课程设计（论文）-基于PLC全自动洗衣机控制.doc

沈阳航空航天大学沈阳航空航天大学 课课 程程 设设 计计 （论文）（论文） 题目题目 全自动洗衣机 plc 控制（二） 班班 级级 学学 号号 学学 生生 姓姓 名名 指指 导导 教教 师师 目目 录录 0. 前言 .1 1. 总体方案设计.2 2. 自动洗衣机控制 plc 程序设计.3 2.1io 口的分配与编码3 2.2plc 程序设计总体流程3 2.3plc 程序的编写5 3. 组态王监控画面设计13 3.1组态王的介绍 13 3.2数据变量定义 14 3.3组态画面建立 14 4. 课设小结与体会14 参考文献 .15 附录 i 元件清单16 附清单录 ii 源程序 .17 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 1 页 全自动洗衣机 plc 控制（二） 王宇熙 沈阳航空航天大学自动化学院 摘要：摘要：随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用 电器产品。洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。本文首先介绍了洗衣 机的发展，然后重点介绍了洗衣机的设计，对程序流程图及编程软件进行了说明，最后 对系统进行了仿真。本次设计采用步进顺控指令编程，根据工艺要求编程简单、可允许 双线圈使用，plc采样按钮及限位开关外部输入信号的变化，执行相应的程序，然后输出 控制电机正反转及脱水处理。 最后就本课题所做的工作进行了总结，并对进一步的研究提出了自己的看法。本次 设计的全自动洗衣机工艺要求有待改善，不可以单独脱水及洗衣时间的设置；由于时间 有限，没做进一步的改善。基于全自动洗衣机在日常生活中广泛运用，本设计具有广泛 的推广价值。 关键字：关键字：plc 控制；自动化；定时功能 0. 前言 自动洗衣机就是将洗衣的全过程设定好 n 个程序，洗衣时选择其中一个程序，打 开水龙头和启动洗衣机后洗衣服的过程就会自动完成。最后，洗完衣服时会有报警。 世界上第一台洗衣机 于 1858 年诞生，但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因 而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。1874 年,“手洗时代”受到 了前所未有的挑战，美国人发明了木制手摇洗衣机 。1880 年，美国发明了 蒸气 洗衣机，蒸气动力开始取代人力 。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机 也相继出现。1910 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，标志着人类家务劳动自动化的开端。 1922 年，美国改造了洗衣机的洗涤结 构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣 机的诞生。1932 年，美国研制成功第一台前装式滚筒洗衣机 。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。70 年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一 新。90 年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调 节，诞生了许多新水流洗衣机。 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 2 页 plc 可控制编程器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计的，它 采用一类可编程存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数 与算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生 产产品。 plc 是基于电子计算机，切适用于工业现场的电控制器，它源于继电控制装置，但它 不想继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行于存储于 plc 内存中 的程序，进行入出信息交换实现控制。 plc 基于电子计算机，但不等同于普通计算机，普通计算机们进行入出信息变换，多 只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以，而 plc 还要考虑信息如初的可 靠性，实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么是适应于工业环境，如便于安 装，抗干扰等问题。 1. 总体方案设计 图 1 全自动洗衣机外形结构图 本次课程设计硬件电路所采用的是西门子 s7-200 系列 plc 控制，通过按下开始按钮， 往洗衣机中注水，通过传感器分辨出不同水位，不同的水位对应不同的工作方式，当用 户选择洗涤时，自动洗衣机应自动选择高水位，通过 plc 内部程序控制电机正转反转进 行洗涤，并如此反复的循环，指导进行到六次的时候，系统内部自动跳入脱洗程序。自 动洗衣机自行进行排水和脱水。当清洗和脱水完成时，plc 内部设有自动报警程序，当报 警程序运行 5 秒的时候系统停止运行。其中，在工作过程中如按下停止按钮，可进行手 动排水和手动脱水两步操作。 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 3 页 软件方面，通过工业组态王软件，对操作系统仿真，通过上位机对系统的各个工作 部分进行实时仿真和实时监控。 本次课程设计的主要程序包括进水，洗涤，排水，脱水排水，报警，停机，几大子 程序的设计。 2. 自动洗衣机控制 plc 程序设计 2.1 io口的分配与编码 分析 plc 的和输入与输出信号，在满足控制要求的前提下，要尽量减少占用的 plc 的 io 口的点，由系统的控制要求可知道，系统的输入点包括为启动，停止，高 水位，中水位，低水位，手动排水，手动脱水，低水位检测，排空检测，高水位检 测，低水位检测。有控制要求可见，系统的输出点包括为启动洗衣机，进水阀，正 转及脱水，反转，排水，报警。依照要求的设计，入表 1 和表 2 所示如下 名称符号地址 启动按钮sb1i0.0 停止按钮sb2i0.1 高水位按钮sb3i0.2 中水位按钮sb4i0.3 低水位按钮sb5i0.4 排空检测开关st1i0.5 高水位检测开关st2i0.6 中水位检测开关st3i0.7 低水位检测开关st4i1.0 手动排水按钮sb6i1.1 手动脱水按钮sb7i1.2 表 1 输入地址分配表 名称符号地址 启动指令j1q0.0 进水阀指令j2q0.1 正转及脱水j3q0.2 反转j4q0.3 排水j5q0.4 报警haq0.5 高水位检测指令hl1q0.6 中水位检测指令hl2q0.7 低水位检测指令hl3q1.0 表 2 输出地址分配表 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 4 页 2.2 plc程序设计总体流程 plc 总体设计流程图如图 2 所示 n y 1 秒后 n y n y n y n y n 暂停 2s 洗涤反转 30s 暂停 2s 洗 6 次 排水 脱水 30s 脱水 2 次 30s 洗涤正转 停止进水 进水 水满 起动 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 5 页 y 图 2 plc 总体设计流程图 2.3 plc程序的编写 （1） 启动全自动洗衣机 q0.0 是启动输出，m0.1 是启动辅助继电器，当洗衣机的启动按钮按下时，q0.0 和 m0.1 得电。它的指令程序为： network 1 开始洗涤 ld i0.0 o m0.1 an c2 an i0.1 = m0.1 = q0.0 所对应的梯形图如图 3 所示 图 3 启动指令梯形图 （2）进水阀的控制 洗衣机启动后，再按下水位选择开关，进水电磁阀得电，洗衣机开始进水。当所选 择水位的限位开关动作后,进水电磁阀释放，洗衣机停止进水。它的指令程序为： network 2 进水阀控制 停机报警 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 6 页 ld m0.1 eu ld i0.5 eu old o m0.3 an m0.2 = m0.3 network 3 ld i0.2 an i0.6 ld i0.3 an i0.7 old ld i0.4 an i1.0 old a m0.3 = q0.1 network 4 ld q0.1 ed ton t37, +20 network 5 ld t37 o m0.2 an c1 a m0.1 = m0.2 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 7 页 进水阀所对应的梯形图如图 4 所示 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 8 页 图 4 进水阀控制的梯形图 （3）洗涤控制 当进水电磁阀释放 1 秒后，洗衣机开始洗涤。洗涤时，正转 30 秒，停 2 秒，然后 反转 30 秒，停 2 秒，如此循环 6 次，总共 384 秒。它的指令程序为： network 6 正转及脱水控制 ld m0.2 an t38 an q0.3 a m0.1 ld i0.5 an t40 an q0.3 a m0.1 old ld i1.2 an m0.1 old = q0.2 network 7 ld m0.2 an t39 ton t38, +300 network 8 反转控制 ld t38 an t39 an i0.5 a m0.1 = q0.3- network 9 ld q0.3 ton t39, +300 network 10 ld t39 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 9 页 ed ld t40 ed ctu c1, +6 洗涤控制所对应的梯形图如图 5 所示 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 10 页 图 5 洗涤控制的梯形图 （4）出水阀控制 当洗涤循环 6 次结束后，排水电磁阀得电，洗衣机开始排水。它的指令程序为： network 11 出水阀控制 ld c1 ld i1.1 an m0.1 old = q0.4 出水阀控制所对应的梯形图如图 6 所示 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 11 页 图 6 出水阀控制的梯形图 （5）脱水计时 当排空检测限位开关动作后，开始 30 秒脱水。它的指令程序为： network 12 脱水计时 ld i0.5 ton t40, +300 脱水计时所对应的梯形图如图 7 所 图 7 脱水计时的梯形图 （6）清洗和漂洗计数 脱水结束后，洗衣机开始清洗，开始进水直到选择的水位，1 秒钟后开始清洗。 清洗时，正转 30 秒，停 2 秒，然后反转 30 秒，停 2 秒。循环 6 次后，开始排水，排空 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 12 页 后脱水 30 秒。一共清洗 2 遍。它的指令程序为： network 13 清洗和漂洗计数 ld m0.2 ed ldn m0.1 ctu c2, +2 清洗和漂洗计数所对应的梯形图如图 8 所示 图 8 清洗和漂洗计数对应的梯形图 （7）报警输出 清洗完成后，报警 5 秒并自动停机。它的指令程序为： network 14 报警输出 ld m0.1 tof t30, +50 network 15 ldn m0.1 a t30 = q0.5 报警输出所对应的输出如图 9 所示 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 13 页 图 9 报警输出对应的梯形图 （10）水位指示 显示全自动洗衣机的水位。它的指令程序为： network 16 水位指示 ld i0.6 = q0.6 network 17 ld i0.7 = q0.7 network 18 ld i1.0 = q1.0 水位指示所对应的梯形图如图 10 所示 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 14 页 图 10 水位指示对应的梯形图 3. 组态王监控画面设计 3.1 组态王的介绍 组态王是一国产组态软件，它具有丰富的图案和图库开发工具，通过形象简单 的组态工作，即可构成所需的功能界面，它具有大量的设备驱动接口，支持国内主 流的各种 plc，智能仪表和板卡和现场总线等工控产品。一种类似 c 语言的编程环境， 便于建立命令语言文本，处理一些简单的算法和操作，内嵌许多控制函数，命令语 言函数供用户调用，另外支持自定义函数。 在数据变量的定义有主要特点： 1.定义结构成员时可以定义基本属性，例如变量属性、报警属性和记录属性等。 2.定义结构变量时自动继承结构成员的属性。 3.结构变量可整体赋值。 4.结构变量可作为自定义函数的参数。 5.在数据词典中可以任意选择多个变量集中修改变量共有属性。 在 windows 的环境下，采用组态王软件开发上位机实时监控画面。 沈阳航空航天大学课程设计论文 全自动洗衣机 plc 控制（二） 第 15 页 3.2 数据变量定义 首先应在组态王软件中新建工程并保存。1：单击文件菜单中“新建工程”选项， 自动生成新建工程，将默认的工程名改为：“全自动洗衣机控制.mcg” 。2：点击” 保存”按钮,将文件保存,工程创建完成。 数据变量的定义如下表 3 所示 变量名称寄存器按键名称寄存器 启动键i0.0启动停止q0.0 停止键i0.1正转q0.1 高水位i 0.2反转q0.2 低水位i0.3排水q0.3 脱水i 0.4脱水q0.4 排水i0.5警告q0.5 表 3 数据变量的定义 3.3 组态画面建立 图 11 组态监控画面的建立及运行结果 4. 课设小结与体会 通过这次课程设计，我学习到了很多知识，尤其是对 plc 的学习，在课设的过程中 收集了各种资料，使我对全自动洗衣机的工作流程有了进一步的了解，而且本次课程设 计让我收获最大的是对西门子