PLC控制的全自动洗衣机课程设计.doc

目录一全自动洗衣机PLC控制的控制要求 1.全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理 2.洗衣机控制要求二全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置 1.控制系统硬件接线图 2.模块功能概述三全自动洗衣机控制系统程序设计和调试 1.编程软件 2.程序的流程图、构成和相关设置四.全自动洗衣机电路设计五.全自动洗衣机PLC控制系统程序 1.系统资源分配 2.梯形图程序六.组态界面的设计一全自动洗衣机PLC控制的控制要求1.全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理1.1全自动洗衣机的基本结构 全自动洗衣机的基本结构图1.2全自动洗衣机的工作流程开始进水洗涤排水脱水结束全自动洗衣机的单循环工作流程示意图1.3全自动洗衣机的工作原理洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。 洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。 脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。 洗涤完成由蜂鸣器报警。2.洗衣机控制要求全自动洗衣机控制系统的要求:（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），清洗三遍（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）二全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置1.控制系统硬件接线图1.1控制系统硬件接线图启动按钮高中低停止按钮手动排水开关手动脱水开关水位选择开关（高、中、低）水位检查设备（高、中、低）PLC电磁进水阀电磁排水阀洗涤电动机脱水桶1.2PLC外形图全自动洗衣机控制系统选择西门子公司的S7-200系列PLC（6ES7 214-1AD23-0XB0）作为控制单元，如图1-3所示为所选PLC外形图。 PLC（6ES7 214-1AD23-0XB0）外形图1.3I/O地址分配由于S7-200 224 CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块。模块上的输入端对应的输入地址是I0.0I1.2，输出端对应的输出地址是Q0.0Q1.02.模块功能概述CPU模块采用西门子公司的6ES7 214-1AD23-0XB0模块。由于该模块采用直流24V供电(直流晶体管输出)，有14点数字量输入和10点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不在需要另外的数字量输入/输出模块。三全自动洗衣机控制系统程序设计和调试1.编程软件以西门子公司为S7-200PLC设计的V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4编程软件为例。2.程序的流程图、构成和相关设置流程图如下所示；流程图描述:按下启动按扭,开始进水;进水到规定高度,使水位开关接通,实现洗涤正转,并停止进水;洗涤正转30S后,停止2秒,反转30S后,停2秒。计数器加1,累计洗涤次数;若未满5次则重复进行洗涤,直至洗涤达到5次,开始排水.由于排水,水位降低,当水位低于规定下限水位时,排空检测开关接通,开始脱水,脱水30S后,计数器加1,脱水停止.然后再返回到进水动作 重复上述过程3次,报警并停机起动停机报警脱水3次30S脱水排水洗5次暂停2S30S洗涤反转暂停2S30S洗涤正转停止进水进水水满 N Y Y N Y N Y Y N Y NY NY （2）程序的构成这个程序只有自动方式。在自动方式下，PLC将运行已经设置好的程序和参数（用于全自动洗衣机一切都工作正常的情况下）。（3）程序的下载、安装和调试将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。全自动洗衣机程序是由V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4编程软件的指令完成。若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下,运行编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试。四.全自动洗衣机电路设计 全自动洗衣机通过PLC来实现电动机的正反转，并且实现洗衣机按预先设置的程序自动执行，完成洗衣。当需要手动排水与脱水时，可以强制止自动程序的运行，掏出自动切换到手动操作。为防止全自动洗衣机在工作过程中，电路发生短路，损坏电动机和电路的各种电气设备，因此在主电路中安装了熔断器，当电路出现短路故障时，能迅速、可靠的断开电源。全自动洗衣机的电机容量较小，主电路中的熔断器可同时作为控制电路的短路保护，所以在主电路中使用熔断器就足够了。PLC部分和开关电源那的熔断器也是为了防止电路过电流，保护电路和电路中的电器元件。全自动洗衣机在长时间工作下，为了防止电机绕组的温升超过额定值而损坏，采用热继电器作为保护元件，与熔断器搭配使用，可靠地保护电动机。人机接口部分的按钮等都选择低压电器元件，保护操作者的安全。全自动洗衣机的PLC控制系统主接线路如图所示。 全自动洗衣机接线路五.全自动洗衣机PLC控制系统程序1.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SB7I1.22）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电磁阀、排水电磁阀、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 输出地址分配名称符号地址启动指令J1Q0.0进水阀控制继电器J2Q0.1电动机正转及脱水继电器J3Q0.2电动机反转继电器J4Q0.3排水阀控制继电器J5Q0.4报警蜂鸣器HAQ0.5高水位指示灯HL1Q0.6中水位指示灯HL2Q0.7低水位指示灯HL3Q1.03）定时器部分具体的定时器分配如表1-3所示。表1-3 定时器分配定时器功能T37延时2秒开始洗涤T38洗涤正转定时30秒T39洗涤反转定时30秒T40脱水定时30秒T30报警定时3秒T41停止2s后反转T42停止2s后正转4）计数器部分具体的计数器分配如表1-4所示。表1-4 计数器分配计数器功能C1洗涤循环计数5次C2清洗和漂洗计数3次 2.梯形图程序：控制系统顺序功能图 全自动洗衣机控制系统顺序功能图六.组态界面的设计1.组态王组态王是一款功能强大的工业生产监控软件。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态王的主要功能：（1） 丰富的人机界面功能，可视化操作界面，真彩显示图形、丰富的图库；（2） 强大的通讯能力；（3） 先进的报警和事件管理；（4） 强大的网络和冗余功能。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能，拥有丰富的动画制作功能，其动画链接功能更是使工程技术人员运用组态王制作画面如虎添翼。工程人员在组态王开发系统中制作的画面都是静态的，如果要反映工业现场的状况，可以通过实时数据库，因为只有数据库中的变量才是与现场状况同步变化的。数据库变量的变化可以改变画面的动画效果，通过“动画连接”建立画面的图素与数据库变量的对应关系。动画连接的引入是设计人机接口的一次突破，它把工程人员从重复的图形编程中解放出来，为工程人员提供了标准的工业控制图形界面，并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。图形对象与变量之间有丰富的连接类型，给工程人员设计图形界面提供了极大的方便。“组态王”系统还为部分动画连接的图形对象设置了访问权限，这对于保障系统的安全具有重要的意义。通过这些功能的良好运用，可以制作出动画效果内容丰富，监控全面的监控系统。组态王中命令语言是一种在语法上类似语言的程序，工程人员可以利用这些程序来增强应用程序的灵活性、处理一些算法和操作等。命令语言都是靠事件触发执行的，如定时、数据的变化、键盘键的按下、鼠标的点击等。根据事件和功能的不同，包括应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、数据改变命令语言、自定义函数命令语言、动画连接命令语言和画面命令语言等。它具有完备的词法语法查错功能和丰富的运算符、数学函数、字符串函数、控件函数、SQL函数和系统函数。各种命令语言通过“命令语言编辑器”编辑输入，在“组态王”运行系统中被编译执行。2.监控系统功能要求用组态王设计的全自动洗衣机控制系统监控画面需要实现洗衣机自动洗衣的功能，直观、形象地显示全自动洗衣机洗衣时的工作画面。全自动洗衣机的控制系统有两种方式：正常运行和强制停止。设计的画面要实现