網(wǎng)絡(luò)集成與自動(dòng)化論文智能洗衣機(jī)系統(tǒng)控制及監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

1、網(wǎng)絡(luò)集成與自動(dòng)化論文學(xué) 院：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院題 目：智能洗衣機(jī)系統(tǒng)控制及監(jiān)控界面設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化123班學(xué) 號(hào)：27號(hào)學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師： 2015年6月3號(hào)摘要本系統(tǒng)就是基于西門(mén)子s7-300，實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的自動(dòng)控制和手動(dòng)控制相結(jié)合的，充分發(fā)揮西門(mén)子s7-300在編程上面的優(yōu)點(diǎn)（簡(jiǎn)單，易懂，易操作），在控制洗衣機(jī)的方面，我們可以很容易的實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)各個(gè)功能的控制，操作。自動(dòng)化洗衣機(jī)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，在自動(dòng)狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)在無(wú)人操作自動(dòng)實(shí)現(xiàn)上水，洗滌，排水，脫水，再上水，再洗滌，再排水，再脫水最后停止運(yùn)行，顯示洗衣完成標(biāo)志。在手動(dòng)狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)在人的操作按照主人意見(jiàn)工作，最終實(shí)現(xiàn)洗

2、衣的過(guò)程。關(guān)鍵詞：自動(dòng)洗衣機(jī)；plc；wincc flexible界面監(jiān)控，mpi。abstractthis system is based on siemens s7-300, realize the automatic control of the washing machine and the combination of manual control, give full play to the siemens s7-300 in programming the above advantages, simple, and easy to understand, easy to oper

3、ate, in terms of control of the washing machine, washing machine we can easily realize the various functions of control and operation. automatic washing machine is divided into two types of manual and automatic mode, in the automatic state, can be achieved in unmanned automatic water, washing, drain

4、ing, dehydration, again water, wash again, drainage, dehydration finally stop running again, show laundry done. in manual mode, can realize in the operations in accordance with the master work, finally realizes the laundry process.key words: automatic washing machines; plc; wincc flexible monitoring

5、 interface, the mpi.目錄第一章緒論31.1 網(wǎng)絡(luò)集成31.2 plc-s7-30031.3 wincc flexible4第二章設(shè)計(jì)目的42.1 設(shè)計(jì)目的4第三章設(shè)計(jì)方案53.1 設(shè)計(jì)介紹53.2 功能模式6第四章設(shè)計(jì)步驟84.1 s-7硬件組態(tài)84.1.1 建立工程84.1.2 硬件組態(tài)84.1.3 建立連接94.1.4 ob1編程104.1.5 編程仿真154.2 wincc flexible畫(huà)面組態(tài)：164.2.1 建立工程項(xiàng)目：164.2.2 選擇型號(hào)164.2.3 建立連接174.2.4建立變量表184.2.5組態(tài)畫(huà)面184.2.6下載調(diào)試19第五章組態(tài)界面的實(shí)現(xiàn)

6、205.1 自動(dòng)狀態(tài)205.2 手動(dòng)狀態(tài)20致謝：21參考文獻(xiàn)：22第一章緒論1.1 網(wǎng)絡(luò)集成網(wǎng)絡(luò)集成是基于mpi（多點(diǎn)接口（multipointinterface）網(wǎng)絡(luò)的通信，mpi是多點(diǎn)接口(multi point interface)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的用于plc之間通訊的保密的協(xié)議。mpi通訊是當(dāng)通信速率要求不高、通信數(shù)據(jù)量不大時(shí)，可以采用的一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的通訊方式。mpi通信可使用plc s7-200/300/400、操作面板tp/op及上位機(jī)mpi/profibus通信卡。1.2 plc-s7-300plc-s7-300是該試驗(yàn)的主要硬件，s7-300是德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)的可編

7、程序控制器(plc)系列產(chǎn)品之一。其模塊化結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及性?xún)r(jià)比高、電磁兼容性強(qiáng)，使其在廣泛的工業(yè)控制領(lǐng)域中，成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的解決方案。plc采用循環(huán)執(zhí)行用戶(hù)程序的方式。ob1 是用于循環(huán)處理的組織塊，它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。在起動(dòng)完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用ob1，在ob1 中可以調(diào)用其它邏輯塊(fb, sfb, fc 或sfc)。循環(huán)程序處理過(guò)程可以被某些事件中斷。在循環(huán)程序處理過(guò)程中，cpu 并不直接訪(fǎng)問(wèn)i/o模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪(fǎng)問(wèn)cpu 內(nèi)部的輸入/輸出過(guò)程映像區(qū)。1.3 wincc flexiblewincc flexib

8、le作為組態(tài)人機(jī)交互界面，可以很好實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程控制的實(shí)時(shí)監(jiān)控，所以本次試驗(yàn)就是運(yùn)用wincc flexible組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的監(jiān)控。wincc flexible，德國(guó)西門(mén)子（siemens）公司工業(yè)全集成自動(dòng)化（tia）的子產(chǎn)品，是一款面向機(jī)器的自動(dòng)化概念的hmi軟件。wincc flexible 用于組態(tài)用戶(hù)界面以操作和監(jiān)視機(jī)器與設(shè)備，提供了對(duì)面向解決方案概念的組態(tài)任務(wù)的支持。wincc flexible與wincc十分類(lèi)似，都是組態(tài)軟件，而前者基于觸摸屏，后者基于工控機(jī)。第二章設(shè)計(jì)目的2.1 設(shè)計(jì)目的從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項(xiàng)勞動(dòng)并不像田園詩(shī)描繪的

9、那樣充滿(mǎn)樂(lè)趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是辛苦勞累。1874年，“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)美國(guó)人比爾布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國(guó)又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動(dòng)力開(kāi)始取代人力。之后，水力洗衣機(jī)，內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1911年，美國(guó)試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)，標(biāo)志著人類(lèi)家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開(kāi)端。70年代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)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(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)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(jī)。社會(huì)在高速發(fā)展，人們對(duì)生活水平也在不斷的提高，人們的生活壓力也

10、在不斷地提高，工作壓力大，所以人們需要有更多的時(shí)間留下來(lái)給自己工作，不愿意在自己的家務(wù)上面浪費(fèi)太長(zhǎng)時(shí)間，因此我就有了這樣的一個(gè)想法，及時(shí)實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的智能化，雖然在市面上有很多很多的自動(dòng)化洗衣機(jī)，但是我還是想用自己的勞動(dòng)，自己所學(xué)習(xí)到的知識(shí)制作一個(gè)屬于自己的自動(dòng)化洗衣機(jī)。運(yùn)用s7-300與wincc flexible相結(jié)合在仿真狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的自動(dòng)化控制。全自動(dòng)洗衣機(jī)其特點(diǎn)是能自動(dòng)完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作。這類(lèi)洗衣機(jī)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(jì)好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行器件動(dòng)作，整個(gè)洗衣過(guò)程自動(dòng)完成。這樣對(duì)于人們?nèi)粘Ｉ?/p>

11、活很是重要，時(shí)間利用大大增加，自由時(shí)間也會(huì)增加，我們可以用這些節(jié)省下來(lái)的時(shí)間來(lái)干我們自己想干而沒(méi)有時(shí)間干的事情，提高我們生活質(zhì)量。第三章設(shè)計(jì)方案3.1 設(shè)計(jì)介紹利用西門(mén)子s7-300，先對(duì)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)編程，讓程序可以在s7-300上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)所要求的所有功能，在編程過(guò)程中對(duì)程序一遍一遍的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)一次又一次的錯(cuò)誤，在改正的基礎(chǔ)上更加完善程序。之后在wincc flexible組態(tài)軟件上對(duì)仿真的項(xiàng)目進(jìn)行組態(tài)，關(guān)聯(lián)到每一個(gè)變量，對(duì)每一個(gè)畫(huà)面進(jìn)行優(yōu)化。在畫(huà)面上盡量要設(shè)計(jì)的好看，并且與實(shí)際模型相似，而且要反映智能洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。下載，將wincc flexible上的組態(tài)下載到plc上，將wincc f

12、lexible與s7-300關(guān)練在一起。利用wincc flexible仿真。觀(guān)看仿真現(xiàn)象是否與自己所期望的現(xiàn)象相同，如果不同，檢查自己在設(shè)計(jì)過(guò)程中有什么過(guò)程會(huì)有錯(cuò)誤，自己設(shè)計(jì)的變量是否關(guān)聯(lián)到s7-300中的變量，觀(guān)察自己的設(shè)置的s7-300的地址是否與硬件上的地址一致。自動(dòng)化洗衣機(jī)關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)洗衣的自動(dòng)化，但是在自動(dòng)化的同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)人工控制，人們可以在手動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的控制。3.2 功能模式自動(dòng)化洗衣機(jī)分為兩種模式：mode（1）：自動(dòng)狀態(tài)在洗衣機(jī)開(kāi)機(jī)之后，按下自動(dòng)按鈕，洗衣機(jī)就進(jìn)入自動(dòng)洗衣?tīng)顟B(tài)，我們還需要按下開(kāi)始按鈕，洗衣機(jī)就開(kāi)始了工作，自動(dòng)上水正轉(zhuǎn)5s反轉(zhuǎn)5s正轉(zhuǎn)5s反轉(zhuǎn)5s正轉(zhuǎn)5

13、s反轉(zhuǎn)5s排水脫水自動(dòng)上水正轉(zhuǎn)5s反轉(zhuǎn)5s正轉(zhuǎn)5s反轉(zhuǎn)5s正轉(zhuǎn)5s反轉(zhuǎn)5s排水脫水自動(dòng)上水正轉(zhuǎn)5s反轉(zhuǎn)5s正轉(zhuǎn)5s反轉(zhuǎn)5s正轉(zhuǎn)5s反轉(zhuǎn)5s排水脫水洗衣完成整個(gè)過(guò)程全部都在無(wú)人狀態(tài)下自動(dòng)完成，不需要人工再做任何干擾，直到洗衣完成，大大的節(jié)省了人們?cè)谙匆律厦嫠速M(fèi)掉的時(shí)間，最大的提高人們的工作效率，讓人們?cè)谧杂煽鞓?lè)中完成自己的家務(wù)。具體工作流程請(qǐng)看下面流程圖：開(kāi)始上水正轉(zhuǎn)3次反轉(zhuǎn)3次排水脫水完成自動(dòng)狀態(tài)下可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間的最大化利用，人們?cè)谙匆碌耐瑫r(shí)可以干其他自己沒(méi)有做完的工作。這在當(dāng)今社會(huì)很重要，人們生活壓力這么大，需要對(duì)自己有限的時(shí)間最大化利用。mode（2）：手動(dòng)狀態(tài)洗衣機(jī)上電之后按下手動(dòng)按鈕，

14、洗衣機(jī)就進(jìn)入了手動(dòng)狀態(tài)，但是洗衣機(jī)不會(huì)立即工作，只有再按下開(kāi)始按鈕洗衣機(jī)才開(kāi)始工作，洗衣機(jī)開(kāi)始洗滌，只有主人關(guān)閉洗滌按鈕洗衣機(jī)才停止洗滌，這種功能就是為了一些污漬比較多的衣服設(shè)計(jì)，在衣服上污漬比較多的時(shí)候只有多一點(diǎn)時(shí)間的洗滌才可以實(shí)現(xiàn)把衣物上的污漬洗滌干凈。之后按下排水，開(kāi)始排水，按下脫水，開(kāi)始脫水，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)人工控制，人們按照自己的時(shí)間情況來(lái)安排自己的洗滌時(shí)間，可以更好的實(shí)現(xiàn)衣物等的洗滌功能。第四章設(shè)計(jì)步驟4.1s-7硬件組態(tài)4.1.1 建立工程4.1.2 硬件組態(tài)插入一個(gè)站點(diǎn)，對(duì)站點(diǎn)中的siemens 300進(jìn)行硬件組態(tài)，建立一個(gè)空軌道，插入cpu 314c-2 pn/dp，如果在顯示工作

15、中，有硬件支持的情況下，我們進(jìn)行硬件組態(tài)的時(shí)候一定要注意，我們所用的西門(mén)子的產(chǎn)品沒(méi)有個(gè)產(chǎn)品都有一個(gè)唯一的標(biāo)號(hào)，我們進(jìn)行組態(tài)的時(shí)候也一定要嚴(yán)格按照產(chǎn)品上的編號(hào)進(jìn)行組態(tài)不能有一點(diǎn)錯(cuò)誤，不然就無(wú)法與s7進(jìn)行通信，這樣一來(lái)自己的編程也就沒(méi)有了用處。自己所選的訂單號(hào)為6es7314-6eh04-0ab0：4.1.3 建立連接對(duì)cpu設(shè)定一個(gè)ip，進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，設(shè)置的ip地址為192.168.0.1，在現(xiàn)實(shí)工程中也要注意，電腦本身自帶的ip地址一定不能與s7的ip地址相同，但是必須在一個(gè)段位：4.1.4 ob1編程在ob1中對(duì)主程序編程，s7 cpu啟動(dòng)完成后，操作系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行ob1，ob1執(zhí)行完成后，操作系

16、統(tǒng)再次啟動(dòng)ob1。在這個(gè)程序中我只用到的ob1模塊，其他模塊沒(méi)有用到，在ob1中可以調(diào)用fb、sfb、fc、sfc等用戶(hù)程序使其循環(huán)執(zhí)行。用梯形圖進(jìn)行編程，梯形圖在s7中運(yùn)用最廣泛，最實(shí)用，最簡(jiǎn)單的編程方式，ob1中編程如下：手動(dòng)模式下的梯形圖：自動(dòng)模式狀態(tài)：4.1.5 編程仿真在仿真模式下，對(duì)實(shí)驗(yàn)的梯形圖進(jìn)行檢驗(yàn)， 觀(guān)察是否可以實(shí)現(xiàn)所要求的所有功能：手動(dòng)模式下驗(yàn)證：自動(dòng)模式下驗(yàn)證：4.2 wincc flexible畫(huà)面組態(tài)：4.2.1 建立工程項(xiàng)目：4.2.2 選擇型號(hào)之后選擇型號(hào)multi panels/170/mp 177 6 touch，之所以選擇這個(gè)型號(hào)就是看中它的大屏，在現(xiàn)實(shí)中我

17、們選擇型號(hào)的時(shí)候一定要注意我們所用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備上有特有的型號(hào)，每一個(gè)設(shè)備型號(hào)都在本設(shè)備的背面，版本就選擇最高版本就可以，否則將無(wú)法與設(shè)備連接。4.2.3 建立連接與s7-300建立連接。將wincc flexible與s7-300建立連接，選擇wincc flexible上的鏈接，在名稱(chēng)的空白地方雙擊，就會(huì)自動(dòng)建立一個(gè)與s7-300自動(dòng)的鏈接畫(huà)面，用mpi進(jìn)行通信，觸摸屏地址為1，s7-300的站點(diǎn)地址為2.用mpi網(wǎng)絡(luò)讓觸摸屏與s7-300進(jìn)行通信。如果是在現(xiàn)實(shí)中，我們還需要給觸摸屏設(shè)置一個(gè)ip，s7-300也需要一個(gè)特有的ip地址，注意電腦ip，觸摸屏ip，s7-300的ip不能相同，但是必

18、須在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，否則將無(wú)法通信，下載。4.2.4建立變量表wincc flexible已經(jīng)與s7-300建立了鏈接，雙擊名稱(chēng)下面的空白面，可以建立變量，這個(gè)變量是與s7-300相連接的變量，也可以設(shè)置內(nèi)部變量，wincc flexible內(nèi)部自身帶的變量，之后修改數(shù)據(jù)類(lèi)型為bool型，地址設(shè)置為s7-300內(nèi)部的變量，采樣周期為1s，之后的以相同的方式建立各個(gè)變量。4.2.5組態(tài)畫(huà)面對(duì)畫(huà)面1，與畫(huà)面2進(jìn)行組態(tài)，畫(huà)面1設(shè)置為進(jìn)入系統(tǒng)畫(huà)面，畫(huà)面2設(shè)置為系統(tǒng)畫(huà)面，在花面2中建立一個(gè)洗衣機(jī)，進(jìn)水管，排水管，正轉(zhuǎn)指示燈，反轉(zhuǎn)指示燈，進(jìn)水指示燈，排水指示燈，洗滌完成指示燈，自動(dòng)指示燈，手動(dòng)指示燈。還要建立按鍵，自動(dòng)狀態(tài)，手動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)水按鍵，排水按鍵，開(kāi)始按鍵，脫水按鍵，退出系統(tǒng)按鍵。之后就是讓各個(gè)按鍵，指示燈與建立的變量鏈接，變量都設(shè)置為位。4.2.6下載調(diào)試我們先在項(xiàng)目欄中生成按鈕中單擊生成，將對(duì)組態(tài)畫(huà)面進(jìn)行編程，檢查錯(cuò)誤，之后點(diǎn)擊使用仿真器啟動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，系統(tǒng)將會(huì)模擬運(yùn)行，如果實(shí)在現(xiàn)實(shí)中，我們有硬件的情況下，我們只需要點(diǎn)擊下載，將自己組態(tài)好的畫(huà)面下載到觸摸屏中