PLC控制的全自動洗衣機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、 目錄一全自動洗衣機(jī)PLC控制的控制要求 1.全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作流程和工作原理 2.洗衣機(jī)控制要求二全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置 1.控制系統(tǒng)硬件接線圖 2.模塊功能概述三全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試 1.編程軟件 2.程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置四.全自動洗衣機(jī)電路設(shè)計(jì)五.全自動洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)程序 1.系統(tǒng)資源分配 2.梯形圖程序六.組態(tài)界面的設(shè)計(jì)一全自動洗衣機(jī)PLC控制的控制要求1.全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作流程和工作原理1.1全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖1.2全自動洗衣機(jī)的工作流程開始進(jìn)水洗滌排水脫水結(jié)束全自動洗衣機(jī)的單循環(huán)工作流

2、程示意圖1.3全自動洗衣機(jī)的工作原理洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。 洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。 脫水時，由脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。 洗滌完成由蜂鳴器報(bào)警。2.洗衣機(jī)控制要求全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求:（1） 按下啟動按扭及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn)水直到高（中、低）水位，關(guān)水（2） 2秒后開始洗滌（3） 洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒（4） 如此循環(huán)5次，總共320秒后開始排水，排空后脫水30秒（5） 開始清洗，重復(fù)（1）（4），清洗三遍（6） 清洗完成，報(bào)警3秒并自動停機(jī)（7） 若按下停車按扭，可

3、手動排水（不脫水）二全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置1.控制系統(tǒng)硬件接線圖1.1控制系統(tǒng)硬件接線圖啟動按鈕高中低停止按鈕手動排水開關(guān)手動脫水開關(guān)水位選擇開關(guān)（高、中、低）水位檢查設(shè)備（高、中、低）PLC電磁進(jìn)水閥電磁排水閥洗滌電動機(jī)脫水桶1.2PLC外形圖全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)選擇西門子公司的S7-200系列PLC（6ES7 214-1AD23-0XB0）作為控制單元，如圖1-3所示為所選PLC外形圖。 PLC（6ES7 214-1AD23-0XB0）外形圖1.3I/O地址分配由于S7-200 224 CPU模塊有14點(diǎn)數(shù)字量輸入，10點(diǎn)數(shù)字量輸出，所以不需要再增加擴(kuò)展模塊。模塊上的輸

4、入端對應(yīng)的輸入地址是I0.0I1.2，輸出端對應(yīng)的輸出地址是Q0.0Q1.02.模塊功能概述CPU模塊采用西門子公司的6ES7 214-1AD23-0XB0模塊。由于該模塊采用直流24V供電(直流晶體管輸出)，有14點(diǎn)數(shù)字量輸入和10點(diǎn)數(shù)字量輸出，完全能滿足全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不在需要另外的數(shù)字量輸入/輸出模塊。三全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試1.編程軟件以西門子公司為S7-200PLC設(shè)計(jì)的V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4編程軟件為例。2.程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置流程圖如下所示；流程圖描述:按下啟動按扭,開始進(jìn)水;進(jìn)水到規(guī)定高度,使水位開關(guān)接通,實(shí)現(xiàn)洗滌正

5、轉(zhuǎn),并停止進(jìn)水;洗滌正轉(zhuǎn)30S后,停止2秒,反轉(zhuǎn)30S后,停2秒。計(jì)數(shù)器加1,累計(jì)洗滌次數(shù);若未滿5次則重復(fù)進(jìn)行洗滌,直至洗滌達(dá)到5次,開始排水.由于排水,水位降低,當(dāng)水位低于規(guī)定下限水位時,排空檢測開關(guān)接通,開始脫水,脫水30S后,計(jì)數(shù)器加1,脫水停止.然后再返回到進(jìn)水動作 重復(fù)上述過程3次,報(bào)警并停機(jī)起動停機(jī)報(bào)警脫水3次30S脫水排水洗5次暫停2S30S洗滌反轉(zhuǎn)暫停2S30S洗滌正轉(zhuǎn)停止進(jìn)水進(jìn)水水滿 N Y Y N Y N Y Y N Y NY NY （2）程序的構(gòu)成這個程序只有自動方式。在自動方式下，PLC將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)（用于全自動洗衣機(jī)一切都工作正常的情況下）。（3）程序

6、的下載、安裝和調(diào)試將各個輸入/輸出端子和實(shí)際控制系統(tǒng)中的按鈕、所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。全自動洗衣機(jī)程序是由V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4編程軟件的指令完成。若要修改程序，先將PLC設(shè)定在STOP狀態(tài)下,運(yùn)行編程軟件，打開全自動洗衣機(jī)程序，即可在線調(diào)試。四.全自動洗衣機(jī)電路設(shè)計(jì) 全自動洗衣機(jī)通過PLC來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，并且實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)按預(yù)先設(shè)置的程序自動執(zhí)行，完成洗衣。當(dāng)需要手動排水與脫水時，可以強(qiáng)制止自動程序的運(yùn)行，掏出自動切換到手動操作。為防止全自動洗衣機(jī)在工作過程中，電路發(fā)生短路，損壞電動機(jī)和電路的各種電氣設(shè)備，因此在主電路中安裝了熔斷器，當(dāng)電路出現(xiàn)短路故

7、障時，能迅速、可靠的斷開電源。全自動洗衣機(jī)的電機(jī)容量較小，主電路中的熔斷器可同時作為控制電路的短路保護(hù)，所以在主電路中使用熔斷器就足夠了。PLC部分和開關(guān)電源那的熔斷器也是為了防止電路過電流，保護(hù)電路和電路中的電器元件。全自動洗衣機(jī)在長時間工作下，為了防止電機(jī)繞組的溫升超過額定值而損壞，采用熱繼電器作為保護(hù)元件，與熔斷器搭配使用，可靠地保護(hù)電動機(jī)。人機(jī)接口部分的按鈕等都選擇低壓電器元件，保護(hù)操作者的安全。全自動洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)主接線路如圖所示。 全自動洗衣機(jī)接線路五.全自動洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)程序1.系統(tǒng)資源分配1）數(shù)字量輸入部分全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的輸入有啟動、停止、高水位、中水位、低

8、水位、手動排水和手動脫水按鈕以及高水位、中水位、低水位和排空檢測開關(guān)共11個輸入點(diǎn)。具體的輸入分配如表1-1所示。 表1-1 輸入地址分配名稱符號地址啟動按鈕SB1I0.0停止按鈕SB2I0.1高水位按鈕SB3I0.2中水位按鈕SB4I0.3低水位按鈕SB5I0.4排空檢測開關(guān)ST1I0.5高水位檢測開關(guān)ST2I0.6中水位檢測開關(guān)ST3I0.7低水位檢測開關(guān)ST4I1.0手動排水按鈕SB6I1.1手動脫水按鈕SB7I1.22）數(shù)字量輸出部分全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥、正/反轉(zhuǎn)洗滌電動機(jī)、蜂鳴器、指示燈等。具體的輸出分配如表1-2所示。表1-2 輸出地址分配名稱符號

9、地址啟動指令J1Q0.0進(jìn)水閥控制繼電器J2Q0.1電動機(jī)正轉(zhuǎn)及脫水繼電器J3Q0.2電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器J4Q0.3排水閥控制繼電器J5Q0.4報(bào)警蜂鳴器HAQ0.5高水位指示燈HL1Q0.6中水位指示燈HL2Q0.7低水位指示燈HL3Q1.03）定時器部分具體的定時器分配如表1-3所示。表1-3 定時器分配定時器功能T37延時2秒開始洗滌T38洗滌正轉(zhuǎn)定時30秒T39洗滌反轉(zhuǎn)定時30秒T40脫水定時30秒T30報(bào)警定時3秒T41停止2s后反轉(zhuǎn)T42停止2s后正轉(zhuǎn)4）計(jì)數(shù)器部分具體的計(jì)數(shù)器分配如表1-4所示。表1-4 計(jì)數(shù)器分配計(jì)數(shù)器功能C1洗滌循環(huán)計(jì)數(shù)5次C2清洗和漂洗計(jì)數(shù)3次 2.梯形圖程序

10、：控制系統(tǒng)順序功能圖 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)順序功能圖六.組態(tài)界面的設(shè)計(jì)1.組態(tài)王組態(tài)王是一款功能強(qiáng)大的工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控軟件。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)王的主要功能：（1） 豐富的人機(jī)界面功能，可視化操作界面，真彩顯示圖形、豐富的圖庫；（2） 強(qiáng)大的通訊能力；（3） 先進(jìn)的

11、報(bào)警和事件管理；（4） 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和冗余功能。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時趨勢曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能，擁有豐富的動畫制作功能，其動畫鏈接功能更是使工程技術(shù)人員運(yùn)用組態(tài)王制作畫面如虎添翼。工程人員在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中制作的畫面都是靜態(tài)的，如果要反映工業(yè)現(xiàn)場的狀況，可以通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫，因?yàn)橹挥袛?shù)據(jù)庫中的變量才是與現(xiàn)場狀況同步變化的。數(shù)據(jù)庫變量的變化可以改變畫面的動畫效果，通過“動畫連

12、接”建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系。動畫連接的引入是設(shè)計(jì)人機(jī)接口的一次突破，它把工程人員從重復(fù)的圖形編程中解放出來，為工程人員提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制圖形界面，并且由可編程的命令語言連接來增強(qiáng)圖形界面的功能。圖形對象與變量之間有豐富的連接類型，給工程人員設(shè)計(jì)圖形界面提供了極大的方便?！敖M態(tài)王”系統(tǒng)還為部分動畫連接的圖形對象設(shè)置了訪問權(quán)限，這對于保障系統(tǒng)的安全具有重要的意義。通過這些功能的良好運(yùn)用，可以制作出動畫效果內(nèi)容豐富，監(jiān)控全面的監(jiān)控系統(tǒng)。組態(tài)王中命令語言是一種在語法上類似語言的程序，工程人員可以利用這些程序來增強(qiáng)應(yīng)用程序的靈活性、處理一些算法和操作等。命令語言都是靠事件觸發(fā)執(zhí)行的，如定時、數(shù)據(jù)的變化、鍵盤鍵的按下、鼠標(biāo)的點(diǎn)擊等。根據(jù)事件和功能的不同，包括應(yīng)用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數(shù)據(jù)改變命令語言、自定義函數(shù)命令語言、動畫連接命令語言和畫面命令語言等。它具有完備的詞法語法查錯功能和豐富的運(yùn)算符、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、SQL函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。各種命令語言通過“命令語言編輯器”編輯輸入，在“組態(tài)王”運(yùn)行系統(tǒng)中被編譯執(zhí)行。2.監(jiān)控系統(tǒng)功能要求用組態(tài)王設(shè)計(jì)的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面需要實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)自動洗衣的功能，直觀、形象地顯示全自動洗衣機(jī)洗衣時的工作畫面。全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)有兩種方式：正常運(yùn)行和強(qiáng)制停止。設(shè)計(jì)的畫面要實(shí)現(xiàn)