PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用

河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 1 PLC 在全自动洗衣机控制系统中的应用 目目录录 1控制目的与要求 2 2洗衣机的工艺流程 2 2 1衣机的工作过程 2 2 2全自洗衣机的 PLC 控制系统的构成 3 3总体方案设计 3 4洗衣机硬件电路设计 4 4 1洗衣机的硬件连接图设计 4 4 2洗衣机的元件选择和 I O 点分配 6 5软件设计 7 6组态界面设计 9 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 2 7 安装调试过程 10 7 1InTouch 与 PLC 的通信 10 7 2PLC 程序调试 11 7 3组态界面调试 11 9测试结果分析 14 10心得体会 14 附录 1 15 附录 2 全自动洗衣机 LAD 程序 18 PLCPLC 在全自动洗衣机控制系统中的应用在全自动洗衣机控制系统中的应用 1控制目的与要求控制目的与要求 根据全自动洗衣机的控制系统要求 设计一控制系统 该系统应 保证安全 可靠运行的情况 实现计算机自动监控运行 2 2洗衣机的工艺流程洗衣机的工艺流程 2 12 1 衣机的工作过程衣机的工作过程 1 该种洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀 来执行 进水时 通过电控系统是进水阀打开 经进水管将水注入到 外桶 排水时 通过电控系统使排水阀打开 将水由外桶排到机外 2 洗涤正转 反转有洗涤电动机驱动波盘正 反转实现 此 时脱水桶并不旋转 脱水时 通过电控系统将离合器合上 由洗涤电 动机带动内桶正转进行甩干 3 高 中 低水位开关分别用用来检测高 中 低水位 启 动按钮用来启动洗衣机工作 4 停止按钮用来实现手动停止进水 排水 脱水及报警 排 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 3 水按钮用来实现手动排水 脱水按钮用来实现手动脱水 2 22 2 全自洗衣机的全自洗衣机的 PLCPLC 控制系统的构成控制系统的构成 全自动洗衣机的洗衣桶 外桶 和脱水桶 内桶 是以同一中心 安放的 外桶固定 作盛水用 内桶可以旋转 作脱水 甩干 用 内桶的四周有很多小孔 室内外桶的水流相通 图 1 全自动洗 衣机外形结构 简图 3总体方案设计总体方案设计 通过对全自洗衣机的控制要求分析 主体控制设备选用 PLC 它具有强大的 数字处理功能 同时也可以作为开关量的输入 输出控制 我选择的是西门子的 S7 200 工作过程可以看成下图 图 2洗衣机工作过程图 根据控制目的和要求 经过仔细分析各种因素 制定了整体的设计方案 以 西门子的 PLC S7 224CN 为核心 完成对输入输出点的控制 监控系统通过 MODBUS 通信协议与 PLC S7 224CN 进行 I O 点的通信 输入部分包括 启动 停止按钮输入 输出部分包括 装料和卸料的控制 电机的正转与反转的控制 模块 框图如图 3 所示 根据设计要求综合各方面考虑 本设计所要实现的功能就是用 PLC 控制洗衣服的全过 程 同时还可以通过计算机对它进行监控 在此的基础上我对本设计的大体思路做了如下的 方框图设计 也即大的四个部分输入控制部分 输出控制部分 PLC 和计算机 其中 PLC 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 4 和计算机通过 MODBUS 进行连接和控制 图 3 洗衣机总 体设计方案 1 根据洗衣机的控制要求分析 采用 PLC 控制原理 计算机由 InTouch 软件实现 PLC 使用 S7 200 CPU 224CN 2 由西门子编程语言 LAD FBD 或 STL 编制控制程序 并由其完成控 制要求 3 通过工控机与 PLC 进行通讯连接控制 PLC 通过 MODBUS 协议建立 PLC 控制屏与 InTouch 监控界面的连接 用 InTouch 监控界面 显示洗衣机的动态工作过程 4洗衣机硬件电路设计洗衣机硬件电路设计 4 14 1洗衣机的硬件连接图设计洗衣机的硬件连接图设计 1 为了系统安全 可靠 稳定地运行 主电路由隔离开关 QS 熔断器 FU 接触器 KM 的主触点 热继电器 FR 的热元件与电动机构成 如图 3 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 5 图 4 主电路 2 控制电路由总停开关 启动按钮 停止按钮 手动排水按钮 手动脱水按 钮 中间继电器线圈及常开辅助触点 接触器的线圈及常开辅助触点及熔断器构 成 系统 PLC 控制电路如图 4 所示 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 6 图 5PLC 控制电路 4 24 2 洗衣机的元件选择和洗衣机的元件选择和 I OI O 点分配点分配 表 1 全自动洗衣机控制元件选择 序 号 器件名称型号规格数量厂商 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 7 1继电器SSR D205W5北京灵通 2指示灯XB2BVB3C2施耐德 3熔断器2 4隔离开关2 5PLC 电源1 主电源1 6接触器LC1 D50115施耐德 7PLC 主机S7 2001西门子 8普通 PC 机方正电脑1方正集团 9组态软件INTOUCH1WONDERWARE 10电动机1 表 2PLC 的 I O 控制点分配 5软件设计软件设计 洗衣机控制程序流程图如下 输入按钮输出设备 I0 0启动按钮Q0 0电动机正转 I0 1停止按钮Q0 1电动机反转 I0 2排水按钮Q0 2进水电磁阀 I0 3脱水按钮Q0 3排水电磁阀 I0 4高水位Q0 4脱水电磁阀 I0 5中水位Q0 5报警指示灯 I0 6低水位Q0 6运行指示 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 8 图 6 全自动洗衣机程序流程图 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 9 本设计使用梯形图 梯形图是用得最多的可编程序控制器图形编程语言 梯形图与继电器控制系 统的电路图很相似 又有直观易懂的优点 很容易被工厂熟悉继电器控制的工作 人员掌握 特别适用于开关量逻辑控制 有时把梯形图称为电路或程序 梯 形图程序见附录 2 6 6组态界面设计组态界面设计 根据设计要求 用 InTouch 组态软件设计出的全自动洗衣机的监 控界面 她包括一些指示灯 手动操作按钮 报警设备等 其界面设 计如图 8 所示 图 7 洗衣机 InTouch 监控界面 通过监控界面可以控制洗衣机的启动停止 进水排水 可以根据指示灯显示洗衣 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 10 机的进水 排水 正转反转洗涤 和甩干工作状态 设计中使用的标记名如下表 表 3InTouch 设计中定义的标记名 序号标记名类型访问名项目注释 1jinshuiI Omyk000001进水电磁阀 2paishuiI Omyk000002排水电磁阀 3zhengzhuanI Omyk000003电动机正转 4fanzhuanI Omyk000004电动机反转 5liheqiI Omyk000005离合器 6startI Omyk010001洗衣机开 7stopI Omyk010002洗衣机关 8paishuiI Omyk010003排水按钮 9diweiI Omyk010004低水位 10gaoweiI Omyk010005高水位 7 安装调试过程安装调试过程 7 1InTouch 与与 PLC 的通信的通信 InTouch 与 PLC 通讯是通过 MODBUS协议 通过此协议 控制器相互之 间 控制器经由网络 例如以太网 和其它设备之间可以通信 MODBUS RTU 功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的 InTouch 与 PLC 通讯结构示 意图如图所示 InTOUCH 组态 I O SERVER MODBUS 协议 S7 200 PLC 图 8 InTouch 与 PLC 通讯结构图 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 11 其中 设置 MODBUS 的连接端口和访问名时 访问名要与 InTouch中 设置的访问名一致 7 2 PLC 程序调试程序调试 在控制软件编写完成后 进行编译 反复修改错误 编译没错误后将 PLC 置于 STOP 下载程序到 PLC 然后将 PLC 置于 RUN 检查 PLC 是否按要求工 作 如果不按要求工作 检查梯形图 修改程序 反复调试 直到达到要求 这里用一个西门子的仿真软件 对所要控制的输入点进行模拟 对输出点观察 看是否按要求步骤工作 西门子的仿真软件界面如图 图 9西门子的仿真软件界面 程序符合工作要求后将 PLC 程序下载到 PLC 上 并用InTouch监控界面开始 监控洗衣机工作状态 7 37 3组态界面调试组态界面调试 画好组态界面以后 分别设置各部分的变量 设置好后切换 到运行状态看能否按设计要求显示 达到要求后建立通讯项目 准备 与 PLC 建立连接 InTouch 部分状态图如下 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 12 图 10 运行开始进水到一定水位 图 11 洗涤一个循环排水时 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 13 图 12排水完毕开始脱水 图 13洗涤结束报警 3s 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 14 8 8调试中遇到的问题及解决办法调试中遇到的问题及解决办法 InTouch 是 Wonderware FactorySuite 的一个组成部分 实际要完成一些大的 工业项目 还需要结合其他的软件 如和设备通信的 IO Server 和 DAServer 在 PLC 与 InTouch 组态软件连接时 一定要是它们之间所设置的访问名一 致 并要注意观察 InTouch 监控界面其工作状态显示情况 9测试结果分析测试结果分析 按下开始按钮 电源 进水指示灯变亮 进水电磁阀打开 开始进水 液位 到一定高度 高位指示等变亮 停止进水 正转 停止 反转 然后排水 排完 后低位指示灯亮 停止排水 排水阀关闭 10心得体会心得体会 在这次培训中遇到的问题有可编程控制器使用方面的问题 脚本程序编写的 问题 组态软件的使用问题以及上位机与下位机的通信等一些问题 通过这些问 题使自己的控制系统设计水平有很大提升 通过这次 ASEA 助理工程师培训和这个全自动洗衣机控制设计过程 使我对 InTouch 组态 PLC 控制 过程控制 自动控制有了一个系统化的理解 学会了 使用组态软件 InTouch 做监控界面 学会使用西门子 S7 200 型 PLC 的进行一般 的工程设计 熟悉了一个项目详细的设计过程 对以往所学知识进行了很好的巩 固和加深 并对以后的学习和发展有很好的指导作用 增强了自己的动手能力和 实践经验 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 15 附录附录 1 1 PLC 在全自动洗衣机控制系统中的应用 一 工程原理一 工程原理 1 全自动洗衣机的工作原理 普通洗衣机的 工作流程由进水 洗衣 排水和脱水 4 个过程组成 在半自动 西在中 这 4 个过程分别用相应的按钮开关来控制 全自动洗衣机中 这 4 个过 程和做到全自动依次运行 直至洗衣结束 自动洗衣机的进水 洗衣 排水和脱水是通过水位开关 电磁进水阀和电磁 排水阀之间相互配合来实现自动控制的 水位开关用来控制洗衣机内的高 中 低水位 电磁进水阀起着通 断水源的作用 进水时 电磁进水打开 将水注入 排水时 电磁排水阀打开 将水排出 洗衣时 洗涤电动机起动 脱水时 脱水 桶起动 2 工作过程 全自动洗衣机对控制系统的要求是能实现 正常运行 和 强制停止 两 种控制方式 正常运行 方式的控制要求如下 1 将水位通过水位选择开关设在合适的位置 高 中 低 按下 起 动 按钮 开始进水 达到设定的水位 高 中 低 后 停止进 水 2 进水停止 2 秒后开始洗衣 3 洗衣时 正转 20s 停 2s 然后反转 20s 停 2s 4 如此循环共 5 次 总共 220s 后开始排水 排空脱水 30s 5 然后再进水 重复 1 4 步 如此循环共 3 次 6 洗衣过程完成 报警 3s 并自动停机 强制停止 方式的控制要求如下 1 若按下 停止 按钮 洗衣过程停止 即洗涤电动机和脱水桶转 进水 电磁阀和排水电磁阀全部闭合 河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心 16 2 可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水 二 控制要求二 控制要求 要求采用 PLC 作为控制中心 采用触摸屏或上位机 组态软件编程 监控 1 控制系统应有防止误操作的电路联锁和保护功能 2 操作界面要求有动作效果 可以显示操作的进度 3 检测 控制信号要准确 安全 可靠 三 三 硬件设计硬件设计 根据控制要求 主控设备选用 PLC 作为开关量的输入 输出控制 输出采 用继电器隔离 通过继电器控制电机的接触器 控制电机的启动和停止 利用通 用的组态软件生成一个动态的的实时监控界面 四 软件设计四 软件设计 PLC 控制程序编写 根据控制要求 使用梯行图 顺序功能图或结构文本编写 PLC 控制程序 各功能之间要有连锁 程序只有满足一定条件下 才