PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用目錄1控制目的與要求 .22洗衣機(jī)的工藝流程 .22.1衣機(jī)的工作過(guò)程 .22.2全自洗衣機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 .33總體方案設(shè)計(jì) .34洗衣機(jī)硬件電路設(shè)計(jì) .44.1洗衣機(jī)的硬件連接圖設(shè)計(jì) .44.2洗衣機(jī)的元件選擇和 I/O 點(diǎn)分配 .65軟件設(shè)計(jì) .76組態(tài)界面設(shè)計(jì) .97安裝調(diào)試過(guò)程 .107.1InTouch 與 PLC的通信 .107.2PLC 程序調(diào)試 .117.3組態(tài)界面調(diào)試 .119測(cè)試結(jié)果分析 .1410心得體會(huì) .14附錄 1.15附錄 2全自動(dòng)洗衣機(jī) LAD程序 . .18PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用1 控制目的與要求

2、根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)保證安全、可靠運(yùn)行的情況，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控運(yùn)行。2 洗衣機(jī)的工藝流程2.1 衣機(jī)的工作過(guò)程（ 1）該種洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來(lái)執(zhí)行。進(jìn) 水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)是進(jìn)水閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)，將水由外桶排到機(jī)外。（ 2） 洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)有洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤(pán)正、反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫 水時(shí)，通過(guò)電控系統(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。（ 3） 高、中、低水位開(kāi)關(guān)分別用用來(lái)檢測(cè)高、中、低水位。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。（ 4） 停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水

3、、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。脫水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)脫水。2.2 全自洗衣機(jī)的 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩干）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，室內(nèi)外桶的水流相通。圖 1全自動(dòng)洗衣機(jī)外形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3 總體方案設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)全自洗衣機(jī)的控制要求分析，主體控制設(shè)備選用PLC,它具有強(qiáng)大的數(shù)字處理功能， 同時(shí)也可以作為開(kāi)關(guān)量的輸入、輸出控制。 我選擇的是西門(mén)子的S7-200， 工作過(guò)程可以看成下圖：循環(huán) 3次循環(huán) 5次開(kāi)始運(yùn)行進(jìn)水正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)排水脫水報(bào)警結(jié)束圖 2洗衣機(jī)工作過(guò)程圖根據(jù)控制目的和要求， 經(jīng)

4、過(guò)仔細(xì)分析各種因素， 制定了整體的設(shè)計(jì)方案： 以西門(mén)子的PLC(S7-224CN)為核心，完成對(duì)輸入輸出點(diǎn)的控制。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)MODBUS 通信協(xié)議與 PLC(S7-224CN)進(jìn)行 I/O 點(diǎn)的通信。輸入部分包括：?jiǎn)?dòng)/停止按鈕輸入 ;輸出部分包括 :裝料和卸料的控制 ,電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的控制。 模塊框圖如圖 3 所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求綜合各方面考慮，本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能就是用PLC 控制洗衣服的全過(guò)程，同時(shí)還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)它進(jìn)行監(jiān)控。在此的基礎(chǔ)上我對(duì)本設(shè)計(jì)的大體思路做了如下的方框圖設(shè)計(jì)，也即大的四個(gè)部分輸入控制部分，輸出控制部分，PLC 和計(jì)算機(jī)。其中PLC和計(jì)算機(jī)通過(guò)MODBUS 進(jìn)行連接

5、和控制。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)MODBUS輸輸入出控西門(mén)子 PLC控制S7-200制部部分分圖 3洗衣機(jī)總體設(shè)計(jì)方案（1）根據(jù) 洗衣機(jī)的控制要求分析，采用軟件實(shí)現(xiàn)， PLC 使用 S7-200 CPU 224CNPLC控制原理，計(jì)算機(jī)由InTouch（ 2）由 西門(mén)子編程語(yǔ)言 LAD 、FBD 或 STL 編制控制程序，并由其完成控制要求。（ 3）通過(guò)工控機(jī)與 PLC 進(jìn)行通訊連接控制 PLC，通過(guò) MODBUS 協(xié)議建 立 PLC 控 制 屏 與 InTouch 監(jiān) 控界 面的 連接 ，用 InTouch 監(jiān)控 界 面顯示洗衣機(jī)的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程。4 洗衣機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)4.1洗衣機(jī)的硬件連接圖設(shè)計(jì)（ 1

6、）為了系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，主電路由隔離開(kāi)關(guān)QS，熔斷器FU，接觸器 KM 的主觸點(diǎn)，熱繼電器FR 的熱元件與電動(dòng)機(jī)構(gòu)成，如圖3：QSFU1-FU3KM1FRM電機(jī)圖4 主電路（ 2）控制電路由總停開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)按鈕，停止按鈕、手動(dòng)排水按鈕，手動(dòng)脫水按鈕，中間繼電器線圈及常開(kāi)輔助觸點(diǎn)， 接觸器的線圈及常開(kāi)輔助觸點(diǎn)及熔斷器構(gòu)成。系統(tǒng) PLC 控制電路如圖 4 所示UVWNQS2FU4FU5啟 停排脫高中低SB0水水水動(dòng) 止水水位位位LN IMI0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6S7200PLC1LQ0.0Q0.1 Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5正反進(jìn)排脫報(bào)警轉(zhuǎn)

7、轉(zhuǎn)水水水KM1KM2KM3KM4KM5HL圖 5 PLC 控制電路24VL+M4.2洗衣機(jī)的元件選擇和I/O 點(diǎn)分配表 1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制元件選擇序器件名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格數(shù)量廠商號(hào)1繼電器SSR-D205W5北京靈通2指示燈XB2BVB3C2施耐德3熔斷器24隔離開(kāi)關(guān)25PLC 電源1主電源16接觸器LC1-D50115施耐德7PLC 主機(jī)S7-2001西門(mén)子8普通 PC機(jī)方正電腦1方正集團(tuán)9組態(tài)軟件INTOUCH1WONDERWARE10電動(dòng)機(jī)1表 2PLC的 I/O 控制點(diǎn)分配輸入按鈕輸出設(shè)備I0.0啟動(dòng)按鈕Q0.0電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)I0.1停止按鈕Q0.1電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)I0.2排水按鈕Q0.2進(jìn)水電磁閥

8、I0.3脫水按鈕Q0.3排水電磁閥I0.4高水位Q0.4脫水電磁閥I0.5中水位Q0.5報(bào)警指示燈I0.6低水位Q0.6運(yùn)行指示5 軟件設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制程序流程圖如下：按下啟動(dòng)按鈕I0.0運(yùn)行延時(shí) 2s到延時(shí) 20s到延時(shí) 2s到延時(shí) 20s到延時(shí) 2s到NN延時(shí) 3s到進(jìn)水 Q0.2停止進(jìn)水洗滌正轉(zhuǎn) Q0.0正轉(zhuǎn)停止洗滌反轉(zhuǎn) Q0.1反轉(zhuǎn)停止判斷C50是否為 0？Y排水 Q0.3脫水 Q0.4判斷C51是否為 0？Y報(bào)警 Q0.5停機(jī)T32延時(shí) 2sT33延時(shí) 20sT34延時(shí) 2sT35延時(shí) 20sT36延時(shí) 2sT37延時(shí) 30sT96延時(shí) 3s圖 6 全自動(dòng)洗衣機(jī)程序流程圖本設(shè)計(jì)使用梯形

9、圖：梯形圖是用得最多的可編程序控制器圖形編程語(yǔ)言， 梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似， 又有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)， 很容易被工廠熟悉繼電器控制的工作人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制，有時(shí)把梯形圖稱(chēng)為電路或程序。 （梯形圖程序見(jiàn)附錄 2）6 組態(tài)界面設(shè)計(jì)根 據(jù)設(shè) 計(jì)要 求， 用 InTouch 組 態(tài)軟 件設(shè) 計(jì)出 的全 自動(dòng) 洗衣 機(jī) 的監(jiān)控界面，她包括一些指示燈，手動(dòng)操作按鈕，報(bào)警設(shè)備等。其界面設(shè)計(jì)如圖 8所示。圖 7 洗衣機(jī) InTouch 監(jiān)控界面通過(guò)監(jiān)控界面可以控制洗衣機(jī)的啟動(dòng)停止，進(jìn)水排水；可以根據(jù)指示燈顯示洗衣機(jī)的進(jìn)水，排水，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)洗滌，和甩干工作狀態(tài)。 設(shè)計(jì)中使用的標(biāo)記名如下表

10、：表 3InTouch 設(shè)計(jì)中定義的標(biāo)記名序號(hào)標(biāo)記名類(lèi)型訪問(wèn)名項(xiàng)目注釋1jinshuiI/Omyk000001進(jìn)水電磁閥2paishuiI/Omyk000002排水電磁閥3zhengzhuanI/Omyk000003電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)4fanzhuanI/Omyk000004電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)5liheqiI/Omyk000005離合器6startI/Omyk010001洗衣機(jī)開(kāi)7stopI/Omyk010002洗衣機(jī)關(guān)8paishuiI/Omyk010003排水按鈕9diweiI/Omyk010004低水位10gaoweiI/Omyk010005高水位7 安裝調(diào)試過(guò)程7.1InTouch 與 PLC 的通信

11、InTouch 與 PLC 通訊是通過(guò) MODBUS協(xié)議。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。MODBUS RTU功能是通過(guò)指令庫(kù)中預(yù)先編好的程序功能塊實(shí)現(xiàn)的。InTouch 與 PLC 通訊結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示：InTOUCH 組態(tài)I/O SERVER（MODBUS 協(xié)議）S7-200 PLC圖 8 InTouch與 PLC通訊結(jié)構(gòu)圖其中，設(shè) 置 MODBUS的連 接端 口和 訪 問(wèn)名 時(shí)，訪 問(wèn)名 要 與 InTouch 中設(shè)置的訪問(wèn)名一致。7.2PLC程序調(diào)試在控制軟件編寫(xiě)完成后，進(jìn)行編譯，反復(fù)修改錯(cuò)誤，編譯沒(méi)錯(cuò)誤后將PLC置于 STOP，下載程

12、序到 PLC，然后將 PLC 置于 RUN, 檢查 PLC 是否按要求工作。如果不按要求工作，檢查梯形圖，修改程序，反復(fù)調(diào)試，直到達(dá)到要求。這里用一個(gè)西門(mén)子的仿真軟件，對(duì)所要控制的輸入點(diǎn)進(jìn)行模擬，對(duì)輸出點(diǎn)觀察，看是否按要求步驟工作。西門(mén)子的仿真軟件界面如圖 :圖 9西門(mén)子的仿真軟件界面程序符合工作要求后將PLC 程序下載到 PLC 上，并 用 InTouch 監(jiān) 控界 面 開(kāi)始監(jiān)控洗衣機(jī)工作狀態(tài)。7.3組態(tài)界面調(diào)試畫(huà)好組態(tài)界面以后，分別設(shè)置各部分的變量，設(shè)置好后切換到運(yùn)行狀態(tài)看能否按設(shè)計(jì)要求顯示，達(dá)到要求后建立通訊項(xiàng)目，準(zhǔn)備與 PLC 建 立連 接 。 InTouch 部 分狀 態(tài)圖 如 下：

13、圖 10 運(yùn)行開(kāi)始進(jìn)水到一定水位圖 11 洗滌一個(gè)循環(huán)排水時(shí)圖 12排水完畢開(kāi)始脫水圖 13洗滌結(jié)束報(bào)警3s8 調(diào)試中遇到的問(wèn)題及解決辦法InTouch 是 Wonderware FactorySuite的一個(gè)組成部分，實(shí)際要完成一些大的工業(yè)項(xiàng)目，還需要結(jié)合其他的軟件，如和設(shè)備通信的IO Server 和 DA Server.在 PLC 與 InTouch 組態(tài)軟件連接時(shí)，一定要是它們之間所設(shè)置的訪問(wèn)名一致，并要注意觀察 InTouch 監(jiān)控界面其工作狀態(tài)顯示情況。9 測(cè)試結(jié)果分析按下開(kāi)始按鈕，電源、進(jìn)水指示燈變亮，進(jìn)水電磁閥打開(kāi)，開(kāi)始進(jìn)水，液位到一定高度，高位指示等變亮，停止進(jìn)水。正轉(zhuǎn)停止反

14、轉(zhuǎn)，然后排水，排完后低位指示燈亮，停止排水，排水閥關(guān)閉。10 心得體會(huì)在這次培訓(xùn)中遇到的問(wèn)題有可編程控制器使用方面的問(wèn)題、腳本程序編寫(xiě)的問(wèn)題、組態(tài)軟件的使用問(wèn)題以及上位機(jī)與下位機(jī)的通信等一些問(wèn)題。通過(guò)這些問(wèn)題使自己的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平有很大提升。通過(guò)這次 ASEA 助理工程師培訓(xùn)和這個(gè)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制設(shè)計(jì)過(guò)程，使我對(duì)InTouch 組態(tài)， PLC 控制，過(guò)程控制，自動(dòng)控制有了一個(gè)系統(tǒng)化的理解，學(xué)會(huì)了使用組態(tài)軟件InTouch 做監(jiān)控界面，學(xué)會(huì)使用西門(mén)子S7-200 型 PLC的進(jìn)行一般的工程設(shè)計(jì)，熟悉了一個(gè)項(xiàng)目詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)以往所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了很好的鞏固和加深，并對(duì)以后的學(xué)習(xí)和發(fā)展有很好的指導(dǎo)

15、作用，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。附錄 1PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用一、工程原理（ 1）全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理普通洗衣機(jī)的 工作流程由進(jìn)水、 洗衣、排水和脫水 4 個(gè)過(guò)程組成。 在半自動(dòng)西在中，這 4 個(gè)過(guò)程分別用相應(yīng)的按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)控制。 全自動(dòng)洗衣機(jī)中， 這 4 個(gè)過(guò)程和做到全自動(dòng)依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、 洗衣、排水和脫水是通過(guò)水位開(kāi)關(guān)、 電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥之間相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。水位開(kāi)關(guān)用來(lái)控制洗衣機(jī)內(nèi)的高、中、低水位；電磁進(jìn)水閥起著通 / 斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，電磁進(jìn)水打開(kāi)，將水注入；排水時(shí)，電磁排水閥打開(kāi)，將水排出；洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)起動(dòng)；脫水時(shí)

16、，脫水桶起動(dòng)。（2）工作過(guò)程全自動(dòng)洗衣機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求是能實(shí)現(xiàn)“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)制停止”兩種控制方式?！罢＿\(yùn)行”方式的控制要求如下：1）將水位通過(guò)水位選擇開(kāi)關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“起動(dòng)”按鈕，開(kāi)始進(jìn)水，達(dá)到設(shè)定的水位（高、中、低）后，停止進(jìn)水。2）進(jìn)水停止 2 秒后開(kāi)始洗衣。3）洗衣時(shí)，正轉(zhuǎn)20s，停 2s，然后反轉(zhuǎn) 20s，停 2s。4）如此循環(huán)共 5 次，總共 220s 后開(kāi)始排水，排空脫水30s。5）然后再進(jìn)水，重復(fù)1）-4 ）步，如此循環(huán)共3 次。6）洗衣過(guò)程完成，報(bào)警3s 并自動(dòng)停機(jī)。“強(qiáng)制停止”方式的控制要求如下：1）若按下“停止”按鈕，洗衣過(guò)程停止，即洗滌電動(dòng)機(jī)和脫水桶轉(zhuǎn)，進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合。2）可用手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)和手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)排水和脫水。二、控制要求要求采用 PLC 作為控制中心，采用觸摸屏或上位機(jī) （組態(tài)軟件編程） 監(jiān)控。1. 控制系統(tǒng)應(yīng)有防止誤操作的電路聯(lián)鎖和保護(hù)功能。2. 操作界面要求有動(dòng)作效果，可以顯示操作的進(jìn)度。3. 檢測(cè)、控制信號(hào)要準(zhǔn)確，安全、可靠。三、硬件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，主控設(shè)備選用PLC，作為開(kāi)關(guān)量的輸入、輸出控制。輸出采用繼電器隔離， 通過(guò)繼電器控制電機(jī)的接觸器，控制電