全自動(dòng)洗衣機(jī)梯形圖控制程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、 現(xiàn)代控制技術(shù)及PLC控制課程設(shè)計(jì)姓 名 學(xué) 號(hào) 2010 班 級(jí) 機(jī)電 班 專 業(yè) 機(jī)械電子工程 院 別 機(jī)械工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 2013年7月5日目錄1引言 32全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制的控制要求 32.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作流程和工作原理 3 2.2洗衣機(jī)控制要求 4 3全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置 4 3.1控制系統(tǒng)硬件接線圖 5 3.2模塊功能概述 6 4全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試 6 4.1編程軟件 6 4.2程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置 7 5全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)程序 8 5.1系統(tǒng)資源分配 8 5.2源程序 9 6 總程序 177 結(jié)束語(yǔ) 21

2、 8參考文獻(xiàn) 221 引言 隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動(dòng)控制系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活，以PLC為核心的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)就是其中之一。同時(shí)也標(biāo)志了自動(dòng)控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時(shí)代的一員。它實(shí)用性強(qiáng)，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，使人們相信這是科技進(jìn)步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時(shí)代的發(fā)展將改變?nèi)祟惖纳?，將加快科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，PLC在現(xiàn)代工業(yè)中的作用將更加突出。隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化越來越多的工廠設(shè)備采用PLC，變頻器，人機(jī)界面自動(dòng)化器件來控制，因此自動(dòng)化程度越來越高。電器控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，

3、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展的。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，要求整個(gè)工藝生產(chǎn)過程全盤自動(dòng)化，這就離不開控制系統(tǒng)。而設(shè)計(jì)、生產(chǎn)全自動(dòng)洗衣機(jī)無(wú)疑是為了方便大家的生活，提高大家的生活水平。洗衣服是生活中必不可少的事情，全自動(dòng)洗衣機(jī)的出現(xiàn)大大減少了人們洗衣服的時(shí)間，降低了洗衣的勞動(dòng)強(qiáng)度，以至于八九歲的小孩都可以在很短的時(shí)間里對(duì)大量的衣物進(jìn)行清洗。全自動(dòng)洗衣機(jī)利用PLC對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)全自動(dòng)化。一經(jīng)設(shè)置完成，便可以完成對(duì)衣物的洗滌、漂洗和甩干等工作。2全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制的控制要求2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作流程和工作原理2.1.1

4、全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)全自動(dòng)洗衣機(jī)主要部分有進(jìn)水口、啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、控制器、排水按鈕、高水位控制開關(guān)、低水位控制開關(guān)、內(nèi)桶、外桶、波潘、排水口及洗滌電機(jī)等構(gòu)成。2.1.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作流程全自動(dòng)洗衣機(jī)的單循環(huán)工作流程示意圖如圖1所示。開始 進(jìn)水洗滌排水脫水結(jié)束 圖1全自動(dòng)洗衣機(jī)的單循環(huán)工作流程示意圖2.1.3全自動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。 脫水時(shí)，由脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。 洗滌完成由蜂鳴器報(bào)警。2.2洗衣機(jī)控制要求2.2.1.全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求:

5、（1） 按下啟動(dòng)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(shí)，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），清洗兩遍（6） 清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)（7） 若按下停車按扭，可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)）輸入地址：輸出地址：?jiǎn)?dòng)按鈕 I0.0啟動(dòng)指令Q0.0停止按鈕I0.1進(jìn)水閥控制繼電器Q0.1高水位按鈕I0.2電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)及脫水繼電器Q0.2中水位按鈕I0.3電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器Q0.3低水位按鈕I0.4排水閥控制繼電器Q0.4排空檢測(cè)開關(guān)I

6、0.5 報(bào)警蜂鳴器Q0.5高水位檢測(cè)開關(guān)I0.6高水位指示燈Q0.6中水位檢測(cè)開關(guān)I0.7中水位指示燈Q0.7低水位檢測(cè)開關(guān)I1.0低水位指示燈Q1.0手動(dòng)排水按鈕I1.1手動(dòng)脫水按鈕I1.23全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置3.1控制系統(tǒng)硬件接線圖3.1.1控制系統(tǒng)硬件接線圖全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)硬件接線示意圖如圖2所示。 圖2全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)硬件接線示意圖3.1.2 PLC外形圖全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)選擇西門子公司的S7-200系列PLC作為控制單元，如圖3所示為所選PLC外形圖。 圖3 PLC外形圖3.1.3I/O地址分配由于S7-200 224 CPU模塊有14點(diǎn)數(shù)字量輸

7、入，10點(diǎn)數(shù)字量輸出，所以不需要再增加擴(kuò)展模塊。模塊上的輸入端對(duì)應(yīng)的輸入地址是I0.0I1.2，輸出端對(duì)應(yīng)的輸出地址是Q0.0Q1.03.2模塊功能概述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(dòng)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。4全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試4.1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。4.2程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置4.2.1流程圖正常運(yùn)行流程圖正常運(yùn)行流程圖如圖4所示。流程圖描述: 按下啟動(dòng)按扭,開始進(jìn)水;進(jìn)水到規(guī)定

8、高度,使水位開關(guān)接通,實(shí)現(xiàn)洗滌正轉(zhuǎn),并停止進(jìn)水, 2秒后開始洗滌,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(shí),排空檢測(cè)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(dòng)作 重復(fù)上述過程2次,報(bào)警3秒并停機(jī)。起動(dòng)脫水2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報(bào)警3秒停機(jī) 圖4 正常運(yùn)行的流程圖4.2.2.程序的構(gòu)成在自動(dòng)方式下，PLC將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置

9、好的程序和參數(shù)（用于全自動(dòng)洗衣機(jī)一切都工作正常的情況下）。4.2.3.程序的下載、安裝和調(diào)試將各個(gè)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(dòng)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(dòng)洗衣機(jī)程序，即可在線調(diào)試。5全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)程序5.1系統(tǒng)資源分配5.1.1 數(shù)字量輸入部分全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)、停止、高水位、中水位、低水位、手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水按鈕以及高水位、中水位、低水位和排空檢測(cè)開關(guān)共11個(gè)輸入點(diǎn)。具體的輸入分配如表1所示

10、。 表1 輸入地址分配名稱符號(hào)地址啟動(dòng)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(cè)開關(guān)BG1I0.5高水位檢測(cè)開關(guān)BG2I0.6中水位檢測(cè)開關(guān)BG3I0.7低水位檢測(cè)開關(guān)BG4I1.0手動(dòng)排水按鈕SB6I1.1手動(dòng)脫水按鈕SB7I1.25.1.2 數(shù)字量輸出部分全自動(dòng)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(dòng)機(jī)、蜂鳴器、指示燈等。具體的輸出分配如表2所示。表2 輸出地址分配名稱符號(hào)地址啟動(dòng)指令J1Q0.0進(jìn)水閥控制繼電器J2Q0.1電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)及脫水繼電器J3Q0.2電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器J4Q0.3排

11、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HL3Q1.05.1.3 定時(shí)器部分具體的定時(shí)器分配如表3所示。表3 定時(shí)器分配定時(shí)器功能T37延時(shí)2秒開始洗滌T38洗滌正轉(zhuǎn)定時(shí)30秒T39洗滌反轉(zhuǎn)定時(shí)30秒T40脫水定時(shí)30秒T41報(bào)警定時(shí)3秒T42正轉(zhuǎn)后暫停2秒T43反轉(zhuǎn)后暫停2秒5.1.4 計(jì)數(shù)器部分具體的計(jì)數(shù)器分配如表4所示。表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)2次5.2源程序5.2.1 啟動(dòng)全自動(dòng)洗衣機(jī)Q0.0是啟動(dòng)輸出，M0.1是啟動(dòng)輔助繼電器，當(dāng)洗衣機(jī)的啟動(dòng)按鈕按下時(shí)，Q0.0和M0.1得

12、電。它的指令程序?yàn)椋篘etwork 1 開始洗滌LD I0.0O M0.1AN C2AN I0.1= M0.1= Q0.0 所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖5所示圖5 啟動(dòng)指令梯形圖5.2.2 進(jìn)水閥控制洗衣機(jī)啟動(dòng)后，再按下水位選擇開關(guān)，進(jìn)水電磁閥得電，洗衣機(jī)開始進(jìn)水。當(dāng)所選擇水位的限位開關(guān)動(dòng)作后,進(jìn)水電磁閥釋放，洗衣機(jī)停止進(jìn)水。它的指令程序?yàn)椋篘etwork 2 進(jìn)水閥控制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 4

13、LD Q0.1EDTON T37, +20Network 5LD T37O M0.2AN C1A M0.1= M0.2所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖6所示 圖6進(jìn)水閥控制梯形圖5.2.3洗滌控制當(dāng)進(jìn)水電磁閥釋放2秒后，洗衣機(jī)開始洗滌。洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒，如此循環(huán)5次，總共320秒。它的指令程序?yàn)椋篘etwork 6 正轉(zhuǎn)及脫水控制LD M0.2AN T38AN Q0.3A M0.1LD I0.5AN T40AN Q0.3A M0.1OLDLD I1.2AN M0.1OLD= Q0.2Network 7LD M0.2AN T39TON T38, +30

14、0Network 8 反轉(zhuǎn)控制LD T38AN T39AN I0.5A M0.1= Q0.3Network 9LD Q0.3TON T39, +300Network 10LD T39EDLD T40EDCTU C1, +5所對(duì)應(yīng)的梯形圖如7所示圖7洗滌控制梯形圖5.2.4 出水閥控制當(dāng)洗滌循環(huán)5次結(jié)束后，排水電磁閥得電，洗衣機(jī)開始排水。它的指令程序?yàn)椋篘etwork 11 出水閥控制LD C1LD I1.1AN M0.1OLD= Q0.4所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖8所示圖8出水閥控制梯形圖5.2.5 脫水計(jì)時(shí)當(dāng)排空檢測(cè)限位開關(guān)動(dòng)作后，開始30秒脫水。它的指令程序?yàn)椋篘etwork 12 脫水計(jì)時(shí)LD

15、I0.5TON T40, +300所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖9所示圖9脫水計(jì)時(shí)梯形圖5.2.6 清洗和漂洗計(jì)數(shù)脫水結(jié)束后，洗衣機(jī)開始清洗，開始進(jìn)水直到選擇的水位，2秒鐘后開始清洗。清洗時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒。循環(huán)5次后，開始排水，排空后脫水30秒。一共清洗2遍。它的指令程序?yàn)椋篘etwork 13 清洗和漂洗計(jì)數(shù)LD M0.2EDLDN M0.1CTU C2, +3所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖10所示 圖10清洗和漂洗計(jì)數(shù)梯形圖5.2.7 報(bào)警輸出清洗完成后，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)。它的指令程序?yàn)椋篘etwork 14 報(bào)警輸出LD M0.1TOF T41, +30Network 15 LD

16、N M0.1A T41= Q0.5所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖11所示圖11報(bào)警輸出梯形圖5.2.8 水位指示顯示全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位。它的指令程序?yàn)椋篘etwork 16 水位指示LD I0.6= Q0.6Network 17 LD I0.7= Q0.7Network 18LD I1.0= Q1.0所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖12所示圖12水位指示梯形圖6 總程序LD I0.0O M0.1AN C2AN I0.1= M0.1= Q0.0LD M0.1EULD I0.5EUOLDO M0.3AN M0.2= M0.3LD I0.2AN I0.6LD I0.3AN I0.7OLDLD I0.4AN I1.0OLDA

17、M0.3AN Q0.4= Q0.1LD Q0.1EDTON T37, 20LD T37O M0.2AN C1A M0.1= M0.2LD M0.2AN T38AN Q0.3LD I0.5AN T40AN Q0.3A M0.1OLDLD I1.2AN M0.1OLD= Q0.2LD M0.2AN T39TON T38, 300LD T38TON T42, 20LD T42AN T39AN I0.5A M0.1= Q0.3LD Q0.3TON T39, 300LD T39TON T43, 20LD T39EDLD T40EDCTU C1, 5LD C1LD I1.1AN M0.1OLD= Q0.4

18、LD I0.5AN T40TON T40, 300LD M0.2EDLDN M0.1CTU C2, 3LD M0.1TOF T41, 30LDN M0.1A T41= Q0.5LD I0.6= Q0.6LD I0.7= Q0.7LD I1.0= Q1.06 結(jié)束語(yǔ) 為期五天的“現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)”即將結(jié)束，五天來，我利用所學(xué)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)的基本知識(shí)，認(rèn)真查閱相關(guān)資料，并在同學(xué)們的幫助下，完成了“全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)和調(diào)試”的課程設(shè)計(jì)。使用PLC實(shí)現(xiàn)控制為現(xiàn)代工業(yè)控制的生產(chǎn)起到了積極作用，此處整個(gè)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便、靈活，具有較好的實(shí)際價(jià)值和使用

19、性。 通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識(shí)，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，下面是自己的收獲: （1）將理論教學(xué)與實(shí)習(xí)實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)于PLC在實(shí)際設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有了較深刻的認(rèn)