全自动洗衣机PLC控制

学号： 1006440702 电气控制与 PLC 应用技术课程设计说明书2013 年 春季 学期题 目 ： 全自动洗衣机 PLC 控制 学 院 ： 信 息 与 控 制 工 程 实习日期：2013 年 7 月 1 日12 日 课设成绩： 评阅教师： 评阅日期： 目录一、设计目的和意义 .3二、控制要求 .4三 、设计方案论证 .4四、系统设计 .51、程序流程图 .52、cpu 的选择 .63、I/O 接口设置 .64、程序说明 .9五、组态界面的设计 .171、组态王 .172、监控系统功能要求 .213、新建一个工程 .214、监控界面设计 .225、运行和调试 .26六、总结与体会 .28参考文献 .30全自动洗衣机控制系统一、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 30 秒，停 2 秒，然后反转 30 秒，停 2 秒；4、如此循环 5 次，总共 320 秒后开始排水，排空后脱水 30 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。四、系统设计1、程序流程图PLC PLC上 位 机被 控 对 象 被 控 对 象 被 控 对 象被 控 对 象首先，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30S 暂停 2S 然后开始反转，反转 30S 暂停 2S 此过程需要五次洗涤循环；五次正反转洗涤后，开始排水但检测到低水位时开始脱水 30S 此次循环三次，三次循环后洗衣机停机并报警；如图 2停止水满正 30S暂停 2S反 30S 未完成 5 次 未完成 3 次暂停 2S下降到低水位30S3S图 2 2、CPU 的选择PLC 的功能日益强大，一般 PLC 都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些 PLC 还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等.选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应，PLC 的处理速度应满足实时控制的要求、PLC 结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构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单，小型PLC 就能满足要求了。该控制系统 CPU 模块可采用 CPU-224（AC/DC/继电器）模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。同时由于该模块采用交流 220V 供电，并且自带 14 个数字量输入点和 10 个数字量输出点，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。综上所述此次设计选用西门子 S7-200 系列整体式 PLC，CPU 模块为 CPU-224（AC/DC/继电器）模块。PLC 的框架配置图如 3-4 所示。C P U 模块C P U - 2 2 4 （ A C / D C / 继电器 ）图 3-4 PLC 框架配置图3、I/O 端口设置由于 S7-200 224 CPU 模块有 14 点数字量输入，10 点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块。模块上的输入端对应的输入地址是 I0.0I1.2，输出端对应的输出地址是 Q0.0Q1.0。CPU 模块采用西门子公司的 6ES7 214-1AD23-0XB0 模块。由于该模块采用直流 24V 供电(直流晶体管输出)，有 14 点数字量输入和 10 点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不在需要另外的数字量输入/输出模块1）数字量输入部分全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱水按钮以及高水位、中水位、低水位和排空检测开关共 11 个输入点。具体的输入分配如表 1-1 所示。 表 1-1 输入地址分配名称 符号 地址启动按钮 SB1 I0.0停止按钮 SB2 I0.1高水位按钮 SB3 I0.2中水位按钮 SB4 I0.3低水位按钮 SB5 I0.4排空检测开关 ST1 I0.5高水位检测开关 ST2 I0.6中水位检测开关 ST3 I0.7低水位检测开关 ST4 I1.0手动排水按钮 SB6 I1.1手动脱水按钮 SB7 I1.22）数字量输出部分全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣器、指示灯等。具体的输出分配如表 1-2 所示。表 1-2 输出地址分配名称 符号 地址启动指令 J1 Q0.0进水阀控制继电器 J2 Q0.1电动机正转及脱水继电器J3 Q0.2电动机反转继电器 J4 Q0.3排水阀控制继电器 J5 Q0.4报警蜂鸣器 HA Q0.5高水位指示灯 HL1 Q0.6中水位指示灯 HL2 Q0.7低水位指示灯 HL3 Q1.03）定时器部分具体的定时器分配如表 1-3 所示。表 1-3 定时器分配定时器 功能T37 延时 2 秒开始洗涤T38 洗涤正转定时 3 秒T39 洗涤反转定时 1 秒T40 脱水定时 10 秒T30 报警定时 3 秒4）计数器部分具体的计数器分配如表 1-4 所示。表 1-4 计数器分配计数器 功能C1 洗涤循环计数 5 次C2 清洗和漂洗计数 3 次I/O 连接图98S7-200I0.1I0.222I0.3I0.4I1.1I1.2I0.6Q0.2I0.7Q0.5I1.0Q0.1Q0.4Q0.0KA1YV1YV2排水进水脱水正转M1 报警I0.0L1启动高水位开关停止低水位开关中水位开关手动排水中液位传感器手动脱水高液位传感器低液位传感器SB1SB2SA1SA3SB3SB4ST1SA2ST2ST3图 2 PLC 外部接线图KA2Q0.6Q0.7Q1.0Q1.11L1 通电L6 高位L7 中位L8 低位水排空传感器 I0.5ST4电源L+ N24VM1M2M34、程序说明源程序1.启动全自动洗衣机Q0.0 是启动输出，M0.1 是启动辅助继电器，当洗衣机的启动按钮按下时，Q0.0和 M0.1 得电。它的指令程序为：Network 1 开始洗涤LD I0.0O M0.1AN C2AN I0.1= M0.1= Q0.0 所对应的梯形图如图 1-5 所示图 1-5 启动指令梯形图2.进水阀控制洗衣机启动后，再按下水位选择开关，进水电磁阀得电，洗衣机开始进水。当所选择水位的限位开关动作后,进水电磁阀释放，洗衣机停止进水。它的指令程序为：Network 2 进水阀控制LD M0.1EULD I0.5EUOLDO M0.3AN M0.2= M0.3Network 3LD I0.2AN I0.6LD I0.3AN I0.7OLDLD I0.4AN I1.0OLDA M0.3= Q0.1Network 4LD Q0.1EDTON T37, +20Network 5LD T37O M0.2AN C1A M0.1= M0.2所对应的梯形图如图 1-6 所示图 1-6 进水阀控制梯形图3.洗涤控制当进水电磁阀释放 2 秒后，洗衣机开始洗涤。洗涤时，正转 30 秒，停 2 秒，然后反转 30 秒，停 2 秒，然后反转 30 秒，停 2 秒，如此循环 5 次，总共 320 秒。它的指令程序为：Network 6 正转及脱水控制LD M0.2AN T38AN Q0.3A M0.1LD I0.5AN T40AN Q0.3A M0.1OLDLD I1.2AN M0.1OLD= Q0.2Network 7LD