全自动洗衣机PLC课程设计全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试.doc

设 计 任 务 书可编程控制器课程设计设 计 题 目： 全自动洗衣机梯形图控制程序 的设计与调试 2015年 3 月 2日可编程控制器课程设计任务书（一） 设计题目全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试（二） 情况简介传统洗衣机基于电器的控制，已经不能满足人们对其自动化程度的要求了。洗衣机要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。自动化技术的飞速发展，使得洗衣机由最初的半自动式发展到现在的全自动式，并正在向智能化洗衣机方向发展。洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。基于全自动洗衣机的应用日益广泛，本次设计利用西门子公司生产的PLC控制全自动洗衣机，与传统的继电器逻辑控制系统相比较，洗衣机可靠性、节能性得到了提高。PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少，与此同时系统维修简单、维修时间缩短。利全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序相对复杂；其次，在设计控制系统硬件时要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等 这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费用，在各种控制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。（三） 设计要求（1）按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高（中、 低）水位，关水（2）2s后开始洗涤（3）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s（4）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s（5）开始清洗，重复（2）（5），清洗两遍（6）清洗完成，报警3s并自动停机（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）（四） 设计步骤. 查找资料，了解和分析题目所要求具体工程项目控制的过程。. 确定I/O点数，选择PLC 的型号，并根据需要进行硬件系统配置。. 绘制外部I/O接线图及相关的电气原理图。. 编程。. 调试。. 编写设计说明书。（五） 设计说明书要求.完整的设计任务书。. 确定I/O点数，选择PLC 的型号，完成系统组态或硬件配置。.正确合理地进行编程元件的地址分配。.画出输入/输出接线图及相关电气原理图。.设计梯形图控制程序。.编制系统的操作说明。.编制系统的调试说明及注意事项。.设计体会（可选）.参考文献.（六） 列出设计参考资料目录设计时间 2015 年 3 月 2 日至 2015 年 3 月 15 日（2周）指导教师 张 翠 云 设 计 说 明 书可编程控制器课程设计设 计 题 目： 全自动洗衣机梯形图控制程序 的设计与调试 学 院： 金山学院 学 号： 126713040 专业（方向）年级： 12级机械 学 生 姓 名： 林达勤 福建农林大学金山学院信息与机电工程系2015年3月 2日目录1、引言21.1背景21.2设计内容及目的22、系统总体方案设计32.1 系统硬件配置及组成原理32.1.1系统硬件配置32.1.2 PLC系统的结构组成32.1.3自动双层停车场组成原理32.2 系统变量定义及分配表42.3 系统接线图设计53、控制系统程序设计73.1 控制程序流程图设计73.2 控制系统的设计思路及设计程序83.3 创新设计内容104、控制系统的上位机设计114.1 人机界面选择114.2 人机界面设计114.2.1通讯连接114.2.2变量设置124.2.3画面组态125、系统调试及结果分析145.1 PLC程序调试及解决的问题145.2 PLC与上位机联调155.3 结果分析15结束语15参考文献16附录：程序梯形图161、引言1.1背景随着计算机的及微电子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。1.2设计内容及目的本次的课程设计的主题就是：全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试设计内容：（1） 深入了解洗衣机的发展、结构及控制要求。 （2） 控制系统设计。包括硬件设计，PLC的选择，各硬件模块的 介绍，软件设计，编程方法。 （3） 对编写好的编译程序进行模拟调试并仿真。设计的目的：全自动洗衣机的控制。要求洗衣机能实现进水、洗涤、排水、脱水、报警， 采用的控制方法简单操作简单，稳定可靠。 2、系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理2.1.1系统硬件配置（1） 全自动洗衣机控制采用S7-200小型PLC（cpu226）（2） 水位传感器（3） 上位机（4） 电脑2.1.2 PLC系统的结构组成图2-1 PLC系统的结构框图2.1.3自动洗衣机的组成原理全自动洗衣机通常都采用将洗涤（脱水）桶套装在盛水桶内的同轴套桶式结构，虽然它们各自牌号和型号都不同，但其结构都是由洗涤，脱水系统，进，排水系统，电动机和传动系统，电器控制系统以及支撑机构5大部分组成的。支撑机构主要有箱体，吊杆及控制台组成，它除了安装和连接洗衣机的各种零件外，还具有减振及防护，装饰的作用。如图所示：全自动套筒洗衣机内部结构图。图2-2 自动洗衣机基本原理方框图2.2 系统变量定义及分配表根据不同控制要求，可以定义不同的变量名来代替外界发来的开关信号，并且合理的分配对应的变量，从而针对性的进行开关信号的转变，使程序的可读性增强，使程序在扩展方面更加方便。在我的设计方案中，I/O分配如表2-1、表2-2所示。表2-1 输入信号的定义及地址分配表名称地址启动按钮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水排空检测开关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2-2 输出地址分配表名称地址进水阀控制继电器J1Q0.0电动机正转继电器J2Q0.2电动机反转继电器J3Q0.3排水阀控制继电器J4Q0.1脱水阀控制继电器J5Q0.4报警蜂鸣器HAQ0.52.3 系统接线图设计接线图，是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。主要用于安装接线、线路的检查维修和故障处理。 根据系统变量定义及分配表可以看出，要实现控制目的要利用PLC中的22个输入继电器和15个输出继电器，所以本系统可以选用PLC型号为西门子S7200(CPU226)，这种机型的I/O点数分别为24/16；而输入部分的电压可以采用DC24V的直流电，输出部分的电压则必须采用AC220V的交流电，并且热继电器的辅助常闭触点要接在主线上，这样才能达到保护的目的。此自动洗衣机控制的接线图可如图2-3所示。图2-3 自动洗衣机控制系统接线图3、控制系统程序设计3.1 控制程序流程图设计 3.2 控制系统的设计思路及设计程序设计思路：全自动洗衣机开关I0.0打开，按下高、中、低三个水位选择开关对应I0.2、I0.3、I0.4,等水位到达选择的水位，按下水位监测传感器开关I0.6、I0.7、I1.0,然后2S后正反转5次，接着排水和脱水，然后回到2S后正反转洗2次，最后洗完报警3S停止。 3个水位选择3个水位监测开关，2秒计时电机正转30S，2S计时电机反转30S，计时2S正反转5次，返回网络7，2S后电机正反转5次开始排水，脱水30S返回网络6，大循环洗2次洗完报警3S洗衣机停止3.3 创新设计内容全自动洗衣机顾名思义就是要自动，人只要打开开关跟水位按钮，洗衣机会自动洗涤，想要快点洗完按下停止按手动排水和脱水，时间比传统短，操作更方便。4、控制系统的上位机设计4.1 人机界面选择对于人机界面，我选择用组态王6.53软件来制作。4.2 人机界面设计4.2.1通讯连接在系统的设备栏里，点击COM1，接着点击出现的新建设备，西门子S7-200系列PPI，然后选择串口号、设置地址指南等，如下图（图4-1）所示。18图4-1 通讯连接相关图4.2.2变量设置表4-1 上位机输入、输出变量名称地址启动按钮SB1M1.4停止按钮SB2M1.5高水位按钮SB3M1.6中水位按钮SB4M1.7低水位按钮SB5M2.0进水检测开关ST1M2.7高水位检测开关ST2M2.4中水位检测开关ST3M2.5低水位检测开关ST4M2.6手动排水按钮SB6M3.0手动脱水按钮SB7M3.1名称地址启动按钮SB1M1.4停止按钮SB2M1.5高水位按钮SB3M1.6中水位按钮SB4M1.7低水位按钮SB5M2.0进水检测开关ST1M2.7高水位检测开关ST2M2.4中水位检测开关ST3M2.5低水位检测开关ST4M2.6手动排水按钮SB6M3.0手动脱水按钮SB7M3.14.2.3画面组态图4-2 进入程序界面图图4-3 5.1 PLC程序调试及解决的问题根据设计思路利用V4.0 STEP7 Micro WIN SP9软件编写程序，经过编译确认无误后，导出程序，接着打开S7-200仿真软件，选择CPU型号为226，在工具栏程序中装载之前导出程序块和数据块，点击监视器和运行按钮，就可进行仿真模拟。（也可以在实体机上进行通信-下载-运行，利用监控与状态表来判断正误。）PLC程序的调试是我们写程序中相当关键的一步，调试不仅可以帮我们检查程序的正误及如何改进，而且还能提前让我们了解我们所编程序的最终效果。利用S7-200仿真软件调试全自动洗衣机的控制（图5-1）。图5-1 全自动洗衣机的仿真图5.2 PLC与上位机联调上位机我是采用组态王6.53来编写，人机界面中根据下位机PLC的程序新建一些I/O变量，这些变量需要添加进PLC程序中，才能进行PLC与上位机的联调。（添加后的程序见附录）PLC与上位机的联调：首先在实验室将线路接通后，在V4.0 STEP7 Micro WIN SP9中打开程序，进行程序的通信，并下载程序，随后运行程序，关闭V4.0 STEP7 软件。紧接着，打开组态王软件，选择自己的工程，点击VIEW，运行自己创建的人机界面。联调时，第一，点击人机界面中的启动按钮，按下高水位开始进水，按下高水位传感器2S后电机正转，停2S电机反转，正反转5次开始排水，按下水排空传感器开始脱水30S，然后大循环2次，洗完报警3S停止。5.3 结果分析经过PLC与上位机的联调，我发现我做的人机界面虽不算漂亮，但需要的功能都可以实现，看也可以看得出各个功能的按钮。结束语两个星期的课程设计，转眼即逝，在张老师的耐心指导下，我的课程设计顺利地完成，在此向老师表示由衷的感谢。本次的课程设计，我的课题是全自动洗衣机梯形图控制程序的设计及调试。这次课程设计要求设计一个全自动洗衣机控制，自行设计这对我将来踏上工作岗位是非常有帮助的。尽管上一届的同学已经完成的非常出色，但是我仍然希望通过自己的努力完成设计并希望有所突破。这也是我对自己的考验。于是本次设计过程中我完全按照