PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用.docx
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PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用
PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用
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PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用
PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用
1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洗衣机的工艺流程
2。
1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.排水按钮用来实现手动排水。
脱水按钮用来实现手动脱水。
2。
2全自洗衣机的PLC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
通过对全自洗衣机的控制要求分析,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，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S7-200CPU224CN
（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
4.1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：
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
图5PLC控制电路
4.2洗衣机的元件选择和I/O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
1
继电器
SSR-D205W
5
北京灵通
2
指示灯
XB2BVB3C
2
施耐德
3
熔断器
2
4
隔离开关
2
5
PLC电源
1
主电源
1
6
接触器
LC1-D5011
5
施耐德
7
PLC主机
S7—200
1
西门子
8
普通PC机
方正电脑
1
方正集团
9
组态软件
INTOUCH
1
WONDERWARE
10
电动机
1
表2PLC的I/O控制点分配
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
5软件设计
洗衣机控制程序流程图如下:
图6全自动洗衣机程序流程图
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,有时把梯形图称为电路或程序。
（梯形图程序见附录2）
6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
1
jinshui
I/O
myk
000001
进水电磁阀
2
paishui
I/O
myk
000002
排水电磁阀
3
zhengzhuan
I/O
myk
000003
电动机正转
4
fanzhuan
I/O
myk
000004
电动机反转
5
liheqi
I/O
myk
000005
离合器
6
start
I/O
myk
010001
洗衣机开
7
stop
I/O
myk
010002
洗衣机关
8
paishui
I/O
myk
010003
排水按钮
9
diwei
I/O
myk
010004
低水位
10
gaowei
I/O
myk
010005
高水位
7安装调试过程
7。
1InTouch与PLC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）和其它设备之间可以通信.MODBUSRTU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/OSERVER（MODBUS协议）
S7-200PLC
图8InTouch与PLC通讯结构图
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。
7.2PLC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。
3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：
图10运行开始进水到一定水位
图11洗涤一个循环排水时
图12排水完毕开始脱水
图13洗涤结束报警3s
8调试中遇到的问题及解决办法
InTouch是WonderwareFactorySuite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IOServer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
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。
附录1
PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用
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.
2）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
要求采用PLC作为控制中心，采用触摸屏或上位机（组态软件编程）监控。
1。
控制系统应有防止误操作的电路联锁和保护功能。
2。
操作界面要求有动作效果,可以显示操作的进度。
3.检测、控制信号要准确，安全、可靠。
三、硬件设计
根据控制要求，主控设备选用PLC，作为开关量的输入、输出控制。
输出采用继电器隔离，通过继电器控制电机的接触器，控制电机的启动和停止。
利用通用的组态软件生成一个动态的的实时监控界面。
四、软件设计
①PLC控制程序编写
根据控制要求，使用梯行图、顺序功能图或结构文本编写PLC控制程序，各功能之间要有连锁。
程序只有满足一定条件下，才能运行.
②Intouch组态软件程序编写
控制按钮和参数设置可以通过Intouch组态监控界面实现。
工程设计
一、功能分析（可另附页）
二、总体方案（可另附页）
三、硬件电路图（可另附页）
四、软件设计
1、控制流程图
2、PLC软件设计
3、上位机软件设计（INTOUCH程序）
附录2全自动洗衣机LAD程序
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