全自动洗衣机PLC

西南科技大学 电气专业方向设计报告 设计名称 设计名称 全自动洗衣机控制系统全自动洗衣机控制系统 姓姓 名 名 王王 皓皓 冉冉 学学 号号 2009576120095761 班班 级 级 电气电气 09020902 指导教师 指导教师 张张 春春 峰峰 起止日期 起止日期 2012 10 152012 10 15 2012 11 152012 11 15 西南科技大学信息工程学院制 2 方方 向向 设设 计计 任任 务务 书书 学生班级 电气 0902 学生姓名 王皓冉 学号 20095761 设计名称 全自动洗衣机控制系统设计 起止日期 2012 10 15 2012 11 15 指导教师 张春峰 设计要求 一 控制要求一 控制要求 1 按下启动按钮及水位选择开关 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 8 秒 停 2 秒 然后反转 8 秒 停 2 秒 4 如此循环 3 次 总共 60 秒后开始排水 排空后脱水 10 秒 5 开始清洗 重复 1 4 清洗两遍 6 清洗完成 报警 3 秒并自动停机 7 若按下停止按扭 可手动排水 不脱水 和手动脱水 不计数 二 设计任务二 设计任务 1 根据控制要求 编制全自动洗衣机的 PLC 控制应用程序 2 设计一个上位机监控界面 用组态软件 MCGS 3 完成系统联机调试 4 根据设计报告模板要求撰写设计报告 3 方方 向向 设设 计计 学学 生生 日日 志志 时间设计内容 2012 10 15 2012 10 30 查看关于 PLC 和组态软件的有关知识 学习老师给予的资料 学习使用组 态软件和松下 PLC 2012 10 31 2012 11 03 根据设计要求深入学习 PLC 知识 2012 11 04 2012 11 09 设计外部 I O 端口 熟悉松下 PLC 编程环境并完成梯形图 2012 11 10 11 15 到实验室进行调试 并用 MCGS 组态软件绘制仿真系统 再进行不断的调 试 2012 11 16到老师处答辩 4 全自动洗衣机控制系统全自动洗衣机控制系统 摘要摘要 本课题需研究出可靠性高 易于操作的全自动洗衣机控制方法 该系统采用 PLC 控制 主要包括电动机正反转控制 离合器控制 进排水电磁阀控制 循环控制 保 护和联锁 研究的具体内容包括 深入洗衣机的结构及控制要求 控制系统设计 包括硬件设计 选择松下 PLC 各 硬件模块的介绍 软件设计 端口悬着 编程方法 对编写好的编译程序进行实际调 试并用 MCGS 组态软件仿真仿真 关键词关键词 全自动洗衣机 松下 PLC MCGS 组态软件 软件编程 控制要求 5 Automatic washing machine control system design Summary The issues need to come up with a high reliability easy to operate automatic washing machine control method the system adopts PLC control including motor reversing control clutch control into the drainage solenoid valve control loop control protection and interlock The specific content of the study include 1 In depth structure of the washing machine and control requirements 2 control system design including hardware design select Panasonic PLC the introduction of hardware modules software design port hanging programming method 3 the preparation of a good compiler actually debugging MCGS configuration software simulation simulation Keyword Automatic washing machine Panasonic PLC MCGS configuration software software programming and control requirements 6 一 设计目的和意义一 设计目的和意义 传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单 价格便宜 抗干扰能力强 但是 这也是随之带来的一些问题 如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作 条件下进行的 容易损坏 而且继电器的触点容易产生电弧 甚至会熔在一起产生误 操作 引起严重的后果 在全负荷运载的情况下 大的继电器将产生大量的热及噪声 同时也消耗了大量的电能 并且继电器控制系统必须是手工接线 安装 如果有简单 的改动 也需要花费大量时间及人力和物力去改制 安装和调试 这种电路接线多 只适用于小型的控制电路 采用 PLC 控制比继电器控制好的多 我们采用 PLC 来控制 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 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 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 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 二 控制要求二 控制要求 1 按下启动按钮及水位选择开关 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 8 秒 停 2 秒 然后反转 8 秒 停 2 秒 7 4 如此循环 3 次 总共 60 秒后开始排水 排空后脱水 10 秒 5 开始清洗 重复 1 4 清洗两遍 6 清洗完成 报警 3 秒并自动停机 7 若按下停止按扭 可手动排水 不脱水 和手动脱水 不计数 三 设计方案论证三 设计方案论证 PLC 构成的分布式控制系统 这类系统的被控对象通常比较多 分布在一个较大的区域内 相互之间比较远 而且 被控对象之间经常的交换数据和信息 这种系统的控制器采用若干个相互之间 具有通信能力的 PLC 构成 系统地上位机可以采用 PLC 也可以采用工控机 如图 1 所 示 图 1 由于本次设计的系统只有 1 台被控电机以及数量不是很多的其他被控对象 采用 PLC 集中控制方法 单台 PLC 进行多个对象的控制 只要适当的选用 PLC 完全能够完成任 务 PLCPLC 上位机 被控对象被控对象被控对象被控对象 8 4 系统设计系统设计 一 程序流程图一 程序流程图 首先 我们按下启动按钮程序开始 洗衣机开始进水检测到高水位然后电机正转 8S 暂停 2S 然后开 始反转 反转 8S 暂停 2S 此过程需要三次洗涤循环 三次正反转洗涤后 开始排水但检测到低水位 时开始脱水 10S 此次循环两次 两次循环后洗衣机停机并报警 如图 2 停止 水满 正 8S 暂停 2S 反 8S 未完成 3 次 未完成 2 次 暂停 2S 下降到低水位 10S 10S 图 2 开始 开始进水 洗涤正转 洗涤反转 开始排水 开始脱水并继续排水 洗涤结束报警 全部停机 9 二 二 I O 端口设置端口设置 PLC 输入端 口 对应外部输入设备PLC 输出端 口 对应外部输出设备 X20 启动按钮 SB0 Y20 进水电磁阀 YO1 X21 停止按钮 SB1 Y21 排水电磁阀 YO2 X22 脱水感应 SQ1 Y22 洗涤脱水控制 YO3 X23 高水位感应 SQ2 Y23 正转接触器 KM1 X24 排水开关 SB2 Y24 反转接触器 KM2 X25 X26中 低 水位感应 SQ3 SQ4 Y25 停机报警器 YO4 3 程序说明程序说明 1 当按下按钮 SB0 后洗衣机启动 R0 接通 当按下按钮 SB1 后洗衣机停止 原理为 R9 导通后连在各条子路上的中间继电器常闭 R9 由导通转变为断开 使整个系统停止 如图 3 图 3 2 前面第一步中 R0 接通使 Y20 接通使排水阀 Y01 接通开始排水 当高水位感应 中水位感应 低水位感应 X23 X25 X26 接通使 R11 接通 Y20 断开停止排水 T6 开始计时 当 T6 计时完后 R32 导通 使常闭中间继电器 R32 断开 使进水电磁阀 断开 如图 4 10 图 4 3 当 T6 2S 计时满时使 Y23 接通正传接触器 KM1 触发电机正转 Y23 接通使 T0 开始电机正转计时 当 T0 8S 计时满后电机暂停 接通 T1 开始计时两秒暂停 如图 5 图 5 4 当 T1 两秒计时满后 T1 接通暂停结束 使 Y24 接通反转接触器接通 电机开 始反转 Y24 接通使 T2 接通电机反转计时开始 计时满时 T3 开始计时两秒电机反转 暂停两秒 T3 接通使 CT100 计数器减 1 实现转反转三次循环 如图 6 11 图 6 5 X24 实现手动排水 当排水按钮 SB2 接通后排水电磁阀 Y02 打开开始排水 当 C100 计数 满后 Y2 也接通排水电磁阀 Y02 接通 当脱水位感应器 SQ1 接通时 Y22 接通开始脱水 Y22 接通 触发 T4 开始计时脱水十秒 如图 7 图 7 6 T4 接通触发计数器 C101 减一实现漂洗循环两次计数 当 C101 计数满时触发 Y25 停止警 报器 Y04 接通开始报警 Y25 接通触发 T5 计时 实现报警计时 3S 三秒后整个程序自动停止 如 图 8 12 图 8 二 组态软件仿真制作二 组态软件仿真制作 组态环境的工程制作组态环境的工程制作 1 工程建立工程建立 1 鼠标单击文件菜单中 新建工程 选项 如果 MCGS 安装在 D 盘根目录下 则会在 D MCGS WORK 下自动生成新建工程 默认的工程名为 新建工程 X MCG X 表示新建工程的顺 序号 如 0 1 2 等 2 选择文件菜单中的 工程另存为 菜单项 弹出文件保存窗口 3 在文件名一栏内输入 水位控制系统 点击 保存 按钮 工程创建完毕 2 建立画面建立画面 1 在 用户窗口 中单击 新建窗口 按钮 建立 窗口 0 2 选中 窗口 0 单击 窗口属性 进入 用户窗口属性设置 3 将窗口名称改为 全自动洗衣机 窗口标题改为 全自动洗衣机 窗口位置选中 最 大化显示 其它不变 单击 确认 4 在 用户窗口 中选中 全自动洗衣机 点击右键 选择下拉菜单中的 设置为启动窗口 选项 将该窗口设置为运行时自动加载的窗口 3 3 编辑画面编辑画面 选中 全自动洗衣机 窗口图标 单击 动画组态 进入动画组态窗口 开始编辑画面 制作文字框图 1 单击工具条中的 工具箱 按钮 打开绘图工具箱 2 选择 工具箱 内的 标签 按钮 鼠标的光标呈 十字 形 在窗口顶端中心位置 拖拽鼠标 根据需要拉出一个一定大小的矩形 3 在光标闪烁位置输入文字 水位控制系统演示工程 按回车键或在窗口任意位置用鼠标 点击一下 文字输入完毕 4 选中文字框 作如下设置 点击 填充色 按钮 设定文字框的背景颜色为 没有填充 13 点击 线色 按钮 设置文字框的边线颜色为 没有边线 点击 字符字体 按钮 设置文字字体为 宋体 字型为 粗体 大小为 26 点击 字符颜色 按钮 将文字颜色设为 蓝色 制作画面 1 单击绘图工具箱中的 插入元件 图标 弹出对象元件管理对话框 2 从 储藏罐 类中选取罐 42 3 从 阀 和 泵 类中分别选取 2 个阀阀 44 2 个马达 马达 30 4 从 指示灯 类中选取指示灯 1 一个 和指示灯 17 五个 5 将藏罐 阀 泵调整为适当大小 放到适当位置 5 选中工具箱内的流动块动画构件图标 鼠标的光标呈 十 字形 移动鼠标至窗口的 预定位置 点击一下鼠标左键 移动鼠标 在鼠标光标后形成一道虚线 拖动一定距离后 点击鼠 标左键 生成一段流动块 再拖动鼠标 可沿原来方向 也可垂直原来方向 生成下一段流动块 当用户想结束绘制时 双击鼠标左键即可 当用户想修改流动块时 选中流动块 流动块周围出现选中标志 白色小方块 鼠标指针指 向小方块 按住左键不放 拖动鼠标 即可调整流动块的形状 6 使用工具箱中的图标 分别对阀 罐进行文字注释 依次为 进水阀 水罐 排水阀 马达 1 马达 2 7 选择 文件 菜单中的 保存窗口 选项 保存画面 6 6 定义数据对象定义数据对象 前面我们已经讲过 实时数据库是 MCGS 工程的数据交换和数据处理中心 数据对象是构成实 时数据库的基本单元 建立实时数据库的过程也就是定义数据对象的过程 定义数据对象的内容主要包括 指定数据变量的名称 类型 初始值和数值范围 确定与数据变量存盘相关的参数 如存盘的周期 存盘的时间范围和保存期限等 在开始定义之前 我们先对所有数据对象进行分析 在本样例工程中需要用到以下数据对象 如图 9 14 图 9 下面以数据对象 水泵 为例 介绍一下定义数据对象的步骤 1 单击工作台中的 实时数据库 窗口标签 进入实时数据库窗口页 2 单击 新增对象 按钮 在窗口的数据对象列表中 增加新的数据对象 系统缺省定义的 名称为 Data1 Data2 Data3 等 多次点击该按钮 则可增加多个数据对象 3 选中对象 按 对象属性 按钮 或双击选中对象 则打开 数据对象属性设置 窗口 4 将对象名称改为 进水阀 对象类型选择 开关型 在对象内容注释输入框内输入 按照此步骤 根据上面列表 设置其他几个数据对象 MCGSMCGS 与与 PLCPLC 的连接与调试的连接与调试 1 串口通讯父设备 和松下编程协议端口的选择 如图 10 图 10 2 串口通讯父设备与 PLC 通信设置中的设置一致 如图 11 15 图 11 3 通道连接的对应连接 如图 12 图 12 4 设计结果及分析设计结果及分析 16 基于 组态软件的全自动洗衣机的动态仿真结果基于 组态软件的全自动洗衣机的动态仿真结果 1 按下启动按钮电机启动 并且指示灯随之而亮 进水阀打开开始进水 如图 13 图 13 2 洗衣机自动检测到高水位 马达开始转动 高水位指示灯点亮 如图 14 图 14 3 洗衣机洗涤