的一种“自动开关”。故在限制系统中起着

自动调整、平安爱护、转换电路的作用。

通过有电流流过线圈时产生电磁感应，使触点吸合，没有电流流

过线圈的时候触点断开来实现各种信号隔离和输出限制的。一般在仪

表去限制现场大功率电器设备时，由于仪表或限制系统的卡件触点承

受不了很高的电流或电压，就接受继电器作为中间执行器，接收到限

制系统的限制信号后去执行系统限制指令，或强电设备给弱点系统限

制信号时也须要用它来隔离高压信号，输出干触点信号，反之亦然，

另外由于继电器的型号很多，可以满足不同电压不同信号的须要，可

以作到长期牢靠的工作。

3.3.2电磁继电器的选择原则 选用电磁继电器的一般步骤：作为

选用继电器的第一步，是确定其应用分类，由此初选一种在给定条件

下曾经有过成功应用的继电器类型，然后按下列步骤使所选用的继电

器最适用于规定应用。

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依据输入的信号确定继电器的种类，不同作用原理或结构特征的

继电器，其要求输入的信号的性质是不同的。例如热继电器是利用热

效应而动作的继电器；声继电器是利用声效应而动作；而电磁继电器

则是由限制电流通过线圈产生的电磁吸力而实现触点开、闭。

按运用环境条件选择继电器型号，环境适应性是继电器牢靠性指

标之一。运用环境和工作条件的差异对继电器性能有很大的影响。

依据负载状况选择继电器触点的种类与参数，与被控电路干脆连

接的触点是继电器的接触系统。国内外长期实践证明，约百分之七十

以上的故障发生在触点上。这除了与继电器本身结构与制造因素亲密

相关之外，未能正确选用和运用也是重要因素之一。依据限制要求确

定触点组合形式，如须要的是常开还是常闭触点或转换触点；依据被

控回路多少确定触点的对数和组数；依据负载性质与容量大小确定触

点有关参数。

3.4 可编程序限制器 3.4.1 可编程限制器的基本概念与基本

结构 随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机限

制已经扩展到了几乎全部的工业领域。

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I、可编程限制器的基本概念 国际电工委员会对PLC作了如下定

义：可编程限制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境

下应用而设计。它接受可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻

辑运算、依次限制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数

字式、模拟式的输入和输出，限制各种类型的机械或生产过程。可编

程限制器及其有关设备，都应按以于使工业限制系统形成一个整体，

易于扩充其功能的原则设计。

II、 可编程限制器的基本结构 PLC主要由CPU模块、输入模块、

输出模块和编程装置组成， PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊

的任务。

[1]CPU模块 CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器

组成。在PLC限制系统中，CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不

断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储

存程序和数据。

[2]I/O模块 输入（Input）模块和输出（Output）模块简称I/O

模块它们是联系系统外部设备和CPU模块的桥梁。

[3]编程器 编程器用来生成用户程序，并用它进行编辑、检查、

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修改和监控用户程序的执行状况。手持式编程器不能干脆输入和编辑

梯形图，只能输入和编辑指令表程序。一般用于小型机或用于现场调

试和维护。

运用编程软件可以在计算机上干脆生成梯形图或指令表程序，并

且可以实现不同编程语言之间的相互转换。程序被编译后通过PC/PPI

电缆可以下载到PLC中去，也可以将PLC当中的程序上传到计算机

当中来。

[4]电源 PLC一般运用AC 220V电源或DC 24V电源。内部的开

关电源为各种模块供应不同电压等级的直流电源。

3.4.2 可编程限制器的基本特点 可编程限制器具有编程方法简

洁易学、功能强大、性价比高、硬件配套齐全，用户运用便利、适应

性强、牢靠性强、抗干扰实力强、系统的设计、安装、调试工作量少、

维护工作量小、维护便利、体积小、能耗低等特点。

3.4.3 S7-200系列PLC 西门子公司的SIMATIC S7-200系列属

于小型PLC，可以用于代替继电器的简洁限制场合，也可以用于困难

的自动化限制系统。由于它有极强的通信功能，在大型网络限制系统

中也能充分发挥其作用。

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S7-200的牢靠性特殊高，可以用语句表、梯形图和功能块图编

程。它的指令丰富，简洁易学，内置有高速计数器、告知脉冲输出和

PID限制器等特殊功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路

模拟量I/O，最多有30多KB的程序和数据存储空间。

S7-200供应了近10种通讯方式以满足不同的应用需求，从

RS-485通信/编程接口通讯到自由口模式通讯，从PPI协议通讯到

MPI协议通讯，从简洁的S7-200 3.4.4 PLC接线图 依据全自动洗衣

机的限制要求，对系统限制的I/O点数进行了统计和PLC型号进行了

选择，现依据以上的统计和选择对限制系统PLC的外部接线设计如下

图： 图3.3全自动洗衣机PLC接线图 由于现实生活中的排水与脱

水所用功率不同（洗涤电机功率小，脱水电机功率大）因此洗涤与脱

水应选用不同的电机。因此该图的右部的脱水处应加一个电机，正转、

反转处也应加上电机。

1、 PLC主机 选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣

机的限制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、

CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。选择了CPU224作为其主机

即可满足全自动洗衣机的限制要求。

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2、 启动按钮 启动按钮用来限制全自动洗衣机起先工作与否，

一般地，在用户在洗衣机内放入衣服，且已经打算好起先洗衣服之后，

按下启动按钮，全自动洗衣机起先洗衣。

3、 停止按钮 停止按钮用来限制运行中的全自动洗衣机停止工

作与否。在洗衣服的过程中，用户须要停止洗衣机，就可以干脆按下

停止按钮，洗衣机即会停止工作。

4、 高水位 高水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持

的水位凹凸，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统

设定下的三个水位中的高水位。这里，在操作面板上，用一个按钮来

设置高水位，按下按钮表示选择高水位。本水位适合于洗涤大量衣服。

5、 中水位 中水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持

的水位的凹凸，是相对于高水位和低水位来说的，在洗衣机系统的初

始设计中，设计了三种水位，这个是三个水位中间的一个水位。在操

作面板上，用一个按钮来设置中水位，按下按钮表示选择中水位。本

水位适合洗涤中量的衣服。

6、 低水位 低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持

的水位的凹凸，是三个水位中较低的一个，是同样可以完成洗衣过程。

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本水位适合于洗涤少量的衣物。

7、 高强度洗涤 该强度下洗涤电机会正反转300次，全体循环

3次，适用于高程度脏的衣物的洗涤。

8、 中强度洗涤 该强度下洗涤电机会正反转200次，全体循环

3次，适用于中等程度脏的衣物的洗涤。

9、 低强度洗涤 该强度下洗涤电机会正反转100次，全体循环

3次，适用于低程度脏的衣物洗涤。

10、 简易按钮 当按下简易按钮时，选择了简易模式，洗衣机自

动依据简易模式洗衣服。在本模式中，洗涤电机会正反转200次，全

体循环两次。简易模式中适合一般衣物的洗涤，更便利快捷的让用户

运用。

在洗衣机衣服的模式中，与水位的选择一样，用户只能同时选择

一种模式， 须要说明的是，标准模式与简易模式的选择必需在用户

一起先洗衣之前完成。

11、 高水位探测器 高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经

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达到了高水位。接受数字量输出式水位探测器这样就可以干脆将高水

位探测器的输出干脆送到PLC主机的数字量输入端口上。

12、 中水位探测器 中水位探测器用来检测洗衣机水位是否已

经达到了低水位。接受数字量输出式水位探测器这样就可以干脆将中

水位探测器的输出干脆送到PLC主机的数字量输入端口上。

13、 低水位探测器 低水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经

达到了低水位。接受数字量输出式水位探测器这样就可以干脆将中水

位探测器的输出干脆送到PLC主机的数字量输入端口上。

14、 进水电磁阀 进水电磁阀用来限制洗衣机的进水。当然洗衣

机须要外界进水时，PLC主机发出限制信号，进水电磁阀会打开，水

自动从外界送入洗衣机筒内，当水已经达到了设定的水位时，PLC主

机发出信号自动关闭进水电池阀，同时限制洗衣机进入下一个洗衣步

骤。

15、 电机正转接触器 电机正转接触器用于PLC主机限制洗衣

机电机的正转。可以干脆用PLC主机的数字量输出端口来连接电机正

转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮番进

行。

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16、 电机反转接触器 电机反转接触器用于PLC主机限制洗衣

机电机的反转。可以干脆用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反

转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮番进

行。

17、 排水离合器 排水离合器用于PLC主机限制洗衣机机筒内

的排放。选用数字式离合器，可以干脆用PLC主机的数字量输出端口

来连接到排水离合器，当洗衣机在完成洗衣或者漂洗后，须要将机筒

内的脏水排出机筒，此时，PLC主机发出限制吩咐打开排水离合器，

进行排水。

18、 脱水离合器 洗衣机洗衣服的最终一道工序就是对衣服进行

脱水，脱水电磁离合器正是用于PLC主机限制洗衣机进行脱水，脱水

须要电机带动机筒旋转，有了电磁离合器后，就可以干脆运用PLC

主机的数字量输出端口来限制电磁离合器，最终达到限制脱水执行电

机的目的。在脱水过程不涉及电机的调速问题，因此，用PLC主机加

电磁离合器这样一种比较觉得简洁的方式就可以完成限制任务。

19、 报警器 报警器用来指示洗衣机洗衣过程结束的声音提示。

接受工业用直流供电的报警器，这样就可以干脆用PLC主机的数字量

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输出端口来限制报警器。

3.5 洗衣机的力控组态仿真界面 图3.4全自动洗衣机限制系

统组态示意图 如图3.4所示，为全自动洗衣机的示意图包含部分限

制面板，利用力控Forcecontrol 6.1作出的组态示意图，在全自动洗

衣机工作前先设置进水的位置（如选择高水位），按下高水位按钮，

接着选择洗衣机需工作的时间（工作时需正反转循环的次数，分别为

100次、200次、300次），高档位代表所需正反转循环的次数为300

次，中档位代表所需正反转循环的次数为200次，低档位代表所需正

反转循环的次数为100次，这样可以逐步削减洗涤的次数。假如选择

中档位，将须要清洗的衣服放入里面，然后按下启动按钮，洗衣机内

部起先进水到高水位置，此时高水位传感器的灯亮，进水停止，起先

洗涤。正转30s停4s，反转30s停4s，如此循环200次起先排水30s，

再脱水20s，算是一个循环，然后从进水起先再循环一次为洗衣结束。

洗衣完成脱水成功后报警3s钟洗衣机自动停止。

在操作限制界面上有一个简易模式开关，该键的作用的就是让整

个洗衣的过程简洁化，例如洗涤一较小的衣物，或是洗涤夏季衣物。

当按下“简易模式”时，洗衣机会自动切换到循环次数较少的程序完成

洗涤。

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假如中途有紧急状况下或不想利用全自动洗衣功能时，可以干脆

按下停止按钮，此时可实现手动停止进水、排水、脱水及报警功能。

当感觉衣服已经干净时，而洗衣机还没有进入排水阶段，可按下停止

按钮使得自动洗衣功能停止，这时还可以按下手动排水，手动脱水按

钮，实现手动排水，手动脱水的功能。

3.5.1 重点的几个参数设定 定义参数： 图3.5 洗衣机的水位

参数 选择变量参数： 图3.6 反应器参数 10格每秒，共100格，

底色为黄色，蓝色代表水。

图3.7 多边线（水管）的参数设置 管道水流淌画设置为流淌效

果，由PLC离散信号限制，或给水或供排水。

图3.8 排水管的变量参数 并为与PLC相连，设置给水管道为离

散变量，单独与水罐相连，进入演示画面，测试结果如图3.4所示，

动画连接成功。

第4章 软件设计 4.1 I/O安排表 4.1.1 数字量输入部分 这个

限制系统的输入有启动按钮、停止按钮、水位选择开关（高水位/中

水位/低水位）、手动排水开关、手动排水开关、高水位浮球开关、中

水位浮球开关、低水位浮球开关、水排空浮球开关等共16个输入点。

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具体的输入安排如表所示： 表4-1输入地址安排 输入地址 对应的

外部设备 I0.0 启动按钮 I0.1 停止按钮 I0.2 水位选择开关（高水位）

I0.3 水位选择开关（中水位） I0.4 水位选择开关（低水位） I0.5 手

动排水开关 I0.6 手动脱水开关 I0.7 高水位浮球开关 I1.0 中水位浮

球开关 I1.1 低水位浮球开关 I1.2 水排空浮球开关 I1.3 触发低次档

位 I1.4 触发中次档位 I1.5 触发高次档位 I1.6 触发简易档位 4.1.2

数字量输出部分 这个限制系统须要限制的外部设备有进水电磁阀、

排水电磁阀、洗涤电动机、脱水桶、报警器5个设备。但是由于洗涤

电动机有正反转两个状态，分别有正接触器和反接触器，所以输出点

应当有6个。具体的输出安排如表所示： 表4-2输出地址安排 输

出地址 对应的外部设备 Q0.0 进水电磁阀 Q0.1 排水电磁阀 Q0.2

洗涤电动机正转接触器 Q0.3 洗涤电动机反转接触器 Q0.4 脱水桶

Q0.5 报警器 4.1.3 协助继电器 本程序中，还须要几个中间继电

器、定时器和计数器，它们分别代表的含义与功能如表所示： 表4-3

限制系统中的中间状态I/O安排 地址 功能 M0.0 启动按钮协助继

电器 M0.1 推断洗衣机水位是否与设定值不一样 M0.2 推断洗衣机

水位是否与设定值一样 M0.3 停止自动洗衣协助继电器 M0.4 推断

进水是否完成 M0.5 推断排水是否完成 M0.6 选择简易程序协助继

电器 T37 洗涤电动机正转时间30s T38 洗涤电动机反转时间30s

T39 排水30s T40 脱水30s T41 洗衣完毕报警3s C50 抵抗洗衣（100

次） C51 中档洗衣（200次） C52 高档洗衣（300次） C53 整个

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过程重复2次 4.2 洗衣机PLC运行过程分析 4.2.1洗衣机进水 洗衣

前选择好水位，选择正常洗涤或简易洗涤，按下水位选择开关（高水

位＼中水位＼低水位）中随意一个，选择洗衣模式（高强度＼中强度

＼低强度＼简易模式），相应的指示灯会亮，再按下启动按钮，I0.0

接通，Q0.0接通，起先进水。当水位上升到与选择的水位相一样时，

相一样的水位传感器(I0.7、I1.0、I1.1)接通，Q0.0断开停止进水。

4.2.2正反转洗衣 停止进水后，Q0.2接通起先正转洗衣， T37

计时起先。T37计时30秒，Q0.2断开，正洗暂停4s，T38起先计时。

T38计时时间到，Q0.3接通，反转洗涤，T39起先计时。T39计时时

间到，Q0.3断开，反洗暂停4s，T40起先计时。T40计时时间到，

C50＼C51＼C52＼C53计数一次，同时洗衣返回Q0.2接通，重复以

上从正洗起先的全部动作，直到计数器达到规定次数时，Q0.1接通

并自保，起先排水20s，排水指示灯亮，计数器复位，打算下次循环

时再计数。

4.2.3大循环洗衣 排水到脱水水位时，I1.2闭合，Q0.1、Q0.4接

通，起先脱水，脱水计数器起先计时10s。计时时间到，Q0.1、Q0.4

断开，停止排水和脱水，C53＼C54计数一次，同时洗衣返回Q0.0

接通,重复从进水到脱水的全部动作，知道计数满3或2次时，停止

洗衣，Q0.5接通报警并自保，报警指示灯亮，T41起先计时。T41计

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时时间到，报警结束，整个洗衣过程结束，T41常开触点闭合，打算

下次启动。

4.2.4强制停止 运行中按停止按钮时，I0.1常闭触点断开，则

M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5断开，停止进水、排水、脱水及报

警。按排水按钮时，I0.5常开触点闭合，Q0.1接通并自保，进行手动

排水。按手动脱水按钮，I0.6闭合，Q0.1、Q0.4接通脱水，T40起先

计时。T40计时时间到Q0.1、Q0.4断开，脱水停止，Q0.5接通报警，

T41起先计时。T41计时时间到Q0.5断开报警结束。

4.3 程序的流程图、构成和相关设置 4.3.1流程图 图4.1为正

常全程序过程运行流程图—见附录2 如图4.2即为强制停止流程图，

假如中途有紧急状况下或不想利用全自动洗衣功能时，可以干脆按下

停止按钮，此时可实现手动停止进水、排水、脱水及报警功能。当感

觉衣服已经干净时，而洗衣机还没有进入排水阶段，可按下停止按钮

使得自动洗衣功能停止，这时还可以按下手动排水，手动脱水按钮，

实现手动排水，手动脱水的功能。

图4.2全自动洗衣机强制停止流程图 图4.3自动洗衣机简易流

程图 图4.3为简易流程图，简易流程图与正常运行下在程序上有简

易的特点，其主要应用于夏季或者是较小的衣物的清洗，不必像正常

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运行下的状况下那么繁琐，用那么多的时间。

（Ⅱ）程序构成：这个程序有自动方式和手动方式两种。在自动

方式下，PLC将运行已经设置好的程序和参数。手动方式是在紧急停

止状况下，可以手动进行排水和脱水。

（Ⅲ）程序下载、安装和调试：将各个输入输出端子和实际限制

系统中的按钮、所需限制的设备正确连接，完成硬件的安装。全自动

洗衣机程序由STEP7-Micro/Win32软件的指令完成，正常工作时程

序放在存储卡中，若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下，运

行STEP7-Micro/Win32编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在

线调试，也可用编程器进行调试。

4.3.2 系统流程概述 全自动洗衣机限制系统的具体工作过程如

下： 1. 按下启动按钮，洗衣机电源导通，打算进入洗涤状态。

2. 用户设置水位凹凸，以及洗衣模式（常规模式或简易模式）。

3. 洗衣机打开进水电磁阀，起先从外界输入水。

4. 水位探测器检测到水已经到位，起先洗涤。

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5. 电机正转与反转依据设定的洗衣模式的切换时间的长度进行

轮番工作。

6. 洗衣始终进行直到预定值。

7. 洗衣机打开排水离合器，起先排水，并且持续20s。

8. 洗衣机关闭排水离合器。

9.洗衣机限制脱水电磁阀离合器，进行脱水10s，同时打开排水

离合器使得脱水出来的水可以刚好排出洗衣机筒内。

10. 关闭脱水电磁阀。

11. 重复（3）至（8）步骤二次（简易程序重复一次）。

12. 蜂鸣器发出响声，持续发声3s，提示用户洗衣完成。

13. 完成洗衣。

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4.4 梯形图 4.4.1梯形图的特点 梯形图是PLC模拟继电器限制

系统的编程方法。它由触点、线圈或功能方框等构成，梯形图左、右

的垂直线称为左、右母线。画梯形图时，从左母线起先，经过触点和

线圈（或功能方框），终止于右母线。在梯形图中，可以把左母线看

作是供应能量的母线。触点闭合可以使能量流过，直到下一个元件；

触点断开将阻挡能量流过。这种能量流，我们称之为“能流”。事实上，

梯形图是CPU仿真继电器限制电路图，使来自“电源”的“电流”通过一

系列的逻辑限制条件，依据运算结果确定逻辑输出的模拟过程。

梯形图中的基本编程元素有触点、线圈和方框。

触点：代表逻辑限制条件。触点闭合时表示能量可以流过。触点

分常开触点和常闭触点两种形式。

线圈：通常代表逻辑“输出”的结果。能量流到，则该线圈被激励。

方框：代表某种特定功能的指令。能量流通过方框时，则执行方

框所代表的功能。方框所代表的功能有很多种，例如：定时器、计数

器、数据运算等。

梯形图中，每个输出元素可以构成一个梯级。每个梯形图网络由

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一个或多个梯级组成。

4.4.2 梯形图绘制原则 (1) 梯形图按自上而下、从左到右的依次

排列。每个继电器器线圈为一个逻辑行，即一层阶梯。每一个逻辑行

起于左母线，然后是触点的连接，最终终止于继电器线圈或右母线。

(2) 一般状况下，在梯形图中某个编号继电器线圈只能出现一次，

而继电器触点可无限引用。有些PLC，在含有跳转指令或步进指令的

梯形图中允许双线圈输出。

(3) 在每个逻辑行中，串联触点多的支路应放在上方。假如将串

联触点多的支路放下方，则语句增多，程序变长。

(4) 在每个逻辑行中，并联触点多的支路应放在左边。假如将并

联触点多的支路放右边，则语句增多，程序变长。

(5) 梯形图中，不允许一个触点上有双向“电流”通过。

(6) 梯形图中，当多个逻辑行都具有相同条件时，为了节约语句

数量，常将这些逻辑行合并。当相同条件困难时，这对储存容量小的

PLC很有意义。

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(7) 设计梯形图时，输入继电器的触点状态全部按相应的输入设

备为常开状态进行设计更为合适。因此，用输入设备的常开触点与

PLC输入端连接。假如某些信号只能用常闭触点输入，可以按输入设

备全部常开来设计，然后将梯形图中对应的输入继电器触点取反。

4.4.3系统梯形图 依据以上的梯形图的基础学问、留意事项、特

点及上节中的限制状态流程图，现利用STEP7-Micro/WIN编程软件

做出全自动洗衣机限制系统梯形图。STEP7-Micro/WIN编程软件是专

为西门子S7-200而设计的，在个人计算机的WINDOWS操作系统下

运行，功能强大、运用便利、简洁易学。其编写好的程序可通过专用

编程线缆下载的PLC中运行。也可以导出后在仿真软件中进行测试。

依据以上的梯形图的基础学问、留意事项、特点及上节中的限制

状态流程图，现利用STEP7-Micro/Win32编程软件做出全自动洗衣

机限制系统梯形图（见附录）。

第五章 结束语 通过本系统的设计，对全自动洗衣机的限制系

统有了深化的理解。全自动洗衣机限制系统利用了西门子PLC的特

点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点设备进行限制，实

现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由

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PLC内计数器限制,所以只要变更计数器参数就可以变更时间。可以把

上面设定的程序时间定下来,作为固定程序运用,也可以依据衣物的质

地,数量及油污的程度来编程。只要稍作变更,就可以设计出诸如要多

洗多甩的牛仔类衣物,轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通用的标准洗涤程

序,充分表其好用性。

通过这次设计，对自动限制原理及应用有了进一步相识，在一个

多月的设计过程中学到了很多东西，不仅仅是毕业设计中的。也学到

了不少其它的东西。设计中，我们遇到不懂或不明白的地方。除了查

阅相关资料， 袁老师也给了我们很多的指导。总之，这次设计为我

们打开了以后面对实际应用的大门，为我们以后做各项工作和进一步

学习奠定了基础。

致谢 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周

的奋战我的设计最终完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只

是对这几年来所学学问的单纯总结，但是通过这次做课程设计发觉自

己的看法有点太片面。毕业设计设计不仅是对前面所学学问的一种检

验，而且也是对自己实力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了

自己原来学问还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得

自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设

计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都

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应当不断的学习，努力提高自己学问和综合素养。

在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间相

互扶植，有什么不懂的大家在一起讨论，听听不同的看法对我们更好

的理解学问，所以在这里特殊感谢扶植我的同学。

我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉

得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最终最终做完了

有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：学问必需通过应用才

能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发觉是两

回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

在此要感谢我们的指导赵新蕖老师对我们悉心的照看，感谢老师

给我们的扶植。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学沟

通阅历和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少学问，也经

验了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了很多东西，

也培育了我独立工作的实力，树立了对自己工作实力的信念，信任会

对今后的学习工作生活有特殊重要的影响。而且大大提高了动手的实

力，使我充分体会到了在创建过程中探究的艰难和成功时的喜悦。虽

然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课

程设计的最大收获和财宝，使我终身受益。

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参考文献 [1].王永华主编.现代电气限制及PLC应用技术.北京航

空航天高校出版社，2007 [2].戴仙金主编.西门子S7—200系列PLC

应用与开发.中国水利水电出版社，2006 [3].郭丙军 黄旭峰主编.深化

浅出PLC技术及应用教材.中国电力出版社，2008 [4].西门子（中国）

有限公司自动化与驱动集团.深化浅出西门子S7-300 PLC.北京航空航

天高校出版社，2004 [1] 田效伍. 电气限制与PLC应用技术. 北京:

机械工业出版社，2006 [5].刘长青主编.电气限制与PLC应用技术.科

学出版社，2008 附 录 附录1：正常全过程运行程序 1、协助继

电器模块 2、进水模块 3、洗涤模块 4、排水模块 5、

脱水模块 6、报警模块 附录2：正常全程序过程运行流程图 图

4.1正常全程序过程运行流程图

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