基于S7-300PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).docx

基于S7-300PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機(jī)是國內(nèi)家電業(yè)唯一不打價(jià)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(jī)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(jī)市場，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場上占主導(dǎo)地位。 根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理,利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,說明了PLC控制的原理方法,特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。PLC的優(yōu)點(diǎn)是:可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長等，為了進(jìn)一步提高全自動(dòng)洗衣機(jī)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(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子S7-300系列PLC的特點(diǎn),對(duì)按鈕,電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時(shí)間由PLC內(nèi)定時(shí)器控制,所以只要改變定時(shí)器參數(shù)就可以改變時(shí)間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時(shí)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。本次設(shè)計(jì)對(duì)其中軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了分析和研究，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行功能。 關(guān)鍵詞:PLC;自動(dòng);手動(dòng);正反轉(zhuǎn);控制第 1 頁 共 2 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 -1 目 錄 -2 第一章 題目要求-3 一、目的-3 二、設(shè)備-3 三、內(nèi)容-3 四、控制要求-3 五、思考題 - 3 第二章 概述-4 一、PLC的控制特點(diǎn)-4 二、控制系統(tǒng)框圖-4 三、工作原理-4 四、控制要求-5 五、實(shí)習(xí)安排-5 第三章 硬件配置及程序設(shè)計(jì)-6 一、輸入輸出地址分配-6 二、輸入輸出地址及接線圖-7 三、PLC選型及硬件配置-8 四、控制流程圖-8 五、順序功能圖-10 六、梯形圖設(shè)計(jì)-11 第四章 模擬仿真與調(diào)試-20 一、STEP7-20 二、WINCC-23 三、設(shè)置本地網(wǎng)絡(luò)地址-29 四、觸摸屏設(shè)置-29 五、變頻器設(shè)置-29 六、程序下載及調(diào)試-30 第五章 思考題與總結(jié)體會(huì)-33 一、思考題-33 二、總結(jié)體會(huì)-33 附 件 電氣原理圖- -35 第 2 頁 共 3 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第一章 題目要求 一、題目 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、目的 用PLC構(gòu)成全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，掌握PLC的編程和程序調(diào)試方法。 三、設(shè)備 S7-300-PLC、計(jì)算機(jī)各一臺(tái) 四、內(nèi)容 1、全自動(dòng)洗衣機(jī)運(yùn)行框圖設(shè)計(jì)，梯形圖控制程序設(shè)計(jì)、調(diào)試并畫出I/O端子硬件接線圖 2、在HMI上顯示洗衣機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) 五、控制要求 1、按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開關(guān); 2、進(jìn)水閥門打開直到高(中、低)水位，關(guān)水; 3、2s后開始洗滌; 4、洗滌時(shí)正轉(zhuǎn)30s，停2s，然后反轉(zhuǎn)30s，停2s; 5、如此循環(huán)5次，總共320s后排水，排空后脫水30s;6、開始清洗，重復(fù)25要求，清洗兩邊; 7、清洗完成，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī); 8、若按下停車按鈕，可手動(dòng)排水(不脫水)和手動(dòng)脫水(不計(jì)數(shù))。 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 啟動(dòng)開關(guān) 洗衣機(jī)啟動(dòng)控制 停止開關(guān) 進(jìn)水閥控制 高水位選擇 正轉(zhuǎn)控制 中水位選擇 脫水控制 低水位選擇 反轉(zhuǎn)控制 排空檢測 排水控制 高水位檢測 報(bào)警控制 中水位檢測 低水位檢測 手動(dòng)排水 手動(dòng)脫水 六、思考題 1、調(diào)試程序時(shí)，各水位選擇開關(guān)及各水位檢測開關(guān)應(yīng)如何動(dòng)作? 2、如果要在控制功能中加入輕柔洗(縮短運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間、延長停頓時(shí)間)功能，程序應(yīng)如何修改, 3、如果要在控制功能中加入經(jīng)濟(jì)洗(整個(gè)洗衣周期縮短)功能，程序應(yīng)如何修改, 第 3 頁 共 4 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第二章 概述 一、PLC的控制特點(diǎn) 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(duì)工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無故障時(shí)間長。 2、使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量，形式，驅(qū)動(dòng)能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而且在需要時(shí)可以隨時(shí)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(dú)特的，多種面向廣大工程設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)知識(shí)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(dòng)態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易。 二、控制系統(tǒng)框圖 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌、排水和脫水等功能。在實(shí)現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過PLC進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機(jī)各控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，決定洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。如圖1所示，由PLC控制洗衣機(jī)各種動(dòng)作典型的系統(tǒng)控制圖: 進(jìn)水閥PLC水位開關(guān)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)排水閥圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 由圖1可知，PLC在系統(tǒng)中處于中心位置，水位開關(guān)是PLC的輸入信號(hào)控制開關(guān)、進(jìn)水閥、排水閥和電機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來決定其工作狀態(tài);電機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號(hào)來決定，而電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。洗衣機(jī)工作過程是順序控制過程，所以利用PLC作為洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)是可行的。 三、工作原理 洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗滌、排水、脫水4個(gè)過程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這4個(gè)過程分別用相應(yīng)的按鈕開關(guān)來控制。全自動(dòng)洗衣機(jī)中，這4個(gè)過程第 4 頁 共 5 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 可做到全自動(dòng)依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。全自洗衣機(jī)的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內(nèi)桶)是以同一心安放的，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作為脫水用。內(nèi)桶的周圍有許多小孔，使內(nèi)桶和外桶的水流相通，洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)通過控制系統(tǒng)將進(jìn)水電磁閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過控制系統(tǒng)將排水電磁閥打開，將水由外桶排到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤的正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，控制系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、中、低水位檢測裝置分別用來檢測高、中、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作，停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。 四、控制要求 1.自動(dòng)運(yùn)行 選擇一個(gè)設(shè)定水位(高、中、低三檔)，進(jìn)水閥打開，開始進(jìn)水，到 啟動(dòng)時(shí),達(dá)設(shè)定水位時(shí)停止進(jìn)水，開始洗滌，正轉(zhuǎn)洗滌30s，暫停2s后反轉(zhuǎn)洗滌30s，暫停2s后再正轉(zhuǎn)洗滌，如此反復(fù)5次。洗滌結(jié)束后，開始排水，當(dāng)水位下降到低水位時(shí)，進(jìn)行脫水，脫水時(shí)間為30s。這樣完成一次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過程。 經(jīng)過3次上述大循環(huán)后(第2、3次為漂洗)，進(jìn)行洗衣完成報(bào)警，報(bào)警3s后結(jié)束全過程，自動(dòng)停機(jī)。 2.手動(dòng)運(yùn)行 若按下“停止”按鈕，洗衣過程停止，即洗滌電機(jī)和脫水桶停止轉(zhuǎn)動(dòng)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合。此時(shí)可用手動(dòng)排水開關(guān)和手動(dòng)脫水開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)排水和脫水。 五、實(shí)習(xí)安排 周次星期內(nèi)容一1、安裝并熟悉西門子S7-300相關(guān)編程和組態(tài)軟件二2、熟悉實(shí)習(xí)相關(guān)內(nèi)容所用設(shè)備的操作手冊(cè)17三3、根據(jù)實(shí)習(xí)相關(guān)內(nèi)容完成相應(yīng)模塊的硬件電路連接四4、利用STEP7和WINCC軟件對(duì)連接模塊進(jìn)行編程測試五5、對(duì)實(shí)習(xí)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行理論分析一 6、對(duì)實(shí)習(xí)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)控制流程設(shè)計(jì) 二18三7、對(duì)實(shí)習(xí)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行硬件電路原理設(shè)計(jì)(主電路和PLC電路)四五8、對(duì)實(shí)習(xí)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行軟件流程設(shè)計(jì)一 9、調(diào)試 二19三10、驗(yàn)收、答辯四 11、編寫實(shí)習(xí)報(bào)告 五第 5 頁 共 6 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第三章 硬件配置及程序設(shè)計(jì) 一、輸入輸出地址分配 1、輸入地址分配表 輸入地址 對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備 M1.0 啟動(dòng)按扭 M1.1 停止按扭 M1.2 高水位選擇 M1.3 中水位選擇 M1.4 低水位選擇 M1.5 高水位檢測 M1.6 中水位檢測 M1.7 低水位檢測 M2.0 手動(dòng)排水 M2.1 手動(dòng)脫水 M2.2 排空檢測 注:因?yàn)楸敬螌?shí)習(xí)條件所限，沒有實(shí)際的輸入信號(hào)，所以輸入地址采用中間繼電器編址。 2、輸出地址分配表 輸出地址 對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備 Q0.0 進(jìn)水閥 Q0.1 排水控制 Q0.2 正轉(zhuǎn)控制 Q0.3 反轉(zhuǎn)控制 Q0.4 脫水控制 Q0.5 報(bào)警控制 3、內(nèi)部元件地址分配表 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 對(duì)應(yīng)的作用 T37 開始正轉(zhuǎn)延時(shí)2s定時(shí)器 T38 正轉(zhuǎn)30s定時(shí)器 T39 正轉(zhuǎn)結(jié)束延時(shí)2s定時(shí)器 T40 反轉(zhuǎn)30s定時(shí)器 T41 反轉(zhuǎn)結(jié)束延時(shí)2s定時(shí)器 T42 脫水30s定時(shí)器 T43 報(bào)警3s定時(shí)器 C50 正反轉(zhuǎn)循環(huán)計(jì)數(shù)器 C51 大循環(huán)計(jì)數(shù)器 第 6 頁 共 7 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 4、中間狀態(tài)I/O分配表 中間存儲(chǔ)器 對(duì)應(yīng)的作用 M0.0 啟動(dòng)狀態(tài) M0.1 停止?fàn)顟B(tài) M0.2 水位到達(dá)狀態(tài) M0.3 開始正轉(zhuǎn)延時(shí)2s條件 M0.4 正轉(zhuǎn)結(jié)束延時(shí)2s條件 M0.5 反轉(zhuǎn)結(jié)束延時(shí)2s條件 M0.6 自動(dòng)排水狀態(tài) M0.7 自動(dòng)脫水狀態(tài) 二、輸入輸出地址及接線圖 進(jìn)水閥控制 M1.0 Q0.0 啟動(dòng) M1.1 停止 排水控制 Q0.1 M1.2 高水位選擇 Q0.2 正轉(zhuǎn)控制 M1.3 中水位選擇 反轉(zhuǎn)控制 M1.4 Q0.3 低水位選擇 M1.5 Q0.4 脫水控制 高水位檢測 M1.6 中水位檢測 報(bào)警控制 Q0.5 M1.7 低水位檢測 M2.0 COM 排水 M2.1 脫水 排空檢測 M2.2 COM 圖2 輸入輸出地址及接線圖 第 7 頁 共 8 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 三、PLC選型及硬件配置 電源模塊:PS 307 5A (307-1EA01-0AA0) CPU型號(hào):CPU 315-2 PN/DP (315-2EH14-0AB0) I/O模塊:SM323 DI16/DO16 DC24V 1A 觸摸屏:SIMATIC PANEL TP 177B 6 color PN/DP 交換機(jī):SCALANCE*208 變頻器:藍(lán)海華騰 DIGITAL PNEL V5-H 四、控制流程圖 1、手動(dòng)運(yùn)行流程圖 開始 正常運(yùn)行 N 按停止按鈕 Y 洗滌電機(jī)和脫水桶停止轉(zhuǎn)動(dòng)、進(jìn)水和排水閥閉合 N 打開手動(dòng)排水 Y 排水 N 打開手動(dòng)脫水 Y 脫水 結(jié)束結(jié)束 圖3 手動(dòng)運(yùn)行流程圖 第 8 頁 共 9 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 2、自動(dòng)運(yùn)行流程圖 圖4 自動(dòng)運(yùn)行流程圖 第 9 頁 共 10 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 五、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(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖如下圖所示。 M1.3 M1.4 M1.2 M1.2 M1.3 M1.4 M1.5 M1.6 M1.7 圖5 順序功能圖 第 10 頁 共 11 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 六、梯形圖設(shè)計(jì) 1、梯形圖的特點(diǎn) 梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點(diǎn)、線圈或功能方框等構(gòu)成，梯形圖左、右的垂直線稱為左、右母線。畫梯形圖時(shí)，從左母線開始，經(jīng)過觸點(diǎn)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(diǎn)閉合可以使能量流過，直到下一個(gè)元件;觸點(diǎn)斷開將阻止能量流過。這種能量流，我們稱之為“能流”。實(shí)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(yùn)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(diǎn)、線圈和方框。 觸點(diǎn):代表邏輯控制條件。觸點(diǎn)閉合時(shí)表示能量可以流過。觸點(diǎn)分常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)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(lì)。 方框:代表某種特定功能的指令。能量流通過方框時(shí)，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(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)運(yùn)算等。 梯形圖中，每個(gè)輸出元素可以構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)。每個(gè)梯形圖網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)或多個(gè)梯級(jí)組成。 2、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(gè)繼電器線圈為一個(gè)邏輯行，即一層階梯。每一個(gè)邏輯行起于左母線，然后是觸點(diǎn)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(diǎn)，而線圈與右母線之間不能有任何點(diǎn)，應(yīng)直接連接。 (2) 一般情況下，在梯形圖中某個(gè)編號(hào)繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點(diǎn)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) 在每個(gè)邏輯行中，串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放下方，則語句增多，程序變長。 (4) 在每個(gè)邏輯行中，并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放右邊，則語句增多，程序變長。 (5) 梯形圖中，當(dāng)多個(gè)邏輯行都具有相同條件時(shí)，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(shí)，這對(duì)儲(chǔ)存容量小的PLC很有意義。 (6) 設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，輸入繼電器的觸點(diǎn)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(jì)更為合適，不易出錯(cuò)。因此，也建議盡可能用輸入設(shè)備的常開觸點(diǎn)與PLC輸入端連接。如果某些信號(hào)只能用常閉觸點(diǎn)輸入，可以按輸入設(shè)備全部常開來設(shè)計(jì)，然后將梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器觸點(diǎn)取反。 3、系統(tǒng)梯形圖 第 11 頁 共 12 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 13 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 14 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 15 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 16 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 17 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 18 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 19 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 圖6 系統(tǒng)梯形圖 第 19 頁 共 20 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 第四章 模擬仿真與調(diào)試 一、STEP 7 STEP 7是用于S7 300/400系列,自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。在設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，即可采用先硬件組態(tài)、后創(chuàng)建程序的方式，也可采用先創(chuàng)建程序、后硬件組態(tài)的方式。本次課程設(shè)計(jì)因使用的輸入和輸出程序比較多，所以我們采用的是先硬件組態(tài)、后創(chuàng)建程序的方式。 1、創(chuàng)建項(xiàng)目 通過新建項(xiàng)目向?qū)Ы㈨?xiàng)目 在SIMATIC管理器的初始界面中單擊“文件”菜單，在下拉菜單中選擇“新建項(xiàng)目向?qū)А泵?，打開如圖7所示窗口，點(diǎn)擊“預(yù)覽”，選擇CPU類型(此處為CPU 315-2 PN/DP 315-2EH14-0AB0)，如圖8所示,然后點(diǎn)擊“下一步”選擇編寫程序語言“梯形圖編程(LAD)、語句編程(STL)、功能圖塊編程(FBD)”，如圖9所示，繼續(xù)點(diǎn)擊“下一步”，填寫項(xiàng)目名稱后點(diǎn)擊“完成”，如圖10所示。 圖7新建項(xiàng)目向?qū)Т翱?圖8 CPU 設(shè)置窗口 圖9程序塊、編程語言設(shè)置窗口 圖10 項(xiàng)目名稱修改窗口 展開左邊的站點(diǎn)目錄，單擊“SIMATIC 300 Station”，在右側(cè)窗口單擊“Hardware”進(jìn)入項(xiàng)目所需硬件配置窗口，在窗口右側(cè)的硬件目錄中展開第 20 頁 共 21 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) “SIMATIC 300”目錄，在其下的“CPU-300”中選擇“CPU 315-2 PN/DP 315-2EH14-0AB0”、“SM-300”中選擇“DI16/DO16 DC24V /0.5A”、“PS-300”中選擇“PS 307 5A 307-1EA01-0AA0”并拖放到左邊對(duì)應(yīng)的表格中，如圖11所示，這樣即完成了硬件配置。 圖11 硬件配置窗口 雙擊s7-300組態(tài)里CPU 315-2PN/DP下的PN/IO，如圖12所示。 圖12 PN/IO界面 圖13 PN/IO屬性界面 點(diǎn)擊“Properties”屬性按鈕，進(jìn)入圖13界面，修改IP地址為“192.168.2.20”，并新建一個(gè)以太網(wǎng)。然后確認(rèn)，保存并編譯。 2、編輯符號(hào)表 在SIMATIC Manager窗口中選擇“Symbol”并雙擊，進(jìn)入“符號(hào)編輯器”窗口。將上述梯形圖中的符號(hào)及其地址鍵入到編輯器中，最終結(jié)果如圖14所示。 第 21 頁 共 22 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 圖14符號(hào)表 3、輸入梯形圖 在SIMATIC Manager窗口中選擇“OB1”并雙擊，進(jìn)入梯形圖編輯界面，將之前設(shè)計(jì)完成的梯形圖輸入到OB1中，然后保存，單擊“下載”按鈕，將程序下載到CPU中。輸入的梯形圖如圖6所示。 4、建立連接 在SIMATIC Manager窗口中選擇“Connections”并雙擊，進(jìn)入連接界面，如圖15所示;把s7-300和觸摸屏都連接到以太網(wǎng)上并寫好地址，s7-300地址為:192.168.2.1，如圖16所示;觸摸屏的地址要和實(shí)物的觸摸屏地址一樣，此處設(shè)第 22 頁 共 23 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 為:192.168.2.22，如圖17所示。設(shè)置完成后，點(diǎn)擊保存并編譯。 圖15 連接界面 圖16 設(shè)置s7-300的IP地址 圖17 設(shè)置觸摸屏的IP地址 二、WINCC 1、創(chuàng)建新項(xiàng)目 打開WINCC flexible 2008 SP3軟件，根據(jù)提示，點(diǎn)擊“使用項(xiàng)目向?qū)Ы⒁粋€(gè)新項(xiàng)目”，如圖18所示;然后選擇所需集成的STEP7項(xiàng)目名稱，此處關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目名稱是“洗衣機(jī)”，如圖19所示; 圖18 按照向?qū)?chuàng)建新項(xiàng)目 圖19 選擇關(guān)聯(lián)的STEP7項(xiàng)目集成 第 23 頁 共 24 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 點(diǎn)擊“確定”，“下一步”，選擇觸摸屏HMI的型號(hào)“TP 177B 6” color PN/DP”設(shè)備版本選 “1.1.4.0”，如圖20所示;連接選擇“ETHERNET”,如圖21所示; 圖20 選擇HMI型號(hào) 圖21 選擇連接類型 點(diǎn)擊“下一步”，進(jìn)入庫界面，將畫面左側(cè)框圖中的三個(gè)庫(“Button-and-switches、Faceplates、Graphics”)選中并進(jìn)行安裝，如圖22(a)、(b)所示;點(diǎn)擊“下一步”，為項(xiàng)目設(shè)置一個(gè)名稱，如圖23所示，點(diǎn)擊“完成”按鈕即可完成一個(gè)新項(xiàng)目的創(chuàng)建。 圖22(a)選擇要安裝的庫 圖22(b)庫安裝完成第 24 頁 共 25 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 圖23 為項(xiàng)目設(shè)置一個(gè)名稱 2、根據(jù)要求設(shè)置畫面 根據(jù)題目要求，本次設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)所需設(shè)置的按鈕分別是“啟動(dòng)”、“停止”、“脫水”、“排水”、“高水位選擇”、“中水位選擇”、“低水位選擇”;因?yàn)橛布l件有限，并無實(shí)際的傳感器，所以添加了一些輔助按鈕作為傳感器輸出功能使用，如“高水位到達(dá)”、“中水位到達(dá)”、“低水位到達(dá)”、“排空”。綜上，最終畫出的畫面如圖24所示。 圖24 主界面(信號(hào)輸入界面) 對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)分為“洗衣機(jī)狀態(tài)”、“水位狀態(tài)”、“排水狀態(tài)”和“電機(jī)狀態(tài)”四大類;細(xì)分如下:洗衣機(jī)狀態(tài)包括“進(jìn)水閥狀態(tài)”、“脫水狀態(tài)”、以及“報(bào)警狀態(tài)”;水位狀態(tài)包括“高水位狀態(tài)”、“中水位狀態(tài)”以及“低水位狀態(tài)”;排水狀態(tài)包括“排水狀態(tài)”以及“排空狀態(tài)”;電機(jī)狀態(tài)包括“正轉(zhuǎn)狀態(tài)”以及“反轉(zhuǎn)狀態(tài)”。對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出界面如圖25所示。 第 25 頁 共 26 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 圖25 狀態(tài)界面(信號(hào)輸出界面) 3、給畫面的按鈕和輸出指示燈關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的變量 3.1給按鈕關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的變量地址 按照設(shè)計(jì)要求，按鈕按下應(yīng)置位“1”，按鈕釋放應(yīng)復(fù)位“0”，以“啟動(dòng)”按鈕為例，雙擊按鈕，在下方的窗口中點(diǎn)擊“事件”，選擇“按下”，單擊右側(cè)表格第一欄的下拉按鈕，選擇“編輯位”中的“SetBit”置位函數(shù)，然后雙擊下一行表格，選擇所需關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)的輸入量地址“啟動(dòng)按鈕M1.0;之后選擇“釋放”，同樣的步驟選擇“ResetBit”復(fù)位函數(shù)，然后雙擊下一行表格，選擇關(guān)聯(lián)的輸入地址“啟動(dòng)按鈕M1.0”。如圖26(a)、(b)所示。 圖26(a) 給啟動(dòng)按鈕設(shè)置置位函數(shù) 第 26 頁 共 27 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 圖26(b)給啟動(dòng)按鈕設(shè)置復(fù)位函數(shù) 因本設(shè)計(jì)中涉及兩個(gè)畫面，所以仿真時(shí)不可避免的會(huì)有畫面之間的切換，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，我加入了畫面切換按鈕，畫面切換按鈕所對(duì)應(yīng)的函數(shù)為“ActivateScreen”，設(shè)置過程與置位復(fù)位函數(shù)一致，設(shè)置過程如圖27所示。 圖27 畫面切換函數(shù)設(shè)置 3.2給輸出指示燈關(guān)聯(lián)相應(yīng)的變化量地址 選中所需設(shè)置的指示燈，在下方的窗口中選擇“動(dòng)畫”?“外觀”，然后單擊右側(cè)的變量下拉按鈕，選擇對(duì)應(yīng)的變量地址進(jìn)行關(guān)聯(lián)，類型選擇“位”，右側(cè)的表格可以設(shè)置燈在值為“0”或“1”時(shí)所呈現(xiàn)的顏色以及是否閃爍，設(shè)置過程如圖28所示。 第 27 頁 共 28 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 圖28 進(jìn)水閥輸出顯示設(shè)置 4、變量設(shè)置 給所有的按鈕以及輸出指示燈關(guān)聯(lián)好變量之后，雙擊左側(cè)菜單欄中的“變量”，進(jìn)入如圖29所示的界面。檢查變量名稱與地址是否對(duì)應(yīng)連接S7-300。 圖29 變量設(shè)置界面 5,、做好觸摸屏和s7-300的連接，如圖30所示。 第 28 頁 共 29 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 圖30 連接界面 三、設(shè)置本地網(wǎng)絡(luò)地址 單擊“打開網(wǎng)絡(luò)與共享中心”,單擊“本地連接”，選擇“屬性”，在屬性窗口中選擇“Internet 協(xié)議版本 4(TCP/IPv4)”,就可以修改本地網(wǎng)絡(luò)地址了。如圖31所示。 圖31 設(shè)置本地IP地址 四、觸摸屏設(shè)置 在觸摸屏界面雙擊“Control Panel”進(jìn)入控制面板界面，雙擊“Transfer”進(jìn)入傳輸設(shè)置界面，在“Channel2”中選擇“Ethernet”并選擇使能該通道，然后單擊“Advanced”，在彈出的畫面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備列表中選擇“SMSC100FD1:Onboard LAN Ethernet Driver”，并點(diǎn)擊“Properties”按鈕。 進(jìn)入IP Address設(shè)置對(duì)話框，單擊選擇“Specify an IP address”，輸入觸摸屏的IP地址192.168.2.22(改地址與下載計(jì)算機(jī)的IP地址必須在同一網(wǎng)段)，子網(wǎng)掩碼使用:255.255.255.0(子網(wǎng)掩碼必須同下載計(jì)算機(jī)的子網(wǎng)掩碼一致)，其他不用設(shè)定，按“OK”鍵返回控制面板中。 雙擊”Communication”圖標(biāo)，進(jìn)入到Device Name設(shè)置界面中，修改Device name，注意在整體控制系統(tǒng)中，Device name應(yīng)當(dāng)唯一，若系統(tǒng)中只有一臺(tái)面板，則可以使用默認(rèn)設(shè)備名，不必修改。切勿使用特殊符號(hào)。 點(diǎn)擊OK鍵退出“System Properties”設(shè)置，再次進(jìn)入控制面板中，雙擊“OP”圖標(biāo)，進(jìn)入Device表單，單擊“Reboot”按鈕，重新啟動(dòng)面板設(shè)備，使所設(shè)置的參數(shù)生效，也可進(jìn)行斷電后重新上電。 五、變頻器設(shè)置 第 29 頁 共 30 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 此次課程設(shè)計(jì)采用的變頻器是藍(lán)海華騰 V5-H變頻器，作用是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，根據(jù)接線，變頻器的X1和X2端子與CPU的正反轉(zhuǎn)輸出接口相接，為了實(shí)現(xiàn)變頻器的正反轉(zhuǎn)，將變頻器的參數(shù)設(shè)置如下，P0.06的參數(shù)設(shè)置為1，即通過端子作為運(yùn)行給定方式;P5.00的參數(shù)設(shè)置為2，即控制電機(jī)正轉(zhuǎn);P5.01的參數(shù)設(shè)置為3，即控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。 六、下載與調(diào)試 1、下載 下載所做的畫面:單擊“項(xiàng)目”?“傳送”?“傳送設(shè)置”，如圖32所示。 圖32傳輸 設(shè)置以太網(wǎng)IP地址，如圖33所示。(注:此處地址應(yīng)為觸摸屏的地址192.168.2.22，不能設(shè)置錯(cuò)) 第 30 頁 共 31 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 圖33 設(shè)置以太網(wǎng)通訊地址 單擊“傳送”(如果不能下載，那有可能要OS更新:“單擊項(xiàng)目”?“傳送”?“傳送設(shè)置”?“OS更新”進(jìn)行更新。如果還不能下載則可能PG/PC設(shè)置的問題:在s7-300的“菜單”?“選項(xiàng)”?“設(shè)置PG/PC接口”)。 電腦的本地的網(wǎng)絡(luò)地址要與觸摸屏不同，而且要在觸摸屏地址同一段址段。本設(shè)計(jì)中觸摸屏地址為:192.168.2.22，本地網(wǎng)絡(luò)地址為:192.168.2.20。 2、調(diào)試(操作步驟) 傳輸完成后，觸摸屏上即顯示W(wǎng)INCC上畫出的畫面，此時(shí)將CPU撥到“RUN”，即可在觸摸屏上進(jìn)行全自動(dòng)洗衣機(jī)的仿真了。在主界面中，按下“啟動(dòng)”按鈕，在水位選擇(高、中、低三檔)中選擇一個(gè)檔位，單擊右下角的“狀態(tài)監(jiān)控”按鈕，即可以在“狀態(tài)界面”中看見“進(jìn)水閥指示燈“亮，即表示此時(shí)洗衣機(jī)正在進(jìn)行進(jìn)水動(dòng)作，此時(shí)返回主界面，單擊對(duì)應(yīng)的水位到達(dá)按鈕，在狀態(tài)界面可以看到，對(duì)應(yīng)的水位到達(dá)指示燈亮2s之后，電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈亮，同時(shí)，三相電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，30s后，正轉(zhuǎn)停止2s，然后反轉(zhuǎn)開始，反轉(zhuǎn)指示燈亮，電機(jī)隨即開始反轉(zhuǎn)，30s后，反轉(zhuǎn)停止，2s后，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，如此循環(huán)5次之后，洗衣機(jī)開始排水，同時(shí)排水指示燈亮，在主界面按下“排空”按鈕即表示，此時(shí)洗衣機(jī)中的水已經(jīng)排空，洗衣機(jī)隨即進(jìn)入脫水狀態(tài)。同時(shí)脫水指示燈亮，30s后，洗衣機(jī)開始進(jìn)水，進(jìn)行第二次洗滌，如此循環(huán)3次，即可完成洗滌動(dòng)作，最后一次脫水結(jié)束后，洗衣機(jī)的報(bào)警指示燈亮，報(bào)警3s后，燈滅，表示一輪洗衣動(dòng)作完成。 實(shí)際運(yùn)行圖如3438 所示。 圖34 主界面 圖35 狀態(tài)界面 第 31 頁 共 32 頁 基于S7-300的全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 圖36 洗衣機(jī)正轉(zhuǎn) 圖37 洗衣機(jī)反轉(zhuǎn) 圖38 洗衣完成報(bào)警 第 32 頁 共 33 頁 基于S7-3