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1、河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心1PLC 在全自动洗衣机控制系统中的应用目目录录1控制目的与要求22洗衣机的工艺流程.22.1衣机的工作过程22.2全自洗衣机的 PLC 控制系统的构成 33总体方案设计34洗衣机硬件电路设计 44.1洗衣机的硬件连接图设计.44.2洗衣机的元件选择和 I/O 点分配. 65软件设计. 76组态界面设计.9河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心27安装调试过程107.1InTouch 与 PLC 的通信107.2PLC 程序调试117.3组态界面调试119测试结果分析.1410心得体会.14附录 1.15附录 2 全自动洗衣机
2、LAD 程序18PLCPLC 在全自动洗衣机控制系统中的应用在全自动洗衣机控制系统中的应用1控制目的与要求控制目的与要求根据全自动洗衣机的控制系统要求，设计一控制系统，该系统应保证安全、可靠运行的情况，实现计算机自动监控运行。2 2洗衣机的工艺流程洗衣机的工艺流程2.12.1 衣机的工作过程衣机的工作过程（1） 该种洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统是进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排到机外。（2） 洗涤正转、反转有洗涤电动机驱动波盘正、反转实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤
3、电动机带动内桶正转进行甩干。（3） 高、中、低水位开关分别用用来检测高、中、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。（4） 停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心3水按钮用来实现手动排水。脱水按钮用来实现手动脱水。2.22.2 全自洗衣机的全自洗衣机的 PLCPLC 控制系统的构成控制系统的构成全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有很多小孔，室内外桶的水流相通。图 1 全自动洗 衣机外形结构 简图3总体方案设计总体方案设计通过对全自洗衣机的控制要
4、求分析，主体控制设备选用 PLC,它具有强大的数字处理功能，同时也可以作为开关量的输入、输出控制。我选择的是西门子的S7-200， 工作过程可以看成下图：图 2洗衣机工作过程图根据控制目的和要求，经过仔细分析各种因素，制定了整体的设计方案：以西门子的 PLC(S7-224CN)为核心，完成对输入输出点的控制。监控系统通过MODBUS 通信协议与 PLC(S7-224CN)进行 I/O 点的通信。输入部分包括：启动/停止按钮输入;输出部分包括:装料和卸料的控制,电机的正转与反转的控制。 模块框图如图 3 所示。根据设计要求综合各方面考虑，本设计所要实现的功能就是用 PLC 控制洗衣服的全过程，
5、同时还可以通过计算机对它进行监控。 在此的基础上我对本设计的大体思路做了如下的方框图设计，也即大的四个部分输入控制部分，输出控制部分，PLC 和计算机。其中 PLC河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心4和计算机通过 MODBUS 进行连接和控制。图 3 洗衣机总 体设计方案（1）根据洗衣机的控制要求分析，采用 PLC 控制原理，计算机由 InTouch软件实现，PLC 使用 S7-200 CPU 224CN（2）由西门子编程语言 LAD、FBD 或 STL 编制控制程序，并由其完成控制要求。（3）通过工控机与 PLC 进行通讯连接控制 PLC，通过 MODBUS协议建立 PLC
6、 控制屏与 InTouch 监控界面的连接，用 InTouch 监控界面显示洗衣机的动态工作过程。4洗衣机硬件电路设计洗衣机硬件电路设计4.14.1洗衣机的硬件连接图设计洗衣机的硬件连接图设计（1）为了系统安全、可靠、稳定地运行，主电路由隔离开关 QS，熔断器FU，接触器 KM 的主触点，热继电器 FR 的热元件与电动机构成，如图 3：河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心5图 4 主电路（2）控制电路由总停开关，启动按钮，停止按钮、手动排水按钮，手动脱水按钮， 中间继电器线圈及常开辅助触点，接触器的线圈及常开辅助触点及熔断器构成。系统 PLC 控制电路如图 4 所示河南工业大学
7、河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心6图 5PLC 控制电路4.24.2 洗衣机的元件选择和洗衣机的元件选择和 I/OI/O 点分配点分配表 1 全自动洗衣机控制元件选择序号器件名称型号规格数量厂商河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心71继电器SSR-D205W5北京灵通2指示灯XB2BVB3C2施耐德3熔断器24隔离开关25PLC 电源1主电源16接触器LC1-D50115施耐德7PLC 主机S7-2001西门子8普通 PC 机方正电脑1方正集团9组态软件INTOUCH1WONDERWARE10电动机1表 2PLC 的 I/O 控制点分配5软件设计软件设计洗衣机控制程序流
8、程图如下：输入按钮输出设备I0.0启动按钮Q0.0电动机正转I0.1停止按钮Q0.1电动机反转I0.2排水按钮Q0.2进水电磁阀I0.3脱水按钮Q0.3排水电磁阀I0.4高水位Q0.4脱水电磁阀I0.5中水位Q0.5报警指示灯I0.6低水位Q0.6运行指示河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心8图 6 全自动洗衣机程序流程图河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心9本设计使用梯形图：梯形图是用得最多的可编程序控制器图形编程语言， 梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，又有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的工作人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制，有时把梯形图称
9、为电路或程序。（梯形图程序见附录 2）6 6组态界面设计组态界面设计根据设计要求，用 InTouch 组态软件设计出的全自动洗衣机的监控界面，她包括一些指示灯，手动操作按钮，报警设备等。其界面设计如图 8 所示。图 7 洗衣机 InTouch 监控界面通过监控界面可以控制洗衣机的启动停止，进水排水；可以根据指示灯显示洗衣河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心10机的进水， 排水， 正转反转洗涤， 和甩干工作状态。 设计中使用的标记名如下表：表 3InTouch 设计中定义的标记名序号标记名类型访问名项目注释1jinshuiI/Omyk000001进水电磁阀2paishuiI/Om
10、yk000002排水电磁阀3zhengzhuanI/Omyk000003电动机正转4fanzhuanI/Omyk000004电动机反转5liheqiI/Omyk000005离合器6startI/Omyk010001洗衣机开7stopI/Omyk010002洗衣机关8paishuiI/Omyk010003排水按钮9diweiI/Omyk010004低水位10gaoweiI/Omyk010005高水位7安装调试过程安装调试过程7.1InTouch 与与 PLC 的通信的通信InTouch 与 PLC 通讯是通过 MODBUS协议。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之
11、间可以通信。MODBUS RTU功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的。 InTouch 与 PLC 通讯结构示意图如图所示：InTOUCH 组态I/O SERVER （MODBUS 协议）S7-200 PLC图 8 InTouch 与 PLC 通讯结构图河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心11其中，设置 MODBUS 的连接端口和访问名时，访问名要与InTouch中设置的访问名一致。7.2 PLC 程序调试程序调试在控制软件编写完成后，进行编译，反复修改错误，编译没错误后将 PLC置于 STOP，下载程序到 PLC，然后将 PLC 置于 RUN,检查 PLC 是否按要求
12、工作。如果不按要求工作，检查梯形图，修改程序，反复调试，直到达到要求。这里用一个西门子的仿真软件，对所要控制的输入点进行模拟，对输出点观察，看是否按要求步骤工作。西门子的仿真软件界面如图:图 9西门子的仿真软件界面程序符合工作要求后将 PLC 程序下载到 PLC 上，并用InTouch监控界面开始监控洗衣机工作状态。7.37.3组态界面调试组态界面调试画好组态界面以后，分别设置各部分的变量，设置好后切换到运行状态看能否按设计要求显示，达到要求后建立通讯项目，准备与 PLC 建立连接。InTouch 部分状态图如下：河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心12图 10 运行开始进水到
13、一定水位图 11 洗涤一个循环排水时河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心13图 12排水完毕开始脱水图 13洗涤结束报警 3s河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心148 8调试中遇到的问题及解决办法调试中遇到的问题及解决办法InTouch 是 Wonderware FactorySuite 的一个组成部分， 实际要完成一些大的工业项目，还需要结合其他的软件，如和设备通信的 IO Server 和 DAServer.在 PLC 与 InTouch 组态软件连接时，一定要是它们之间所设置的访问名一致，并要注意观察 InTouch 监控界面其工作状态显示情况。9测试结
14、果分析测试结果分析按下开始按钮，电源、进水指示灯变亮，进水电磁阀打开，开始进水，液位到一定高度，高位指示等变亮，停止进水。正转停止反转，然后排水，排完后低位指示灯亮，停止排水，排水阀关闭。10心得体会心得体会在这次培训中遇到的问题有可编程控制器使用方面的问题、 脚本程序编写的问题、 组态软件的使用问题以及上位机与下位机的通信等一些问题。通过这些问题使自己的控制系统设计水平有很大提升。通过这次 ASEA 助理工程师培训和这个全自动洗衣机控制设计过程， 使我对InTouch 组态，PLC 控制，过程控制，自动控制有了一个系统化的理解，学会了使用组态软件 InTouch 做监控界面，学会使用西门子
15、S7-200 型 PLC 的进行一般的工程设计，熟悉了一个项目详细的设计过程，对以往所学知识进行了很好的巩固和加深，并对以后的学习和发展有很好的指导作用，增强了自己的动手能力和实践经验。河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心15附录附录 1 1PLC 在全自动洗衣机控制系统中的应用一、工程原理一、工程原理（1）全自动洗衣机的工作原理普通洗衣机的 工作流程由进水、洗衣、排水和脱水 4 个过程组成。在半自动西在中，这 4 个过程分别用相应的按钮开关来控制。全自动洗衣机中，这 4 个过程和做到全自动依次运行，直至洗衣结束。自动洗衣机的进水、洗衣、排水和脱水是通过水位开关、电磁进水阀和电
16、磁排水阀之间相互配合来实现自动控制的。水位开关用来控制洗衣机内的高、中、低水位；电磁进水阀起着通/断水源的作用。进水时，电磁进水打开，将水注入；排水时，电磁排水阀打开，将水排出；洗衣时，洗涤电动机起动；脱水时，脱水桶起动。（2）工作过程全自动洗衣机对控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。“正常运行”方式的控制要求如下：1）将水位通过水位选择开关设在合适的位置（高、中、低） ，按下“起动”按钮，开始进水，达到设定的水位（高、中、低）后，停止进水。2）进水停止 2 秒后开始洗衣。3）洗衣时，正转 20s，停 2s，然后反转 20s，停 2s。4）如此循环共 5 次，总共 220s 后开始排水，排空脱水 30s。5）然后再进水，重复 1）-4）步，如此循环共 3 次。6）洗衣过程完成，报警 3s 并自动停机。“强制停止”方式的控制要求如下：1）若按下“停止”按钮，洗衣过程停止，即洗涤电动机和脱水桶转，进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合。河南工业大学河南工业大学 ASEA 培训中心培训中心162）可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。二、控制要求二、控制
