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文檔簡介

1、江蘇科技大學(xué)本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(論文)學(xué) 院 機械工程學(xué)院 專 業(yè) 機械電子工程 學(xué)生姓名 鞠 昌 進(jìn) 班級學(xué)號 指導(dǎo)教師 陳 超 二零一一年五月江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)論文基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設(shè)計The Design of Control System of Automatic Washing Machine Based on PLC江蘇科技大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書學(xué) 院: 機械工程學(xué)院 專 業(yè): 機械電子工程 學(xué) 號: 姓 名: 鞠 昌 進(jìn) 指導(dǎo)教師: 陳 超 職 稱: x x 2011年 3 月 17 日 畢業(yè)設(shè)計(論文)題目: 基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設(shè)計 一

2、、畢業(yè)設(shè)計(論文)內(nèi)容及要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達(dá)到的指標(biāo)和應(yīng)做的實驗等) 1 提供條件: 洗衣機自動控制原理及其相關(guān)資料,相應(yīng)軟件條件 2 設(shè)計內(nèi)容與要求: 1)熟悉PLC相關(guān)的軟硬件環(huán)境; 2)基于西門子(三菱)PLC完成洗衣機自動控制系統(tǒng)設(shè)計; 3)相關(guān)設(shè)計項目的程序,原理圖設(shè)計; 4)相關(guān)資料的收集及其外文翻譯; 5)完成畢業(yè)論文。二、完成后應(yīng)交的作業(yè)(包括各種說明書、圖紙等)1. 畢業(yè)設(shè)計論文一份(不少于1.5萬字);2. 外文譯文一篇(不少于5000英文單詞);3. 控制程序及軟硬件原理圖。三、完成日期及進(jìn)度自 2011年3 月17日起至 2011年6月 13 日止進(jìn)度安排:

3、1、3.17 - 3.31,查閱資料、調(diào)研,完成開題報告;2、4.1 - 4.20,熟悉軟硬件環(huán)境,搭建洗衣機控制平臺;3、4.21 - 5.5,控制平臺的建立,分析和試驗及程序調(diào)試;4、5.5 - 6.13,完成畢業(yè)論文;5、6.14 - 6.16,畢業(yè)答辯。四、同組設(shè)計者(若無則留空): 五、主要參考資料(包括書刊名稱、出版年月等):1 陳永甫. 洗衣機原理與維修 M 電子工業(yè)出版社, 1992. 2 史春雷. 洗衣機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 J 科技創(chuàng)新導(dǎo)報, 2010.3 劉祖其. 全自動洗衣機的PLC程序設(shè)計與研究 J 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 2010. 4 廖興展. 工業(yè)洗衣機的PLC控制

4、 J 廣西輕工業(yè), 2010.5 楊潔霞. 運用MCGS組態(tài)構(gòu)建全自動洗衣機PLC仿真實驗教學(xué)的研究 J 知識經(jīng)濟, 2010. 系(教研室)主任: (簽章) 年 月 日 學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo): (簽章) 年 月 日注:1、如頁面不夠可加附頁 2、以上一五項由指導(dǎo)教師填寫摘 要隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高,家庭電器全自動化成為必然的發(fā)展趨勢。全自動洗衣機的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機是國內(nèi)家電業(yè)唯一不打價格戰(zhàn)的行業(yè),經(jīng)過幾年的平穩(wěn)發(fā)展,國產(chǎn)洗衣機無論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步??v觀洗衣機市場,高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機一直在市場上占主導(dǎo)地位。根據(jù)全自動洗衣機的工作原

5、理,利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,說明了PLC控制的原理方法,特點及控制洗衣機的特色。PLC的優(yōu)點是:可靠性高,耗電少,適應(yīng)性強,運行速度快,壽命長等,為了進(jìn)一步提高全自動洗衣機的功能和性能,避免傳統(tǒng)控制的一些弊端,就提出了用PLC來控制全自動洗衣機這個課題。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/輸出點進(jìn)行控制,實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間??梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。該論文

6、就怎樣利用PLC來控制全自動洗衣機進(jìn)行了調(diào)查,對其中軟件設(shè)計、硬件設(shè)計等問題進(jìn)行了分析和研究,實現(xiàn)了全自動洗衣機的正常運行和強制性停止功能。關(guān)鍵詞:PLC;自動;定時;控制PickAlong with the social economy development and the science and technology level enhancement, the family electric appliance entire automation becomes the inevitable development tendency. Entire automatic washer p

7、roduction enormous convenience peoples life. The washer is the domestic electrical appliances industry does not only hit the profession which the price fights, passes through several year steady development, the domestically produced washer regardless of in quality or in function all with world lead

8、ing horizontal synchronization. Looks over the washer market, the highly effective energy conservation, the province water, the province electricity, the environmental protection washer continuously occupy the dominant position in the market. How does this paper study controls the entire automatic w

9、asher using PLC, to question and so on software design, hardware design has carried on the analysis and the discussion, has realized the entire automatic washer normal operation and compulsory stops the function.Keyword: PLC; control; delay;entire automatic目 錄第一章 緒論-1 1.1課題的研究背景-1 1.2洗衣機的發(fā)展概況和現(xiàn)狀-1 1

10、.3課題研究的目的與意義-2 1.4本課題研究的主要內(nèi)容-3第二章 概述-4 2.1 PLC的控制特點-4 2.2 控制系統(tǒng)框圖-5 2.3 控制系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)備及功能-5 2.4 控制系統(tǒng)原理-6第三章 硬件電路的設(shè)計-7 3.1 PLC的選擇-7 3.1.1 I/O點數(shù)統(tǒng)計-8 3.1.2 I/O儲存器容量估計-8 3.1.3 CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇-9 3.2 PLC外部接線圖-9 3.3 洗衣機示意圖-10第四章 軟件的設(shè)計-11 4.1 I/O分配表-11 4.1.1 輸入地址分配表-11 4.1.2 輸出地址分配表-11 4.1.3 內(nèi)部元件地址分配表-11 4.2 系統(tǒng)流程圖-12

11、4.2.1 強制停止流程圖-12 4.2.2 正常運轉(zhuǎn)流程圖-13 4.3 程序設(shè)計-15 4.3.1 PLC控制順序功能圖-15 4.3.2 系統(tǒng)梯形圖-16 4.3.3 系統(tǒng)指令語句表-20第五章 程序運行過程分析-23 第六章 系統(tǒng)仿真-24第七章 模擬硬件連接-26第八章 全自動洗衣機展望-28 8.1 總結(jié)-28 8.2 全自動洗衣機展望-29結(jié)語-30致謝-31參考文獻(xiàn)-32第一章 緒論1.1 課題的研究背景本次設(shè)計基于PLC的全自動洗衣機控制,本文的課題源于市場上洗衣機產(chǎn)品。采用PLC控制開發(fā)的周期短,開發(fā)成本低,可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場控制。PLC控制具有實時性、信號處理時間短、速

12、度快、更能滿足各個領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項目,可靠性高,豐富的I/O卡件,質(zhì)優(yōu)價廉,性價比高,安裝簡單,維修方便,PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因為它是整體模塊,集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能,所以在使用中,硬件相對簡單,編程語言也相對簡單,并且測試容易,維修方便,更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計以操作簡單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計方向。 1.2 洗衣機發(fā)展概況和現(xiàn)狀從古到今,洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動,在洗衣機出現(xiàn)以前,這項勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。

13、這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動,留給人的感受常常是辛苦勞累。世界上第一臺洗衣機于1858年誕生,但這臺洗衣機使用費力,且損傷衣服,因而沒被廣泛使用,但這卻標(biāo)志了用機器洗衣的開端。1874年,“手洗時代”受到了前所未有的挑戰(zhàn),美國人發(fā)明了木制手搖洗衣機。1880年,美國發(fā)明了蒸氣洗衣機,蒸氣動力開始取代人力。蒸汽洗衣機之后,水力洗衣機、內(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。1910年,美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機,電動洗衣機的問世,標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。1922年,美國改造了洗衣機的洗滌結(jié)構(gòu),把拖動式改為攪拌式,使洗衣機的結(jié)構(gòu)固定下來,這也就是第一臺攪拌式洗衣機的誕生。1932年,美國研制成功第

14、一臺前裝式滾筒洗衣機。1955年,在引進(jìn)英國噴流式洗衣機的基礎(chǔ)之上,日本研制出獨具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機。70年代后期,微電腦控制的全自動洗衣機出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向,讓人耳目一新。90年代,由于電動機調(diào)速技術(shù)的提高,洗衣機實現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié),誕生了許多新水流洗衣機。全自動洗衣機其特點是能自動完成洗滌,漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換,整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套筒式結(jié)構(gòu),其進(jìn)水,排水都采用電磁閥,由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計好的程序不斷發(fā)出指令,驅(qū)動各執(zhí)行器件動作,整個洗衣過程自動完成,所用的程序控制器可分為電動機驅(qū)動式和單片機式。從控制方式的發(fā)展階段上分,全自動洗衣機可分為兩

15、大類:第一類:電動控制洗衣機,它的程序控制器由電動元件組成。第二類:電腦控制洗衣機,它的程序控制器由微型計算機組成。電動控制全自動洗衣機是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器,其產(chǎn)品類型還屬于傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品,是自動控制的初級階段。隨著計算機的及微電子技術(shù)的發(fā)展,自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。因此,電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺。全自動洗衣機從結(jié)構(gòu)上分有波輪式、攪拌式、滾筒式。目前,國內(nèi)市場上銷售的大都是波輪式和滾筒式,供應(yīng)最多的是波輪式洗衣機。波輪式洗衣機的特點是洗凈率高,但對衣服的磨損很大,隨著人們生活水平不斷地提高,絲綢,毛料,羊毛等大量走進(jìn)普通家庭,廠商又適時地推出了滾筒洗衣機,它最大的優(yōu)點

16、是磨損率小,但洗凈率比波輪式低,價格高。洗衣機產(chǎn)品可以分三類:普通型、半自動型和全自動型。普通型和半自動型洗衣機,都需要人為參與操作,才能完成洗衣、甩干、排水全過程;而全自動洗衣機在整個洗滌、甩干、排水過程中,無需人為操作和監(jiān)控。國內(nèi)外洗衣機品牌有海爾、小天鵝、榮事達(dá)、松下、惠而浦水仙、LG熊貓、西門子、日立好用。1.3 課題研究的目的與意義本課題主要著重于全自動洗衣機的控制,要求洗衣機能實現(xiàn)進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報警,所采用的控制方法操作簡單、穩(wěn)定可靠、維護(hù)與維修方便??刂品椒ù_定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設(shè)計的時間、調(diào)試周期,且要降低成本。傳統(tǒng)的洗衣機采用繼電器控制的優(yōu)點是裝置結(jié)構(gòu)簡單、

17、價格便宜、抗干擾能力強。但是,這也是隨之帶來的一些問題,如絕大多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的,容易損壞,而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧,甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作,引起嚴(yán)重的后果。在全負(fù)荷運載的情況下,大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲,同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝,如果有簡單的改動,也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線多,只適用于小型的控制電路。采用PLC控制比繼電器控制好的多,我們采用PLC來控制。 (1) 可靠性高,抗干擾能力強,高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝

18、制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。(2) 配套齊全,功能完善,適用性強PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品??梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。(3) 易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機,是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。(4) 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造,PLC用存儲邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短,同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。(5) 體積小,重量輕,能耗低,由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部

19、,是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。1.4 本課題研究的主要內(nèi)容本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動洗衣機控制方法,該系統(tǒng)采用PLC控制,主要包括電動機正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進(jìn)排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護(hù)和聯(lián)鎖。研究的具體內(nèi)容包括:(1) 深入了解洗衣機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。(2) 控制系統(tǒng)設(shè)計。包括硬件設(shè)計,PLC的選擇,各硬件模塊的介紹,軟件設(shè)計,編程方法。 (3) 對編寫好的編譯程序進(jìn)行實際調(diào)試。 第二章 概述2.1 PLC的控制特點 PLC系統(tǒng)的特點: 1)可靠性高,PLC作為一種通用的工業(yè)控制器,它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低,抗外部干擾能力強

20、,平均無故障時間長。 2)使用方便靈活,PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式,因此,輸入/輸出信號的數(shù)量,形式,驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進(jìn)行選擇與確定,而且在需要時可以隨時更換,近年來,PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求,使PLC的使用更加靈活與多變。 3)編程簡單,PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的,多種面向廣大工程設(shè)計人員的編程語言,如指令表,梯形圖,邏輯功能圖,順序功能圖等,程序簡潔,明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣,即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握,特別是梯形圖與邏輯功能圖,形象直觀,動態(tài)監(jiān)測效果逼真,且與計算機控制容易。單片機系統(tǒng)的特點:1)要求

21、環(huán)境,單片機對環(huán)境的適應(yīng)能力較低,可靠性差。2)編程和PLC相比難以學(xué)習(xí),主要是單片機采用匯編語言或者是C語言,這些高級語言和PLC語言相比,難以學(xué)習(xí)。3)功能單一只具有使用中所需要的功能。但是,它結(jié)構(gòu)簡單,處理速度快。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示:圖1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2.2 控制系統(tǒng)框圖 此次設(shè)計根據(jù)全自動洗衣機的工作原理, 洗衣機的工作流程由進(jìn)水,洗衣,排水,和脫水四個過程組成。在半自動洗衣機中,這四個過程分別用相應(yīng)的按扭開關(guān)來控制。利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,用于說明PLC控制的原理方法,特點及工作特色。此次全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計利用了西門子S7-20

22、0系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/輸出點進(jìn)行控制,實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。根據(jù)以上要求PLC的控制系統(tǒng)框圖如下圖2。圖2控制系統(tǒng)框圖2.3 控制系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)備及功能根據(jù)控制過程中的進(jìn)水、洗滌、脫水、報警等控制要求,對控制所需的外部設(shè)備初步設(shè)計如表1-1表2-1對應(yīng)設(shè)備及功能表對應(yīng)的外部設(shè)備對應(yīng)的輸出設(shè)備啟動按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開關(guān)(高水位)洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)(中水位)洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)(低水位)脫水桶手動排水開關(guān)報警器手動脫水開關(guān)高水位傳感器中水位傳感器低水位傳感器水排空傳感器2.4控制系統(tǒng)原理自動洗衣機的進(jìn)水,洗衣,排

23、水,脫水是通過水位開關(guān),電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制,從而實現(xiàn)自動控制的,水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機內(nèi)高中低水位,電磁進(jìn)水閥起著通斷水源的作用。進(jìn)水時,電磁進(jìn)水閥打開,將水注入,排水時,電磁排水閥打開,將水排出,洗衣時,洗滌電動機啟動,脫水時,脫水桶啟動。 第三章 硬件電路的設(shè)計3.1 PLC的選擇3.1.1 I/O點數(shù)統(tǒng)計I/O點數(shù)是PLC的一項重要指標(biāo)。合理選擇I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求,又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出總點數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定,一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點??紤]到今后的調(diào)整和擴充,一般應(yīng)在估

24、計的總點數(shù)上再加上20%30%的備用量。該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點,具體的輸入輸出見表3-1. 7表3-1 I/O點數(shù)統(tǒng)計表輸入點輸出點啟動按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開關(guān)(高水位)洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)(中水位)洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)(低水位)脫水桶手動排水開關(guān)報警器手動脫水開關(guān)高水位傳感器中水位傳感器低水位傳感器水排空傳感器3.1.2 I/O儲存器容量的估算PLC常用的內(nèi)存有EPROM、EEPROM和帶鋰電池供電的RAM。一般微型和小型PLC的存儲容量是固定的,介于12KB之間。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān),如I/O點數(shù)、控制要求、運算

25、處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗,每個I/O點及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下:開關(guān)量輸入元件:1020B/點開關(guān)量輸出元件:510B/點定時器/計數(shù)器:2B/個模擬量:100150B/個通信接口:一個接口一般需要300B以上8根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加25%左右的備用量,就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容量,從而選擇合適的PLC內(nèi)存。該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點,需內(nèi)存280B,有定時器6個,計時器2個,需內(nèi)存16B,考慮余量后需要內(nèi)存370B。3.1.3 CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇PLC的功能日益強大,一般PLC都具有開關(guān)量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)

26、處理等基本功能,有些PLC還可擴展各種特殊功能模塊,如通信模塊、位置控制模塊等,選型時可考慮以下幾點:功能與任務(wù)相適應(yīng),PLC的處理速度應(yīng)滿足實時控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動洗衣機控制所要求的控制功能簡單,小型PLC就能滿足要求了。該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU-224(AC/DC/繼電器)模塊,它可控制整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時由于該模塊采用交流220V供電,并且自帶14個數(shù)字量輸入點和10個數(shù)字量輸出點,完全能滿足全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求,所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。9綜上所述此次設(shè)計選用西門子S7-200型PL

27、C。3.2 PLC外部接線圖根據(jù)全自動洗衣機的控制要求,對系統(tǒng)控制的I/O點數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計和PLC型號進(jìn)行了選擇,現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計和選擇對控制系統(tǒng)PLC的外部接線設(shè)計如下圖3。圖3 PLC外部接線圖3.3 PLC外部接線圖如圖2-2所示為洗衣機示意圖,在圖中ST4為高水位傳感器,ST5為中水位傳感器,ST6為低水位傳感器,ST7位水排盡傳感器,當(dāng)選擇好水位后,YV1打開開始進(jìn)水,當(dāng)水位到達(dá)相應(yīng)水位時,相應(yīng)的傳感器送出ON信號否則為OFF,只有當(dāng)水上升到與選擇水位相開關(guān)一致時,YV1關(guān)閉停止進(jìn)水,開始洗衣。10圖4洗衣機示意圖第四章 軟件的設(shè)計4.1 I/O分配表4.1.1 輸入地址分配表 列出全

28、自動洗衣機的輸入分配表,見表4-1。表4-1輸入地址分配表輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備I0.0啟動按扭I0.1停止按扭I0.2水位選擇開關(guān)(高水位)I0.3水位選擇開關(guān)(中水位)I0.4水位選擇開關(guān)(低水位)I0.5手動排水開關(guān)I0.6手動脫水開關(guān)I0.7高水位傳感器I1.0中水位傳感器I1.1低水位傳感器I1.2水排空傳感器4.1.2 輸出地址分配表列出全自動洗衣機的輸出分配表,見表4-2。表4-2輸出地址分配表輸出地址對應(yīng)的輸出設(shè)備Q0.0進(jìn)水電磁閥Q0.1排水電磁閥Q0.2洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器Q0.3洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器Q0.4脫水Q0.5報警器4.1.3 內(nèi)部元件地址分配表全制動洗衣機控制時

29、,需用到PLC內(nèi)部的計時器和計數(shù)器對其進(jìn)行過程控制,現(xiàn)對控制中要用到的內(nèi)部位元件地址分配表歸納如表4-3。表4-3內(nèi)部地址分配表定時器/計時器對應(yīng)的作用T37 進(jìn)水暫停計時T38正洗計時T39正洗暫停計時T40反轉(zhuǎn)計時T41反轉(zhuǎn)暫停計時T42脫水計時T43報警計時C50正反洗循環(huán)計數(shù)C51大循環(huán)計數(shù)4.2 系統(tǒng)流程圖4.2.1強制停止流程圖圖4 強制停止流程圖4.2.2正常運行流程圖全自動洗衣機正常運行時即洗衣機按照程序設(shè)定依次完成依次洗衣過程,從選擇水位,按下啟動按扭,開始進(jìn)水直到水滿(即水位達(dá)到高水位)時停止進(jìn)水開始洗滌正轉(zhuǎn),洗滌時,正轉(zhuǎn)30秒,停兩秒,然后反轉(zhuǎn)30秒,停2秒,如此循環(huán)5次

30、,總共320秒開始排水,水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水,脫水30秒,開始清洗,重復(fù)以上過程,清洗兩遍,清洗完成,報警3秒并自動停機。按照以上的工作流程,作出全自動洗衣機的正常運行工作流程圖見圖5。圖5 正常運行流程圖4.3 程序設(shè)計4.3.1 PLC控制順序功能圖順序功能圖,它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形,順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù),他是一種通用的技術(shù)語言。全自動洗衣機控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖見圖6。11圖6 PLC控制狀態(tài)流程圖4.3.2 系統(tǒng)梯形圖一、梯形圖的特點 梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點、線圈或功能方框等構(gòu)成,梯形

31、圖左、右的垂直線稱為左、右母線。畫梯形圖時,從左母線開始,經(jīng)過觸點和線圈(或功能方框),終止于右母線。在梯形圖中,可以把左母線看作是提供能量的母線。觸點閉合可以使能量流過,直到下一個元件;觸點斷開將阻止能量流過。這種能量流,我們稱之為“能流”。實際上,梯形圖是CPU仿真繼電器控制電路圖,使來自“電源”的“電流”通過一系列的邏輯控制條件,根據(jù)運算結(jié)果決定邏輯輸出的模擬過程。 梯形圖中的基本編程元素有觸點、線圈和方框。 觸點:代表邏輯控制條件。觸點閉合時表示能量可以流過。觸點分常開觸點和常閉觸點兩種形式。 線圈:通常代表邏輯“輸出”的結(jié)果。能量流到,則該線圈被激勵。 方框:代表某種特定功能的指令。

32、能量流通過方框時,則執(zhí)行方框所代表的功能。方框所代表的功能有很多種,例如:定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)運算等。 梯形圖中,每個輸出元素可以構(gòu)成一個梯級。每個梯形圖網(wǎng)絡(luò)由一個或多個梯級組成。 二、梯形圖繪制原則(1) 梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個繼電器器線圈為一個邏輯行,即一層階梯。每一個邏輯行起于左母線,然后是觸點的連接,最后終止于繼電器線圈或右母線。注意:左母線與線圈之間一定要有觸點,而線圈與右母線之間不能有任何點,應(yīng)直接連接。(2) 一般情況下,在梯形圖中某個編號繼電器線圈只能出現(xiàn)一次,而繼電器觸點可無限引用。有些PLC,在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進(jìn)指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。 (3) 在

33、每個邏輯行中,串聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點多的支路放下方,則語句增多,程序變長。 (4) 在每個邏輯行中,并聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點多的支路放右邊,則語句增多,程序變長。(5) 梯形圖中,不允許一個觸點上有雙向“電流”通過。(6) 梯形圖中,當(dāng)多個邏輯行都具有相同條件時,為了節(jié)省語句數(shù)量,常將這些邏輯行合并。當(dāng)相同條件復(fù)雜時,這對儲存容量小的PLC很有意義。(7) 設(shè)計梯形圖時,輸入繼電器的觸點狀態(tài)全部按相應(yīng)的輸入設(shè)備為常開狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計更為合適,不易出錯。因此,也建議盡可能用輸入設(shè)備的常開觸點與PLC輸入端連接。如果某些信號只能用常閉觸點輸入,可以按輸入設(shè)備全部常

34、開來設(shè)計,然后將梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器觸點取反。12三、系統(tǒng)梯形圖根據(jù)以上的梯形圖的基礎(chǔ)知識、注意事項、特點及上節(jié)(3.3.1節(jié))中的控制狀態(tài)流程圖,現(xiàn)利用STEP7-Micro/WIN編程軟件做出全自動洗衣機控制系統(tǒng)梯形圖。STEP7-Micro/WIN編程軟件是專為西門子S7-200而設(shè)計的,在個人計算機的WINDOWS操作系統(tǒng)下運行,功能強大、使用方便、簡單易學(xué)。其編寫好的程序可通過專用編程線纜下載的PLC中運行。也可以導(dǎo)出后在仿真軟件中進(jìn)行測試。系統(tǒng)梯形圖如下圖7到圖9。圖7系統(tǒng)梯形圖a圖8 系統(tǒng)體形圖b圖9 系統(tǒng)梯形圖c4.3.3 系統(tǒng)指令語句表根據(jù)全自動洗衣機的控制要求和3.3.

35、2中的體形圖得出系統(tǒng)的指令語句表如下。Network 1 / Network Title/ 進(jìn)水LD M1.3A T43O SM0.1O M0.0O I0.1AN M0.1= M0.0Network 2 LD I0.2O I0.3O I0.4LD I0.0A M0.0LD M1.2AN C51OLDALDO M0.1AN I0.1AN M0.2= M0.1= Q0.0Network 3 / 進(jìn)水完停2秒LD I0.2A I0.7LD I0.3A I1.0OLDLD I0.4A I1.1OLDA M0.1O M0.2AN M0.3= M0.2TON T37, +20Network 4 / 正轉(zhuǎn)L

36、D M0.2A T37LD M0.7AN C50OLDO M0.3AN I0.1AN M0.4= M0.3Network 5 LD M0.3= Q0.2TON T38, +300Network 6 / 正轉(zhuǎn)完停2秒LD M0.3A T38O M0.4AN M0.5= M0.4TON T39, +20Network 7 / 反轉(zhuǎn)30秒LD M0.4A T39O M0.5AN I0.1AN M0.6= M0.5Network 8LD M0.5= Q0.3TON T40, +300Network 9 / 反轉(zhuǎn)完停2秒系統(tǒng)指令語句表aLD M0.5A T40O M0.6AN M0.7= M0.6TON

37、 T41, +20Network 10 / 正反轉(zhuǎn)小循環(huán)5次LD M0.6A T41O M0.7AN M1.0AN M0.3= M0.7Network 11 LD M0.7LD M1.0CTU C50, +5Network 12 / 排水LD M0.7A C50O M1.0AN M1.1AN I0.1= M1.0Network 13 LD M0.0A I0.5O Q0.1O M1.1O M1.0AN T42AN I0.1= Q0.1Network 14 / 脫水30秒LD M1.0A I1.2O M1.1AN M1.2AN I0.1= M1.1Network 15 LD M1.1O Q0.4A

38、N T42O I0.6LPSAN I0.1= Q0.4LPPTON T42, +300Network 16 / 大循環(huán)3次LD M1.1A T42O M1.2AN M1.3AN M0.1= M1.2Network 17 LD M1.2LD M1.3CTU C51, +3Network 18 / 洗衣結(jié)束報警3秒LD C51A M1.2O M1.3AN M0.0= M1.3Network 19 LD M1.3O Q0.5LD M0.0A Q0.1A T42OLDAN T43= Q0.5TON T43, +30系統(tǒng)指令語句表b第五章 程序運行過程分析(1)洗衣機進(jìn)水洗衣前選擇好水位,按下水位選擇開

39、關(guān)(I0.2、I0.3、I0.4)任意一個,再按下啟動按鈕,I0.0接通,Q0.0接通,開始進(jìn)水。當(dāng)水位上升到與選擇的水位相一致時,相一致的水位傳感器(I0.7、I1.0、I1.1)接通,Q0.0斷開停止進(jìn)水,T37開始計時。(2)正反轉(zhuǎn)洗衣T37計時時間到,Q0.2接通開始正轉(zhuǎn)洗衣,T38計時開始。T38計時30秒,Q0.2斷開,正洗暫停,T39開始計時。T39計時時間到,Q0.3接通,反洗,T40開始計時。T40計時時間到,Q0.3斷開,反洗暫停,T41開始計時。T41計時時間到,C50計數(shù)一次,同時洗衣返回Q0.2接通,重復(fù)以上從正洗開始的全部動作,直到C50計滿5次數(shù)時,Q0.1接通并

40、自保,開始排水,C50復(fù)位,準(zhǔn)備下次循環(huán)是再計數(shù)。(3)大循環(huán)洗衣排水到脫水水位時,I1.2閉合,Q0.1、Q0.4接通,開始脫水,T42開始計時。T42計時時間到,Q0.1、Q0.4斷開,停止排水和脫水,C51計數(shù)一次,同時洗衣返回Q0.0接通,重復(fù)從進(jìn)水到脫水的全部動作,知道C51計數(shù)滿3次時,停止洗衣,Q0.5接通報警并自保,T43開始計時。T43計時時間到,報警結(jié)束,整個洗衣過程結(jié)束,T43常開觸點閉合,準(zhǔn)備下次啟動。(4)強制停止運行中按停止按鈕時,I0.1常閉觸點斷開,則M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5斷開,停止進(jìn)水、排水、脫水及報警。按排水按鈕時,I0.5常開觸點

41、閉合,Q0.1接通并自保,進(jìn)行手動排水。按手動脫水按鈕,I0.6閉合,Q0.1、Q0.4接通脫水,T42開始計時。T42計時時間到Q0.1、Q0.4斷開,脫水停止,Q0.5接通報警,T43開始計時。T43計時時間到Q0.5斷開報警結(jié)束。第六章 系統(tǒng)仿真S7-200仿真軟件簡介:(1) S7-200仿真軟件是S7-200系列PLC專用仿真軟件,無需安裝,下載后執(zhí)行S7-200.EXE即可進(jìn)入??梢栽跊]有PLC的情況下,對PLC程序進(jìn)行仿真調(diào)試,雖然它不能模擬S7-200的全部指令和全部功能,但仍然不失為一個很好的學(xué)習(xí)S7-200的工具測試軟件。(2) 執(zhí)行S7-200.EXE后其窗口如圖10圖1

42、0 執(zhí)行S7-200.EXE后窗口圖執(zhí)行圖中菜單命令“配置”“CPU型號”,在CPU型號對話框中可選擇自己對應(yīng)的CPU型號。用戶還可以修改CPU的網(wǎng)絡(luò)地址,一般使用默認(rèn)地址。圖中灰色部分為是CPU 224類型的PLC面板可顯示CPU運行狀態(tài)和I/O點的狀態(tài),燈亮為1,燈滅為0。CPU224的右邊空白方框是擴展模塊的位置,雙擊空白方框即可進(jìn)行模塊配置選擇,根據(jù)需要可選擇各種數(shù)字量和模擬量的擴展模塊。CPU模塊的下方是用于輸入數(shù)字量信號的小開關(guān)面板,具有和CPU224對應(yīng)的14個輸入點,單擊面板中的開關(guān)按鈕可使其0,1狀態(tài)切換,在CPU面板上的模擬LED燈對應(yīng)滅,亮。開關(guān)面板下方的SMB28,SMB29是兩個直線電位器,分別是CPU224的兩個8位模擬量輸入電位器對應(yīng)的特殊存儲器字節(jié),可左右拖動滑塊來設(shè)置他的值,范圍在0-255之間。(3) 仿真軟件不能直接接收S7-200程序代碼,需要在STEP7-Micro/WIN中將程序編譯并導(dǎo)出成ASCII文本文件(擴展名為awl)。然后在S7-200仿真軟件,使用工具欄的下載按鈕即可將導(dǎo)出的文件下載到仿真軟件當(dāng)中進(jìn)行仿真測試。(4) 在仿真軟件中點擊工具欄上的運行按鈕使仿真PLC切換到RUN模式開始仿真

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