PLC在全自動洗衣機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、PLC在全自動洗衣機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用目錄1控制目的與要求 .22洗衣機的工藝流程 .22.1衣機的工作過程 .22.2全自洗衣機的 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 .33總體方案設(shè)計 .34洗衣機硬件電路設(shè)計 .44.1洗衣機的硬件連接圖設(shè)計 .44.2洗衣機的元件選擇和 I/O 點分配 .65軟件設(shè)計 .76組態(tài)界面設(shè)計 .97安裝調(diào)試過程 .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測試結(jié)果分析 .1410心得體會 .14附錄 1.15附錄 2全自動洗衣機 LAD程序 . .18PLC在全自動洗衣機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用1 控制目的與要求

2、根據(jù)全自動洗衣機的控制系統(tǒng)要求，設(shè)計一控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)保證安全、可靠運行的情況，實現(xiàn)計算機自動監(jiān)控運行。2 洗衣機的工藝流程2.1 衣機的工作過程（ 1）該種洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進 水時，通過電控系統(tǒng)是進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排到機外。（ 2） 洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)有洗滌電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫 水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。（ 3） 高、中、低水位開關(guān)分別用用來檢測高、中、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。（ 4） 停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水

3、、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。脫水按鈕用來實現(xiàn)手動脫水。2.2 全自洗衣機的 PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成全自動洗衣機的洗衣桶（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全自動洗衣機外形結(jié)構(gòu)簡圖3 總體方案設(shè)計通過對全自洗衣機的控制要求分析，主體控制設(shè)備選用PLC,它具有強大的數(shù)字處理功能， 同時也可以作為開關(guān)量的輸入、輸出控制。 我選擇的是西門子的S7-200， 工作過程可以看成下圖：循環(huán) 3次循環(huán) 5次開始運行進水正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)排水脫水報警結(jié)束圖 2洗衣機工作過程圖根據(jù)控制目的和要求， 經(jīng)

4、過仔細分析各種因素， 制定了整體的設(shè)計方案： 以西門子的PLC(S7-224CN)為核心，完成對輸入輸出點的控制。監(jiān)控系統(tǒng)通過MODBUS 通信協(xié)議與 PLC(S7-224CN)進行 I/O 點的通信。輸入部分包括：啟動/停止按鈕輸入 ;輸出部分包括 :裝料和卸料的控制 ,電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的控制。 模塊框圖如圖 3 所示。根據(jù)設(shè)計要求綜合各方面考慮，本設(shè)計所要實現(xiàn)的功能就是用PLC 控制洗衣服的全過程，同時還可以通過計算機對它進行監(jiān)控。在此的基礎(chǔ)上我對本設(shè)計的大體思路做了如下的方框圖設(shè)計，也即大的四個部分輸入控制部分，輸出控制部分，PLC 和計算機。其中PLC和計算機通過MODBUS 進行連接

5、和控制。工業(yè)控制計算機MODBUS輸輸入出控西門子 PLC控制S7-200制部部分分圖 3洗衣機總體設(shè)計方案（1）根據(jù) 洗衣機的控制要求分析，采用軟件實現(xiàn)， PLC 使用 S7-200 CPU 224CNPLC控制原理，計算機由InTouch（ 2）由 西門子編程語言 LAD 、FBD 或 STL 編制控制程序，并由其完成控制要求。（ 3）通過工控機與 PLC 進行通訊連接控制 PLC，通過 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 面顯示洗衣機的動態(tài)工作過程。4 洗衣機硬件電路設(shè)計4.1洗衣機的硬件連接圖設(shè)計（ 1

6、）為了系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定地運行，主電路由隔離開關(guān)QS，熔斷器FU，接觸器 KM 的主觸點，熱繼電器FR 的熱元件與電動機構(gòu)成，如圖3：QSFU1-FU3KM1FRM電機圖4 主電路（ 2）控制電路由總停開關(guān)，啟動按鈕，停止按鈕、手動排水按鈕，手動脫水按鈕，中間繼電器線圈及常開輔助觸點， 接觸器的線圈及常開輔助觸點及熔斷器構(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 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正反進排脫報警轉(zhuǎn)

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

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報警指示燈I0.6低水位Q0.6運行指示5 軟件設(shè)計洗衣機控制程序流程圖如下：按下啟動按鈕I0.0運行延時 2s到延時 20s到延時 2s到延時 20s到延時 2s到NN延時 3s到進水 Q0.2停止進水洗滌正轉(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報警 Q0.5停機T32延時 2sT33延時 20sT34延時 2sT35延時 20sT36延時 2sT37延時 30sT96延時 3s圖 6 全自動洗衣機程序流程圖本設(shè)計使用梯形

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， 很容易被工廠熟悉繼電器控制的工作人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制，有時把梯形圖稱為電路或程序。 （梯形圖程序見附錄 2）6 組態(tài)界面設(shè)計根 據(jù)設(shè) 計要 求， 用 InTouch 組 態(tài)軟 件設(shè) 計出 的全 自動 洗衣 機 的監(jiān)控界面，她包括一些指示燈，手動操作按鈕，報警設(shè)備等。其界面設(shè)計如圖 8所示。圖 7 洗衣機 InTouch 監(jiān)控界面通過監(jiān)控界面可以控制洗衣機的啟動停止，進水排水；可以根據(jù)指示燈顯示洗衣機的進水，排水，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)洗滌，和甩干工作狀態(tài)。 設(shè)計中使用的標記名如下表

10、：表 3InTouch 設(shè)計中定義的標記名序號標記名類型訪問名項目注釋1jinshuiI/Omyk000001進水電磁閥2paishuiI/Omyk000002排水電磁閥3zhengzhuanI/Omyk000003電動機正轉(zhuǎn)4fanzhuanI/Omyk000004電動機反轉(zhuǎn)5liheqiI/Omyk000005離合器6startI/Omyk010001洗衣機開7stopI/Omyk010002洗衣機關(guān)8paishuiI/Omyk010003排水按鈕9diweiI/Omyk010004低水位10gaoweiI/Omyk010005高水位7 安裝調(diào)試過程7.1InTouch 與 PLC 的通信

11、InTouch 與 PLC 通訊是通過 MODBUS協(xié)議。通過此協(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功能是通過指令庫中預先編好的程序功能塊實現(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 問名 時，訪 問名 要 與 InTouch 中設(shè)置的訪問名一致。7.2PLC程序調(diào)試在控制軟件編寫完成后，進行編譯，反復修改錯誤，編譯沒錯誤后將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，反復調(diào)試，直到達到要求。這里用一個西門子的仿真軟件，對所要控制的輸入點進行模擬，對輸出點觀察，看是否按要求步驟工作。西門子的仿真軟件界面如圖 :圖 9西門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 開始監(jiān)控洗衣機工作狀態(tài)。7.3組態(tài)界面調(diào)試畫好組態(tài)界面以后，分別設(shè)置各部分的變量，設(shè)置好后切換到運行狀態(tài)看能否按設(shè)計要求顯示，達到要求后建立通訊項目，準備與 PLC 建 立連 接 。 InTouch 部 分狀 態(tài)圖 如 下：

13、圖 10 運行開始進水到一定水位圖 11 洗滌一個循環(huán)排水時圖 12排水完畢開始脫水圖 13洗滌結(jié)束報警3s8 調(diào)試中遇到的問題及解決辦法InTouch 是 Wonderware FactorySuite的一個組成部分，實際要完成一些大的工業(yè)項目，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，一定要是它們之間所設(shè)置的訪問名一致，并要注意觀察 InTouch 監(jiān)控界面其工作狀態(tài)顯示情況。9 測試結(jié)果分析按下開始按鈕，電源、進水指示燈變亮，進水電磁閥打開，開始進水，液位到一定高度，高位指示等變亮，停止進水。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 心得體會在這次培訓中遇到的問題有可編程控制器使用方面的問題、腳本程序編寫的問題、組態(tài)軟件的使用問題以及上位機與下位機的通信等一些問題。通過這些問題使自己的控制系統(tǒng)設(shè)計水平有很大提升。通過這次 ASEA 助理工程師培訓和這個全自動洗衣機控制設(shè)計過程，使我對InTouch 組態(tài)， PLC 控制，過程控制，自動控制有了一個系統(tǒng)化的理解，學會了使用組態(tài)軟件InTouch 做監(jiān)控界面，學會使用西門子S7-200 型 PLC的進行一般的工程設(shè)計，熟悉了一個項目詳細的設(shè)計過程，對以往所學知識進行了很好的鞏固和加深，并對以后的學習和發(fā)展有很好的指導

15、作用，增強了自己的動手能力和實踐經(jīng)驗。附錄 1PLC在全自動洗衣機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用一、工程原理（ 1）全自動洗衣機的工作原理普通洗衣機的 工作流程由進水、 洗衣、排水和脫水 4 個過程組成。 在半自動西在中，這 4 個過程分別用相應(yīng)的按鈕開關(guān)來控制。 全自動洗衣機中， 這 4 個過程和做到全自動依次運行，直至洗衣結(jié)束。自動洗衣機的進水、 洗衣、排水和脫水是通過水位開關(guān)、 電磁進水閥和電磁排水閥之間相互配合來實現(xiàn)自動控制的。水位開關(guān)用來控制洗衣機內(nèi)的高、中、低水位；電磁進水閥起著通 / 斷水源的作用。進水時，電磁進水打開，將水注入；排水時，電磁排水閥打開，將水排出；洗衣時，洗滌電動機起動；脫水時

16、，脫水桶起動。（2）工作過程全自動洗衣機對控制系統(tǒng)的要求是能實現(xiàn)“正常運行”和“強制停止”兩種控制方式?！罢＿\行”方式的控制要求如下：1）將水位通過水位選擇開關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“起動”按鈕，開始進水，達到設(shè)定的水位（高、中、低）后，停止進水。2）進水停止 2 秒后開始洗衣。3）洗衣時，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 后開始排水，排空脫水30s。5）然后再進水，重復1）-4 ）步，如此循環(huán)共3 次。6）洗衣過程完成，報警3s 并自動停機?！皬娭仆Ｖ埂狈绞降目刂埔笕缦拢?）若按下“停止”按鈕，洗衣過程停止，即洗滌電動機和脫水桶轉(zhuǎn)，進水電磁閥和排水電磁閥全部閉合。2）可用手動排水開關(guān)和手動脫水開關(guān)進行手動排水和脫水。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 （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)鎖和保護功能。2. 操作界面要求有動作效果，可以顯示操作的進度。3. 檢測、控制信號要準確，安全、可靠。三、硬件設(shè)計根據(jù)控制要求，主控設(shè)備選用PLC，作為開關(guān)量的輸入、輸出控制。輸出采用繼電器隔離， 通過繼電器控制電機的接觸器，控制電