工业自动清洗及控制系统课程设计说明书Word文档格式.docx

工业自动清洗及控制系统课程设计说明书Word文档格式.docx

《工业自动清洗及控制系统课程设计说明书Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工业自动清洗及控制系统课程设计说明书Word文档格式.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

8、撰写说明书（4天）9、答辩（1天）

2014年7月4日

目录

第1章绪论1

1.1选题目的1

1.2设计要求1

1.2.1设计题目和设计指标1

1.2.2设计功能2

1.3设计方案2

第2章硬件的选择3

2.1设备选择3

2.1.1可编程控制器3

2.1.2电动机的选择4

2.1.3传感器选择4

2.2洗衣机内部电路的设计5

2.2.1洗衣机主电路的设计5

2.2.2I/O洗衣机元件地址分配表6

2.2.3控制电路设计6

第3章软件设计7

3.1程序流程图7

3.2顺序功能图7

3.3梯形图编写9

第4章调试13

4.1检查接线13

4.2系统上电14

4.3仿真测试程序和组态画面14

4.4下载程序和组态画面并调试通讯16

体会与总结17

致谢18

参考文献19

第1章绪论

1.1选题目的

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。

因此作为学习电气自动化专业的大学生我们必须对PLC有一定的了解能够基本的掌握使用PLC。

1.2设计要求

1.2.1设计题目和设计指标

设计题目：

设计指标:

按下启动按钮后，洗衣机开始进水。

1.2.2设计功能

实现洗衣机的自动注水和水位感应，到达高水位电动机的正反转以及正反转之前的暂定等待来实现洗涤的衣物的目的和在低水位自动脱水的功能。

具体功能如下所列：

（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高水

位，关水

（2）2秒后开始洗涤

（3）洗涤时，正转15秒，停3秒，然后反转15秒，停3秒

（4）如此循环3次，完成后开始排水，排水到低水位后脱水10秒

（5）开始清洗，重复

（1）～（3），清洗三遍

（6）清洗完成，报警10秒并自动停机

1.3设计方案

利用电器学中所学习的知识搭建能够实现三相电动机正反转的主电路，和利用可编程控制器中所学知识编写能够控制电动机实现正反转的PLC程序完成相应的线路连接。

第2章硬件的选择

2.1设备选择

2.1.1可编程控制器

可编程控制器是一种专门用于工业环境的、以开关量逻辑控制为主的自动控制装置；

它具有存储控制程序的存储器，能够按照控制程序，将输入的开关量进行逻辑运算、定时、计算和算术运算等处理后，以开关量的形式输出，控制各种机械或生过程.本次试验选用的是西门子的S7-200PLC。

.

图1.1S7-200PLC

西门子PLCS7-200简介

1）概述----S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

2）适用范围----S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

如：

冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。

3）编程软件----S7-200的编程软件经历了9个大的版本，目前最新的支持Win7的软件是Step7Microwin4.0Sp9[1]，西门子对于购买S7-200的用户免费提供编程软件。

2.1.2电动机的选择

如图2-1所示为三相异步电动机正反转控制的主电路图，其中FU为熔断器，KM1、KM2分别是控制正转和反转的交流接触器。

图中用KM1和KM2的主触点改变电动机三相电源的相序，即可改变电动机的旋转方向。

图中FR为热继电器，在电动机过载时，它的常闭触点断开，电动机停转。

因此实验室电动机可选用M04三相异步电动机。

2.1.3传感器选择

传感器是利用传感技术将被测对象的某种物理、化学、生物等信息转变为便于检测、处理的信息。

近年来,传感器及其技术在洗衣机上应用越来越广泛,传感器把水温、布质、布量、洗净度等洗衣机状态信息检测出来,并将这些信息送到单片机中,单片机应用模糊控制程序对所检测到的信息进行分析,以确定其最佳的洗涤时间、水流强度、漂洗方式.

2.2洗衣机内部电路的设计

2.2.1洗衣机主电路的设计

根据实际要求设计洗衣机主电路如图2.1所示

图2.1洗衣机主电路图

2.2.2I/O洗衣机元件地址分配表

表2.1洗衣机I/O分配表

输入地址

输出地址

I0.0

启动按钮

Q0.0

正转洗涤（脱水）

I0.1

停止按钮

Q0.1

反转洗涤

Q0.2

进水阀门

Q0.3

排水阀门

Q0.4

报警器

2.2.3控制电路设计

按照控制要求设计控制电路如图2.2

图2.2全自动洗衣机控制电路PLC接线图

第3章软件设计

3.1程序流程图

根据设计要求设计洗衣机工作流程图如图3.1所示

图3.1洗衣机程序流程图

3.2顺序功能图

图3.2自动洗衣机工作顺序流程图

3.3梯形图编写

（1）启动以及进水功能如图3.2所示

图3.2启动及进水功能梯形图

（2）正转洗涤功能如图3.3所示

图3.3正转洗涤梯形图

（3）正转暂停功能如图3.4所示

图3.4正转暂停梯形图

（4）反转洗涤功能如图3.5所示

图3.5反转洗涤梯形图

（5）反转暂停功能如图3.6所示

图3.6反转功能梯形图

（6）排水功能如图3-7所示

图3.7排水功能梯形图

（7）脱水功能如图3.8所示

图3.8脱水功能梯形图

（8）报警功能如图3.9所示

图3.9报警功能梯形图

（9）计数功能如图3.10所示

图3.10计数功能梯形图

第4章调试

4.1检查接线

用万用表诸根检查面板上按钮、指示灯、转换开关到端子排的接线；

端子排到PLC输入输出端子的接线；

电源到PLC、触摸屏的接线。

PLC之间、PLC和触摸屏之间的通讯线缆制作和插接。

确保做到以下几点：

1.所有接线牢固、无松动，无短路：

所有电源正（L）接点不得与电源负（N）相导通，无断路：

所有同一回路中不经过触点和用电器的的线接点应导通，线号正确，标识便于理解。

2.电源正负（L和N）接线正确、无颠倒，所有电源电压应符合用电器电压允许范围。

3.传感器、用电器回路接线正确：

保证回路由电源正（L）到触点或IO接口再到用电器或传感器（包括端子排预留接口）再回到电源负（N）。

4.各类传感器或用电器接线方式正确：

两线制、四线制电流信号传感器、热电阻传感器，继电器线圈和触点等接线符合接线标准和电气原理。

发现接线有不当或错误之处，立即纠正。

4.2系统上电

依次进行一下检查，如发现问题，马上查找原因解决。

1.测量电源输入电压在允许范围内后，系统上电。

2.测量开关电源输出电压是否正常。

3.观察PLC电源指示灯是否正常，触摸屏是否正常开机并显示。

4.按下按钮、转动转换开关、短接相应触点或端子排开关量输入预留接口，观察PLC模块的DI对应指示灯是否点亮，亮度是否正常，有无闪烁。

5.短接PLC模块DO输出接口和电源漏极或源极模拟DO输出，观察对应继电器是否吸合，吸合是否可靠。

6.将端子排模拟量输入接口接入信号源（四线制电流）或测试用传感器（两线制电流、热电阻等），用万用表测量信号是否正常，是否符合信号范围，线性变化是否正常。

4.3仿真测试程序和组态画面

将编写好的PLC控制程序和触摸屏及上位机组态画面用仿真软件和编写的模拟运行程序进行仿真测试。

确保做到：

1.PLC程序I/O变量与实际PLC模块地址对应正确。

2.PLC程序各子程序功能可行且可靠，模拟能考虑到的各种现场情况并测试它们对程序运行产生的影响，修改完善子程序功能。

模拟并排查程序运行一段时间可能产生的问题（如数据溢出，寻址错误，死循环等）。

尽量使子程序代码健壮，重用性强，同时优化程序执行时间。

3.按照现场可能遇到的各种情况模拟测试整个控制程序的运行，包括手动单独控制、手动一键控制、自动控制等，确保程序运行可靠、稳定。

4.触摸屏和上位机组态画面建立的外部变量地址与PLC程序中的相应变量对应正确，最好将组态项目集成到PLC项目中，这样PLC的变量可以导入到组态项目中，避免重复工作，减少错误（不适用于小型触摸屏）。

5.结合PLC程序和仿真软件模拟测试组态画面中的动画效果和数值、文字显示以及各种按钮、控件的功能。

测试报表、趋势、报警信息等功能是否正常。

4.4下载程序和组态画面并调试通讯

1.检查上位机与PLC的通讯设置是否正确，向PLC下载程序。

检查PLC之间的通讯设置和PLC模块的地址拨码开关设置和DP插头上拉电阻设置，观察PLC通讯指示灯是否正常。

通过上位机监控测试PLC之间通讯是否成功。

2.检查上位机与触摸屏的通讯设置是否正确，向触摸屏传输组态画面。

检查触摸屏组态项目中与相应PLC的通讯设置，测试PLC与触摸屏通讯是否成功。

3.检查上位机组态项目与PLC的通讯设置，测试PLC与上位机监控画面通讯是否成功。

体会与总结

本次课程设计我选择的题目是全自动洗衣机控制系统地设计.刚开始的思路是想利用变频器控制PLC实现对洗衣机的正反转控制以及调速控制.后来想到起在现实生活中的应用和洗衣机的成本，我们改用了PLC控制继电器实现洗衣机的控制的思路.首先我们首要难题是硬件接线的问题.因为实验室里的继电器没有配套的导线.因此在老师的指导下我们利用实验室现有的导线通过改接和配合使用的办法克服了这一难题.之后我们之所以选用西门子的PLC是因为我们需要一个模拟量来取代水位从而实现模拟.通过去图书馆和问老师我们学会了模拟量和PLC之间的硬件接线.最后我们根据控制要求编写了梯形图.

在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响.

致谢

这次的课程设计到现在已经有两个礼拜的时间了.在这两个礼拜的时间里我们从选题到找实验室，再到做实物和编写程序这里面不仅有我们团队的付出和努力，更是刘训庆老师辛苦教学的结果，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到说明书的定稿，刘训庆老师给了我耐心的指导和无私的帮助。

为了指导我们的课程设计，他放弃了自己的休息时间，他的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，我向他表示我诚挚的谢意，是他们教会了我专业知识尤其是PLC上的知识正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向刘训庆老师郑重的说声谢谢，正是由于刘老师严肃的教学态度和过硬的专业素质，以及对我的严格要求我才能完成这次课程设计，此外我的任课教师李冰老师和记京鸿老师也给了我很大的帮助。

再次祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下。

参考文献

[1]谢克明，夏路易可编程控制器原理与程序设计.北京：

电子工业出版社

[2] 

于桂音，邓洪伟电气控制与PLC中国电力出版社

[3]王仁祥常用低压电器原理及其控制技术机械工业出版社

[4]霍罡樊晓兵欧姆龙CP1HPLC应用基础与编程实践机械工业出版社

[5]XX文库