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基于西门子PLC的洗碗机控制系统设计

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2024年9月30日发(作者:东门若云)

1 lI5 似 

基于西门子PLC的洗碗机控制系统设计 

The design of the controI system of the dishwasher based on siemens PLC 

张伏,邱兆美,王俊,满尊 

ZHANG Fu,QIU Zhao-mei,VVANG Jun,MAN Zun 

(河南科技大学农业工程学院,洛阳471003) 

要:洗碗机由于其越来越突出的优点,越来越受到研究者的重视。根据洗碗机控制要求,分析了洗 

碗机的控制过程,建立洗碗机PL_C控制流程,绘制了洗碗机的主电路,分析了PLC控制程序l/ 

0端口分配情况,绘制了PLO硬件接线图和编制梯形图,并对系统仿真及调试,实现了洗碗机 

PLC控制。 

关键词:洗碗机;PLC控制;主电路;梯形图;仿真 

中图分类号:TM301.2 文献标识码:A 文章编号:1 009—01 34(201 3)1 0(上)-oo31—03 

Doi:1 0.3969/j.issn.1 009-01 34.201 3.1 0(上).1 0 

0引言 

随着生活节奏的加快,人们将时间更多的用 

于工作,更加疲于家务劳动,特别是面对每次餐 

设置的任意点动控制按钮均实现对电机、电磁阀 

和加热电阻丝的控制 ’。 。 

在自动状态下:将自动与手动三位开关扳到 

后堆积的碗具,感到清洗起来既脏又浪费时间。 

自动位置状态下,按动总启动点动按钮一水箱水 

不到规定水位一进水电磁阀开一水箱进水一水箱 

水到位一水箱水加温 ̄lJ90 ̄C一在水箱水加温lOmin 

时一喷淋净水加温一水泵电机1启动一延时2s一水 

随着厨房的现代化步伐开始逐步加快和深入,洗 

碗机作为一种家庭自动化设备,避免了人工洗碗 

的烦恼,节约了时间,将人们从繁杂的家务劳动 

中逐步解放出来。尤其,对于需要清洗大量餐具 

的大型餐饮场所、学校食堂等地方来说,自动洗 

碗机的需求显得更加尤为重要n 】。 

根据参考资料 的控制要求,建立了洗碗机 

PLC控制流程,表达出各控制对象的动作顺序,相 

互问的制约关系。在明确PLC寄存器空间分配, 

确定专用寄存器及I/O口地址分配的基础上,进行 

控制系统的程序设计:通过主电路设计和控制电 

路设计,进而编制梯形图,然后对系统仿真及调 

泵电机2启动一延时2s一链排电机启动一延时2s一 

喷淋电磁阀开喷淋一洗碗结束一先停止水箱加温 

和喷淋净水加温一延时2s一所有电动机、电磁阀 

均停一自动与手动三位开关扳到中间位置 ” 。 

如出现意外情况,按动急停按钮会立即停止 

切工作,打开急停按钮工作将会继续进行。当 

任何一台电动机发生过载时,出现光报警,同时 

洗碗机停止工作。 

2电路设计 

2.1主电路设计 

根据控制要求,洗碗机PLC控制电路主电路 

设计如图1所示,图1中M1、M2、M3分别为水泵 

电机1、水泵电机2、链排电机,EH1、EH2为水箱 

水加热电阻丝、喷淋水加热电阻丝。熔断器可实 

现对整个主电路或分支电路的短路保护或严重过 

试,实现了洗碗机PLC控制。 

1设计要求 

根据参考资料的洗碗机控制要求 】,洗碗机 

控制方式分为手动与自动模式,可通过自动与手 

动三位开关进行转换。 

在手动状态下:将自动与手动三位开关扳到 

手动位置状态下一按动总启动点动按钮一再按动 

载保护。FR1、FR2、FR3分别对M1、M2、M3进 

收稿日期:2013-05-20 

基金项目:河南省高校科技创新人才计划项目(2012HSTIT015);河南科技大学实验技术开发基金项目(SY1213052) 

作者简介:张伏(1978一),男,河北邢台人,副教授,硕士生导师,博士,主要从事智能化装备技术和自动化研究工作。 

第35卷第1O期2013-10(上) [31l 

参l II8 4b 

行过载保护,电动机过载时,可有效可靠地保护电动 

机。KMI ̄KM5分别为I 1~I 接触器的主触点。 

图1主电路控制图 

2.2 PLC控制程序I/0端口分配 

根据控制要求,PLC控制程序I/O端口分配如 

表1和表2所示。 

表1 输入端口分配表表 

【32】 第35卷第1O期2013-10(上) 

在洗碗机的PLC控制中,输入点为l7点, 

输出点为l0点,故PLC选用西门子S7—200系列的 

CPU226 AC/DC/RLY。 

2.3 PLC控制系统 

PLC控制系统接线图如图2所示。 

0  J. 

” f 

J66666oc9  ( 9 ( (9  o0000o060(, c1 

Jl l_ …… “……I 7^l】 

Q0ooo

ooo

oo a ̄o oooo ooo mln6

j 。 01 2 3 ̄5.。a口】5 7  _dd d z 。一 口日日01 2].4 ̄a? 一*— 1 

Jo ( ’ 。。。。。。。。。『l 

m_I1 

+、 

- Ⅷ 

nH 叵 

图2 PLC控制系统接线图 

3语句表程序设计 

洗碗机的PLC控制系统能实现自动模式和手 

动模式,只以自动模式控制过程为例说明控制过 

程。 

自动模式的控制过程:在网格2中,使SA转 

至自动状态,10.0接通,网格1中按下总启动按钮 

SB1,M0.3线圈得电。网格2中M0.3常开点闭合, 

Q1.0线圈得电,Q1.0常开点闭合形成自锁,同时 

自动指示灯亮。网格4中M0.3常开点闭合,M0.4线 

圈得电,M0.4常开点闭合。如出现意外情况,按 

下急停按钮SB2,M0.4线圈失电,与M0.4相关常 

开触点复位。网格5中M0.4常开点闭合,进水电磁 

阀QO.5动作,I1.3为水位上极限触点,当水箱水达 

到上极限时,I1.3使得进水电磁阀Qo.5停止,I1.4 

为防止I1.3失效而设置的保护开关。网格6中I1.3闭 

合,启动水箱加热器Qo.3。网格7中当水箱水加温 

到90℃,I2.0温控开关常开触点闭合,T37定时器 

开始计时,在水箱水加温10 min。网格8中T37常开 

点闭合,QO.4线圈得电,喷淋加热器开始加热。 

网格9中T37常开点闭合,M0.4常开点闭合,QO.0 

线圈得电,水泵1电动机启动,同时T33定时器开 

始计时。网格1O中T33定时器达到2s后,T33常开 

点闭合,QO.1线圈得电,水泵2电动机启动,同时 

T34定时器开始计时。网格1 1中T34定时器达到2s 

后,T34常开点闭合,Q0.2线圈得电,链排电动机 

启动,同时T35定时器开始计时。网格12中T35定 

时器达到2s后,T35常开点闭合,Q0.6线圈得电, 

喷淋电磁阀打开,同时T36定时器开始计时。当定 

时2s后,网格1中T36常闭点打开,实现所有电动 

机、电磁阀均停。 

LDNQ1.1 

A T33 

LD I1.0 

AN Q1.1 

TONT35.200 

网格l2:喷水 

LDNQ1.1 

A T35 

LD I1.2 

AN Q1.O 

OLD 

A M0.4 

网格13中,当任一台电机发生过载等故障时, 

Q0.1 AN Q1.0 

OLD 

Q0.7得电,从而使事故报警灯亮,蜂鸣器响,实现 

AN Q1.1 

声光报警功能,同时网格1中Q0.7常闭点断开使得 

洗碗机停机。PLC控制系统的语句表程序如下: 

网格1:总启停 

网格6:水箱加温 

LD IO.2 

LDNQ1.1 

o Q1.0 

A I1.3 

o Q1.1 AN Q0.6 

AN T36 LD 10.5 

AN Q0.7 AN Q1.0 

=M0.3 

OLD 

网格2:自动 

A M0.4 

LD 10.O 

Q0.3 

O Q1.O 

网格7:90 ̄C延时10min 

AN 10.1 

LD M0.4 

A M0.3 A I2.0 

=Q1.0 

TONT37.6Oo0 

网格3:手动 网格8:喷淋净水加温 

LD IO.1 

LDNQ1.1 

o Q1.1 

A T37 

AN 10.0 

AN Q0.6 

A M0.3 

LD IO.6 

=Q1.1 AN Q1.0 

网格4:急停 

OLD 

LD MO-3 A M0.4 

AN 10.3 

Q0.4 

AN 10.2 

网格9:水泵I启停 

=M0.4 

LDNQ1.1 

网格5:进水电磁阀 

A T37 

LDNQ1.1 

LD 10.7 

AN I1.3 

AN Q1.0 

AN I1.4 0LD 

LD 10.4 A M0.4 

AN Q1.O 

=QO.o 

OLD 

NA Q1.1 

A M0.4 

TONT33.200 

=Q0.5 

网格10.水泵Ⅱ启停 

ToN T34.200 

A MO.4 

网格l1:链排电机启停 

Q0.6 

LDNQ1.1 

AN Q1.1 

A T34 T0NT36.200 

LD I1.1 

网格l3:事故报警 

AN Q1.O 

LDNI1.5 

OLD 

ON I1.6 

A M0.4 

ON I1.7 

:Q0.2 

Q0.7 

4仿真及调试 

将上述的梯形图转为“ .awl”格式,导入 

S7—200仿真软件。通过S7—200仿真软件进行模拟, 

对洗碗机的各工序分析调试,采用先自动再手动 

的调试方法,逐步进行。在调试过程中,与设计 

要求对比,发现问题,认真分析其原因,得出解 

决方案并及时改正。 

5结论 

参考已有的控制要求,设计了洗碗机的主 

电路,对PLC控制程序I/O端口分配,利用S7— 

200PLC设计了控制电路,编制了梯形图,利用仿 

真软件对梯形图进行了模拟仿真,实现了洗碗机 

的PLC控制。 

参考文献: 

[1】王吴.基于AT89C52的洗碗机自动控制系统设计[J】.电子 

设计工程,2012,20(20):77—79. 

【2】孙嘉燕,李保红,王述洋.洗碗机现状及实现中国洗碗机普 

及新探索[J].现代科学仪器.2012,(1):137-141. 

[3】李庆梅.基于AT89C51的自动洗碗机的控制系统设计 

【J].机械制造与自动化.2010,39(1):169.171. 

【4】李庆梅,瞿新.基于PLC的洗碗机的自动控制系统的设计 

【J].科技创业家,2012,(9):80—82. 

【5】吕以全,张鹏.PLC对洗碗烘干机的控制【J1.机电工程技 

术,2006,35(2):60—62. 

【6】吕以全,陈静.PLC在洗碗机控制系统中的应用[J].天津理 

工大学学报,2008,24(3):67.69. 

第35卷第1O期2013—10(上) 1331 

2024年9月30日发(作者:东门若云)

1 lI5 似 

基于西门子PLC的洗碗机控制系统设计 

The design of the controI system of the dishwasher based on siemens PLC 

张伏,邱兆美,王俊,满尊 

ZHANG Fu,QIU Zhao-mei,VVANG Jun,MAN Zun 

(河南科技大学农业工程学院,洛阳471003) 

要:洗碗机由于其越来越突出的优点,越来越受到研究者的重视。根据洗碗机控制要求,分析了洗 

碗机的控制过程,建立洗碗机PL_C控制流程,绘制了洗碗机的主电路,分析了PLC控制程序l/ 

0端口分配情况,绘制了PLO硬件接线图和编制梯形图,并对系统仿真及调试,实现了洗碗机 

PLC控制。 

关键词:洗碗机;PLC控制;主电路;梯形图;仿真 

中图分类号:TM301.2 文献标识码:A 文章编号:1 009—01 34(201 3)1 0(上)-oo31—03 

Doi:1 0.3969/j.issn.1 009-01 34.201 3.1 0(上).1 0 

0引言 

随着生活节奏的加快,人们将时间更多的用 

于工作,更加疲于家务劳动,特别是面对每次餐 

设置的任意点动控制按钮均实现对电机、电磁阀 

和加热电阻丝的控制 ’。 。 

在自动状态下:将自动与手动三位开关扳到 

后堆积的碗具,感到清洗起来既脏又浪费时间。 

自动位置状态下,按动总启动点动按钮一水箱水 

不到规定水位一进水电磁阀开一水箱进水一水箱 

水到位一水箱水加温 ̄lJ90 ̄C一在水箱水加温lOmin 

时一喷淋净水加温一水泵电机1启动一延时2s一水 

随着厨房的现代化步伐开始逐步加快和深入,洗 

碗机作为一种家庭自动化设备,避免了人工洗碗 

的烦恼,节约了时间,将人们从繁杂的家务劳动 

中逐步解放出来。尤其,对于需要清洗大量餐具 

的大型餐饮场所、学校食堂等地方来说,自动洗 

碗机的需求显得更加尤为重要n 】。 

根据参考资料 的控制要求,建立了洗碗机 

PLC控制流程,表达出各控制对象的动作顺序,相 

互问的制约关系。在明确PLC寄存器空间分配, 

确定专用寄存器及I/O口地址分配的基础上,进行 

控制系统的程序设计:通过主电路设计和控制电 

路设计,进而编制梯形图,然后对系统仿真及调 

泵电机2启动一延时2s一链排电机启动一延时2s一 

喷淋电磁阀开喷淋一洗碗结束一先停止水箱加温 

和喷淋净水加温一延时2s一所有电动机、电磁阀 

均停一自动与手动三位开关扳到中间位置 ” 。 

如出现意外情况,按动急停按钮会立即停止 

切工作,打开急停按钮工作将会继续进行。当 

任何一台电动机发生过载时,出现光报警,同时 

洗碗机停止工作。 

2电路设计 

2.1主电路设计 

根据控制要求,洗碗机PLC控制电路主电路 

设计如图1所示,图1中M1、M2、M3分别为水泵 

电机1、水泵电机2、链排电机,EH1、EH2为水箱 

水加热电阻丝、喷淋水加热电阻丝。熔断器可实 

现对整个主电路或分支电路的短路保护或严重过 

试,实现了洗碗机PLC控制。 

1设计要求 

根据参考资料的洗碗机控制要求 】,洗碗机 

控制方式分为手动与自动模式,可通过自动与手 

动三位开关进行转换。 

在手动状态下:将自动与手动三位开关扳到 

手动位置状态下一按动总启动点动按钮一再按动 

载保护。FR1、FR2、FR3分别对M1、M2、M3进 

收稿日期:2013-05-20 

基金项目:河南省高校科技创新人才计划项目(2012HSTIT015);河南科技大学实验技术开发基金项目(SY1213052) 

作者简介:张伏(1978一),男,河北邢台人,副教授,硕士生导师,博士,主要从事智能化装备技术和自动化研究工作。 

第35卷第1O期2013-10(上) [31l 

参l II8 4b 

行过载保护,电动机过载时,可有效可靠地保护电动 

机。KMI ̄KM5分别为I 1~I 接触器的主触点。 

图1主电路控制图 

2.2 PLC控制程序I/0端口分配 

根据控制要求,PLC控制程序I/O端口分配如 

表1和表2所示。 

表1 输入端口分配表表 

【32】 第35卷第1O期2013-10(上) 

在洗碗机的PLC控制中,输入点为l7点, 

输出点为l0点,故PLC选用西门子S7—200系列的 

CPU226 AC/DC/RLY。 

2.3 PLC控制系统 

PLC控制系统接线图如图2所示。 

0  J. 

” f 

J66666oc9  ( 9 ( (9  o0000o060(, c1 

Jl l_ …… “……I 7^l】 

Q0ooo

ooo

oo a ̄o oooo ooo mln6

j 。 01 2 3 ̄5.。a口】5 7  _dd d z 。一 口日日01 2].4 ̄a? 一*— 1 

Jo ( ’ 。。。。。。。。。『l 

m_I1 

+、 

- Ⅷ 

nH 叵 

图2 PLC控制系统接线图 

3语句表程序设计 

洗碗机的PLC控制系统能实现自动模式和手 

动模式,只以自动模式控制过程为例说明控制过 

程。 

自动模式的控制过程:在网格2中,使SA转 

至自动状态,10.0接通,网格1中按下总启动按钮 

SB1,M0.3线圈得电。网格2中M0.3常开点闭合, 

Q1.0线圈得电,Q1.0常开点闭合形成自锁,同时 

自动指示灯亮。网格4中M0.3常开点闭合,M0.4线 

圈得电,M0.4常开点闭合。如出现意外情况,按 

下急停按钮SB2,M0.4线圈失电,与M0.4相关常 

开触点复位。网格5中M0.4常开点闭合,进水电磁 

阀QO.5动作,I1.3为水位上极限触点,当水箱水达 

到上极限时,I1.3使得进水电磁阀Qo.5停止,I1.4 

为防止I1.3失效而设置的保护开关。网格6中I1.3闭 

合,启动水箱加热器Qo.3。网格7中当水箱水加温 

到90℃,I2.0温控开关常开触点闭合,T37定时器 

开始计时,在水箱水加温10 min。网格8中T37常开 

点闭合,QO.4线圈得电,喷淋加热器开始加热。 

网格9中T37常开点闭合,M0.4常开点闭合,QO.0 

线圈得电,水泵1电动机启动,同时T33定时器开 

始计时。网格1O中T33定时器达到2s后,T33常开 

点闭合,QO.1线圈得电,水泵2电动机启动,同时 

T34定时器开始计时。网格1 1中T34定时器达到2s 

后,T34常开点闭合,Q0.2线圈得电,链排电动机 

启动,同时T35定时器开始计时。网格12中T35定 

时器达到2s后,T35常开点闭合,Q0.6线圈得电, 

喷淋电磁阀打开,同时T36定时器开始计时。当定 

时2s后,网格1中T36常闭点打开,实现所有电动 

机、电磁阀均停。 

LDNQ1.1 

A T33 

LD I1.0 

AN Q1.1 

TONT35.200 

网格l2:喷水 

LDNQ1.1 

A T35 

LD I1.2 

AN Q1.O 

OLD 

A M0.4 

网格13中,当任一台电机发生过载等故障时, 

Q0.1 AN Q1.0 

OLD 

Q0.7得电,从而使事故报警灯亮,蜂鸣器响,实现 

AN Q1.1 

声光报警功能,同时网格1中Q0.7常闭点断开使得 

洗碗机停机。PLC控制系统的语句表程序如下: 

网格1:总启停 

网格6:水箱加温 

LD IO.2 

LDNQ1.1 

o Q1.0 

A I1.3 

o Q1.1 AN Q0.6 

AN T36 LD 10.5 

AN Q0.7 AN Q1.0 

=M0.3 

OLD 

网格2:自动 

A M0.4 

LD 10.O 

Q0.3 

O Q1.O 

网格7:90 ̄C延时10min 

AN 10.1 

LD M0.4 

A M0.3 A I2.0 

=Q1.0 

TONT37.6Oo0 

网格3:手动 网格8:喷淋净水加温 

LD IO.1 

LDNQ1.1 

o Q1.1 

A T37 

AN 10.0 

AN Q0.6 

A M0.3 

LD IO.6 

=Q1.1 AN Q1.0 

网格4:急停 

OLD 

LD MO-3 A M0.4 

AN 10.3 

Q0.4 

AN 10.2 

网格9:水泵I启停 

=M0.4 

LDNQ1.1 

网格5:进水电磁阀 

A T37 

LDNQ1.1 

LD 10.7 

AN I1.3 

AN Q1.0 

AN I1.4 0LD 

LD 10.4 A M0.4 

AN Q1.O 

=QO.o 

OLD 

NA Q1.1 

A M0.4 

TONT33.200 

=Q0.5 

网格10.水泵Ⅱ启停 

ToN T34.200 

A MO.4 

网格l1:链排电机启停 

Q0.6 

LDNQ1.1 

AN Q1.1 

A T34 T0NT36.200 

LD I1.1 

网格l3:事故报警 

AN Q1.O 

LDNI1.5 

OLD 

ON I1.6 

A M0.4 

ON I1.7 

:Q0.2 

Q0.7 

4仿真及调试 

将上述的梯形图转为“ .awl”格式,导入 

S7—200仿真软件。通过S7—200仿真软件进行模拟, 

对洗碗机的各工序分析调试,采用先自动再手动 

的调试方法,逐步进行。在调试过程中,与设计 

要求对比,发现问题,认真分析其原因,得出解 

决方案并及时改正。 

5结论 

参考已有的控制要求,设计了洗碗机的主 

电路,对PLC控制程序I/O端口分配,利用S7— 

200PLC设计了控制电路,编制了梯形图,利用仿 

真软件对梯形图进行了模拟仿真,实现了洗碗机 

的PLC控制。 

参考文献: 

[1】王吴.基于AT89C52的洗碗机自动控制系统设计[J】.电子 

设计工程,2012,20(20):77—79. 

【2】孙嘉燕,李保红,王述洋.洗碗机现状及实现中国洗碗机普 

及新探索[J].现代科学仪器.2012,(1):137-141. 

[3】李庆梅.基于AT89C51的自动洗碗机的控制系统设计 

【J].机械制造与自动化.2010,39(1):169.171. 

【4】李庆梅,瞿新.基于PLC的洗碗机的自动控制系统的设计 

【J].科技创业家,2012,(9):80—82. 

【5】吕以全,张鹏.PLC对洗碗烘干机的控制【J1.机电工程技 

术,2006,35(2):60—62. 

【6】吕以全,陈静.PLC在洗碗机控制系统中的应用[J].天津理 

工大学学报,2008,24(3):67.69. 

第35卷第1O期2013—10(上) 1331 

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