基于S7-200的工业洗衣机PLC课程设计(顺序功能指令).doc

目录一 PLC的介绍11.1PLC的简介11.2 PLC的特点1二 设计任务与要求32.1 设计任务32.2 设计要求32.3 实用价值与理论意义3三 硬件设计43.1 控制要求43.2 I/O分布表43.3 I/O外部接线图4四 软件设计54.1 设计方案54.2 设计分析54.3 自动洗衣机功能图与梯形图6五 结束12参考文献13一 PLC的介绍1.1 PLC的简介PLC可编程控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程控制器，它采用一类可编程的存储器，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过程。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。入出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。入出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC的I/O电路，都是专门设计的。 PLC有多个I/O用点，一般也就有多少个I/O用电路。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。S7-200系列可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点。通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择小型的S7-200，可以完全满足其要求。本设计选择S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图进行编程，实现了全自动洗衣机控制系统的自动化。1.2 PLC的特点(1)可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如S7-200PLC平均无故障时间高达数万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。(2)配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。(3)易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。(4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。(5)体积小，重量轻，能耗低由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。二 设计任务与要求2.1 设计任务 控制要求：某工业用洗衣机，其工作顺序如下：（1）启动按钮后给水阀就开始给水；（2）当水满到水满传感器时就停止给水；（3）波轮开始正转3S,然后反转3S,再正转3S一共转6分钟；（4）出水阀开始出水；（5）出水8S后停止出水，同时声光报警器报警，叫工作人员来取衣服；（6）按停止按钮声光报警器停止，并结束整个工作过程。2.2 设计要求 设计要求：（1）画出系统动作流程图。 （2）设计外部输入/输出点（I/0）。 （3）画出PLC外部接线图。（4）请设计完整的梯形图。2.3 实用价值与理论意义 自从全自动洗衣机诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使全自动洗衣机显得更加智能化。洗衣机的进水和排水分别用进水电磁阀和排水电磁阀来执行，进水时通过电控系统使阀打开，经过水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外，洗涤正转和反转由洗涤电动机驱动波盘正反转实现。水位开关用来检测是否到达水位，启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现停止声光报警。PLC编程简单易学，功能强大，性能稳定，抗干扰能力强而且PLC的体积小巧，能耗低。所以通过实验证明，利用PLC完成对洗衣机的控制，控制效果良好，控制性能稳定。三 硬件设计3.1 控制要求洗衣机启动后，开始进水，到达水位后立即开始正传进行洗涤，正转洗涤3S后，开始反转，反转洗涤3S后再正转，重复进行，正反装洗满6分钟后，然后进行排水，排水8S后，洗衣机停止转动，同时洗衣机声光报警器报警，叫工作人员来取衣服。工作人员取完衣服，按下停止按钮，洗衣机停止工作。3.2 I/O分布表表3-1 I/O分布表I/O地址信号名称功能说明I0.0启动按钮开启洗衣机运行I0.1水位限制开关停止加水I0.2停止按钮停止洗衣机Q0.1电机正转开关洗衣机正向转动Q0.2电机反转开关洗衣机反向转动Q0.3给水阀使洗衣机进水Q0.4排水阀使洗衣机排水Q0.5声光报警开关控制发出警报3.3 I/O外部接线图启动按钮水满传感器正转 停止按钮反转 进水 出水 报警 工作电源AC220V 图3-1 自动洗衣机外部接线图四 软件设计4.1 设计方案自动洗衣机的过程包括启动、进水、洗涤和报警等功能。在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、比较和选择，再经信息线路反馈给洗衣机各控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。如图4-1所示，由PLC控制洗衣机各种动作流程图。由图可知，PLC在系统中是处于中心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关，进水阀、排水阀和电机是洗衣机各种状态的执行机构。其中进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；电机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定的，电机的正反转状态表明洗衣机处于洗涤状态。另外由于洗衣机工作过程是顺序过程，所以利用PLC机的控制系统是可行的。 图4-1 洗衣机动作流程图4.2 设计分析 根据自动洗衣机的PLC控制系统程序工艺流程图可知，实现自动控制需要设置3个定时器器与1个计数器。 T37-正转运行3S T38-反转远行3S T39-排水8S C0正反转运行次数 4.3 自动洗衣机功能图与梯形图功能图如图4-2所示，当按下启动按钮I0.0时，给水阀Q0.3得电开始工作；当达到限位开关I0.1时，给水阀停止工作，同时，洗衣机波轮正转Q0.1与定时器T37开始工作，3秒后，定时器停止工作，洗衣机反转Q0.2与定时器T38开始工作，正转停止工作。3S后，洗衣机正转控制Q0.1重新工作，360S后计数器动作，排水阀I0.2和定时器T39开始工作，同时，洗衣机洗涤状态停止。8S后，定时器T39动作，排水阀Q0.4停止工作，声光报警器Q0.5开始工作，呼叫工作人员来取衣服。当工作人员取完衣服，按下停止按钮I0.2，声光报警器停止工作，洗衣机结束所有工作状态。图4-2 洗衣机工作顺序功能图 洗衣机工作梯形图则如下图4-3所示。图4-3 洗衣机工作梯形图五 结束 为期一周的PLC课程设计结束了，在这一星期里，我感觉自己收获很大。首先，在完成自己课程设计的过程中，我对课本知识又有了更进一步的掌握和认识，在对有关PLC编程的运用过程中，对相应的操作也有了更深刻的掌握；最后，在把理论与实践相结合的过程中，对于具体问题寻求解决方法，这都要求自己能够具体问题具体分析。特别是在解决一个现实控制问题的时候才能把书上所学的知识真正的运用到现实中，从而锻炼自己遇到问题、思考问题、解决问题的能力。这次的课程设计是一次自我知识和能力的检验，同时也是为以后积累的一笔财富。 总的来说，通过本次课程设计自己对PLC指令的用法有了更深的学习和体会，了解PLC控制系统设计的全过程，熟悉PLC系统设计的相关内容，掌握系统的方法和步骤。 参考文献1 王莺.工业可编程控制器的现状与发展趋势J .北京：航天技术与民品1999，5：30.2 潘元明.国内外全自动洗衣机现状J.家电大视野，2003，11：92.3 吴中俊主编.可编程控制器原理及应用M .北京：机械工业出版社，2004.28-29.4 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用J .家