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1、 现代控制技术及 PLC 控制课程设计姓 名 学 号 2010 班 级 机电 班 专 业 机械电子工程 院 别 机械工程学院 指导教师 2013 年 7 月 5 日1目录1 引言 32 全自动洗衣机 PLC 控制的控制要求 32.1 全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理 3 2.2 洗衣机控制要求 4 3 全自动洗衣机控制系统的 PLC 选型和资源配置 4 3.1 控制系统硬件接线图 5 3.2 模块功能概述 6 4 全自动洗衣机控制系统程序设计和调试 6 4.1 编程软件 6 4.2 程序的流程图、构成和相关设置 7 5 全自动洗衣机 PLC 控制系统程序 8 5.1 系统资源分配 8
2、 5.2 源程序 9 6 总程序 177 结束语 21 8 参考文献 2221 引言随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以 PLC 为核心的电动机控制系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展.可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，PLC 在现代工业中的作用将更加突出。随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用 PLC，变频器，人机界面自动化器件来控制
3、，因此自动化程度越来越高。电器控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。而设计、生产全自动洗衣机无疑是为了方便大家的生活，提高大家的生活水平。洗衣服是生活中必不可少的事情，全自动洗衣机的出现大大减少了人们洗衣服的时间，降低了洗衣的劳动强度，以至于八九岁的小孩都可以在很短的时间里对大量的衣物进行清洗。全自动洗衣机利用 PLC 对电动机的控制，实现了洗衣机全自动化。一经设置完成，便可以完成对衣物的洗涤、漂洗和甩干等工作。2 全自动洗衣机 PLC
4、 控制的控制要求2.1 全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理2.1.1 全自动洗衣机的基本结构全自动洗衣机主要部分有进水口、启动按钮、停止按钮、控制器、排水按钮、高水位控制开关、低水位控制开关、内桶、外桶、波潘、排水口及洗涤电机等构成。2.1.2 全自动洗衣机的工作流程全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图 1 所示。结束开始脱水排水洗涤进水3图 1 全自动洗衣机的单循环工作流程示意图2.1.3 全自动洗衣机的工作原理洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。 洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。 脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩
5、干。 洗涤完成由蜂鸣器报警。2.2 洗衣机控制要求2.2.1.全自动洗衣机控制系统的要求:（1） 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、 低）水 位，关水（2） 2 秒后开始洗涤（3） 洗涤时，正转 30 秒，停 2 秒，然后反转 30 秒，停 2 秒（4） 如此循环 5 次，总共 320 秒后开始排水，排空后脱水 30 秒（5） 开始清洗，重复（1）（4） ，清洗两遍（6） 清洗完成，报警 3 秒并自动停机（7） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）输入地址： 输出地址：启动按钮 I0.0 启动指令 Q0.0停止按钮 I0.1 进水阀控制继电器 Q0.1高水位按
6、钮 I0.2 电动机正转及脱水继电器 Q0.2中水位按钮 I0.3 电动机反转继电器 Q0.3低水位按钮 I0.4 排水阀控制继电器 Q0.4排空检测开关 I0.5 报警蜂鸣器 Q0.5高水位检测开关 I0.6 高水位指示灯 Q0.6中水位检测开关 I0.7 中水位指示灯 Q0.7低水位检测开关 I1.0 低水位指示灯 Q1.0手动排水按钮 I1.1手动脱水按钮 I1.23 全自动洗衣机控制系统的 PLC 选型和资源配置3.1 控制系统硬件接线图3.1.1 控制系统硬件接线图全自动洗衣机的控制系统硬件接线示意图如图 2 所示。41M I0.0 I0.1 I0.2 I0.31L Q0.0 Q0.
7、1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2CPU224M L+220VDC24V4 5 6 13 7 8 9 17 7 8 97 8 9 14 10 11 12 14 12 11 101 2 34 5 610 11 1219 20 2119 20 21M350 46 13 40 42 44 23 40 42 44 51 52 50 434442404125171323154340 42 4414141447252341444240171713134746 47 47 48 48 47 47 47
8、47 4741 14KF1 KF2 KF3 KF4 KF5 KF6 KF7 BG1 BG214 31 32 3323 28 29 3014 37 38 3925 34 35 361514QA1 QA2L1 L2 L3HA中中 中中 中中中中中中中中中中中中 L3 Q1.0中中中中中中 L2 Q0.7中中中中中中 L1 Q0.6中中中中中 HA Q0.5中中中中中中QA0 QA1 QA2 QA3 QA4QA4 Q0.4Q0.3Q0.2Q0.1Q0.0中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中QA2QA1QA3KF2I1.2I1.1I1.0I0.7I0.6I0.5I0.4I0.3I
9、0.2I0.1I0.0KF1KF2KF3KF4KF5BG1BG2BG3BG4KF6KF7中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中2010322116图 2 全自动洗衣机的控制系统硬件接线示意图53.1.2 PLC 外形图全自动洗衣机控制系统选择西门子公司的 S7-200 系列 PLC 作为控制单元，如图 3 所示为所选 PLC 外形图。图 3 PLC 外形图3.1.3I/O 地址分配由于 S7-200 224 CPU 模块有 14 点数字量输入，10 点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块。
10、模块上的输入端对应的输入地址是 I0.0I1.2 ，输出端对应的输出地址是Q0.0Q1.03.2 模块功能概述由于该模块采用直流 24V 供电 (直流晶体管输出)，有 14 点数字量输入和 10 点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不在需要另外的数字量输入/输出模块。4 全自动洗衣机控制系统程序设计和调试4.1 编程软件以西门子公司为 S7-200PLC 设计的 V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4 编程软件。4.2 程序的流程图、构成和相关设置4.2.1 流程图正常运行流程图6正常运行流程图如图 4 所示。NYYNYNYYNYNYNY暂停 2S洗涤反转30S暂
11、停 2S洗 5 次排水脱水30S脱水 2次报警 3 秒停机30S洗涤正转停止进水进水水满起动流程图描述:按下启动按扭,开始进水 ;进水到规定高度,使水位开关接通,实现洗涤正转,并停止进水, 2 秒后开始洗涤,洗涤正转 30S 后,停止 2 秒,反转 30S 后,停 2 秒。计数器加 1,累计洗涤次数;若未满 5 次则重复进行洗涤,直至洗涤达到 5 次,开始排水.由于排水 ,水位降低,当水位低于规定下限水位时 ,排空检测开关接通,开始脱水,脱水 30S后,计数器加 1,脱水停止.然后再返回到进水动作 重复上述过程 2 次,报警3 秒并停机。7图 4 正常运行的流程图4.2.2.程序的构成在自动方
12、式下，PLC 将运行已经设置好的程序和参数（用于全自动洗衣机一切都工作正常的情况下） 。4.2.3.程序的下载、安装和调试将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。全自动洗衣机程序是由 V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4 编程软件的指令完成。若要修改程序，先将 PLC 设定在 STOP 状态下,运行编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试。5 全自动洗衣机 PLC 控制系统程序5.1 系统资源分配5.1.1 数字量输入部分全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱水按钮以及高水位、中水位、低水位和排
13、空检测开关共 11 个输入点。具体的输入分配如表 1 所示。 表 1 输入地址分配名称 符号 地址启动按钮 SB1 I0.0停止按钮 SB2 I0.1高水位按钮 SB3 I0.2中水位按钮 SB4 I0.3低水位按钮 SB5 I0.4排空检测开关 BG1 I0.5高水位检测开关 BG2 I0.6中水位检测开关 BG3 I0.7低水位检测开关 BG4 I1.0手动排水按钮 SB6 I1.1手动脱水按钮 SB7 I1.25.1.2 数字量输出部分全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣器、指示灯等。具体的输出分配如表 2 所示。8表 2 输出地址分配名称 符
14、号 地址启动指令 J1 Q0.0进水阀控制继电器 J2 Q0.1电动机正转及脱水继电器 J3 Q0.2电动机反转继电器 J4 Q0.3排水阀控制继电器 J5 Q0.4报警蜂鸣器 HA Q0.5高水位指示灯 HL1 Q0.6中水位指示灯 HL2 Q0.7低水位指示灯 HL3 Q1.05.1.3 定时器部分具体的定时器分配如表 3 所示。表 3 定时器分配定时器 功能T37 延时 2 秒开始洗涤T38 洗涤正转定时 30 秒T39 洗涤反转定时 30 秒T40 脱水定时 30 秒T41 报警定时 3 秒T42 正转后暂停 2 秒T43 反转后暂停 2 秒5.1.4 计数器部分具体的计数器分配如表 4 所示。表 4 计数器分配计数器 功能C1 洗涤循环计数 5 次C2 清洗和漂洗计数 2 次5.2 源程序5.2.1 启动全自动洗衣机Q0.0 是启动输出，M0.1 是启动辅助继电器，当洗衣机的启动按钮按下时，Q0.0 和 M0.1 得电。它的指令程序为：Network 1 开始洗涤LD I0.0O M0.1AN C2AN I0.19= M0.1=
