全自动洗衣机PLC控制plc课程设计

电气控制与PLC应用技术课程设计说明书题目：全自动洗衣机PLC控制学院：信息与控制工程专业班级：自动化10-01班实习日期：2013年7月1日～12日课设成绩：评阅教师：评阅日期：目录一、设计目的和意义.............................................3二、控制要求...................................................4三、设计方案论证...............................................4四、系统设计...................................................51、程序流程图...............................................52、cpu的选择...............................................63、I/O接口设置.............................................64、程序说明.................................................9五、组态界面的设计............................................171、组态王..................................................172、监控系统功能要求.......................................2113、新建一个工程............................................214、监控界面设计............................................225、运行和调试..............................................26六、总结与体会................................................28参考文献......................................................30全自动洗衣机控制系统一、设计目的和意义传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，这也是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。采用PLC控制比继电器控制好的多，我们采用PLC来控制。（1）可靠性高，抗干扰能力强，高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。二、控制要求1、按下启动按钮及水位选择开关，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、若按下停止按扭，可手动排水(不脱水)和手动脱水(不计数)。三、设计方案论证PLC构成的分布式控制系统这类系统的被控对象通常比较多，分布在一个较大的区域内，相互之间比较远，而且，被控对象之间经常的交换数据和信息。这种系统的控制器采用若干个相互之间具有通信能力的PLC构成，系统地上位机可以采用PLC，也可以采用工控机。如图1所示。图1由于本次设计的系统只有1台被控电机以及数量不是很多的其他被控对象，采用PLC集中控制方法，单台PLC进行多个对象的控制，只要适当的选用PLC，完全能够完成任务。PLCPLC上位机被控对象被控对象被控对象被控对象四、系统设计1、程序流程图首先，我们按下启动按钮程序开始，洗衣机开始进水检测到高水位然后电机正转30S暂停2S然后开始反转，反转30S暂停2S此过程需要五次洗涤循环；五次正反转洗涤后，开始排水但检测到低水位时开始脱水30S此次循环三次，三次循环后洗衣机停机并报警；如图2停止水满正30S暂停2S反30S未完成5次未完成3次暂停2S下降到低水位30S3S图22、CPU的选择开始开始进水洗涤正转洗涤反转开始排水开始脱水并继续排水洗涤结束报警全部停机PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些PLC还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等.选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应，PLC的处理速度应满足实时控制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单，小型PLC就能满足要求了。该控制系统CPU模块可采用CPU-224（AC/DC/继电器）模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。同时由于该模块采用交流220V供电，并且自带14个数字量输入点和10个数字量输出点，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。综上所述此次设计选用西门子S7-200系列整体式PLC，CPU模块为CPU-224（AC/DC/继电器）模块。PLC的框架配置图如3-4所示。CPU模块CPU-224（AC/DC/继电器）图3-4PLC框架配置图3、I/O端口设置由于S7-200224CPU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。模块上的输入端对应的输入地址是I0.0～I1.2，输出端对应的输出地址是Q0.0～Q1.0。CPU模块采用西门子公司的6ES7214-1AD23-0XB0模块。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、低水位和排空检测开关共11个输入点。具体的输入分配如表1-1所示。表1-1输入地址分配名称符号地址启动按钮SB1I0.0停止按钮SB2I0.1高水位按钮SB3I0.2中水位按钮SB4I0.3低水位按钮SB5I0.4排空检测开关ST1I0.5高水位检测开关ST2I0.6中水位检测开关ST3I0.7低水位检测开关ST4I1.0手动排水按钮SB6I1.1手动脱水按钮SB7I1.22）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1-2所示。表1-2输出地址分配名称符号地址启动指令J1Q0.0进水阀控制继电器J2Q0.1电动机正转及脱水继电器J3Q0.2电动机反转继电器J4Q0.3排水阀控制继电器J5Q0.4报警蜂鸣器HAQ0.5高水位指示灯HL1Q0.6中水位指示灯HL2Q0.7低水位指示灯HL3Q1.03）定时器部分具体的定时器分配如表1-3所示。表1-3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3秒T39洗涤反转定时1秒T40脱水定时10秒T30报警定时3秒4）计数器部分具体的计数器分配如表1-4所示。表1-4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3次I/O连接图4、程序说明源程序1.启动全自动洗衣机98S7-200I0.1I0.222I0.3I0.4I1.1I1.2I0.6Q0.2I0.7Q0.5I1.0Q0.1Q0.4Q0.0KA1YV1YV2排水进水脱水正转M1报警I0.0L1启动高水位开关停止低水位开关中水位开关手动排水中液位传感器手动脱水高液位传感器低液位传感器SB1SB2SA1SA3SB3SB4ST1SA2ST2ST3图2PLC外部接线图KA2Q0.6Q0.7Q1.0Q1.11L1通电L6高位L7中位L8低位水排空传感器I0.5ST4电源L+N24VM1M2M3Q0.0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：Network1开始洗涤LDI0.0OM0.1ANC2ANI0.1=M0.1=Q0.0所对应的梯形图如图1-5所示图1-5启动指令梯形图2.进水阀控制洗衣机启动后，再按下水位选择开关，进水电磁阀得电，洗衣机开始进水。当所选择水位的限位开关动作后,进水电磁阀释放，洗衣机停止进水。它的指令程序为：Network2进水阀控制LDM0.1EULDI0.5EUOLDOM0.3ANM0.2=M0.3Network3LDI0.2ANI0.6LDI0.3ANI0.7OLDLDI0.4ANI1.0OLDAM0.3=Q0.1Network4LDQ0.1EDTONT37,+20Network5LDT37OM0.2ANC1AM0.1=M0.2所对应的梯形图如图1-6所示图1-6进水阀控制梯形图3.洗涤控制当进水电磁阀释放2秒后，洗衣机开始洗涤。洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒，如此循环5次，总共320秒。它的指令程序为：Network6正转及脱水控制LDM0.2ANT38ANQ0.3AM0.1LDI0.5ANT40ANQ0.3AM0.1OLDLDI1.2ANM0.1OLD=Q0.2Network7LDM0.2ANT39TONT38,+300Network8反转控制LDT38ANT39ANI0.5AM0.1=Q0.3Network9LDQ0.3TONT39,+300Network10LDT39EDLDT40EDCTUC1,+5所对应的梯形图如1-7所示图1-7洗涤控制梯形图4.出水阀控制当洗涤循环5次结束后，排水电磁阀得电，洗衣机开始排水。它的指令程序为：Network11出水阀控制LDC1LDI1.1ANM0.1OLD=Q0.4所对应的梯形图如图1-8所示图1-8出水阀控制梯形图5.脱水计时当排空检测限位开关动作后，开始30秒脱水。它的指令程序为：Network12脱水计时LDI0.5TONT40,+300所对应的梯形图如图1-9所示图1-9脱水计时梯形图6.清洗和漂洗计数脱水结束后，洗衣机开始清洗，开始进水直到选择的水位，2秒钟后开始清洗。清洗时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒。循环5次后，开始排水，排空后脱水30秒。一共清洗2遍。它的指令程序为：Network13清洗和漂洗计数LDM0.2EDLDNM0.1CTUC2,+3所对应的梯形图如图1-10所示图1-10清洗和漂洗计数梯形图7.报警输出清洗完成后，报警3秒并自动停机。它的指令程序为：Network14报警输出LDM0.1TOFT30,+30Network15LDNM0.1AT30=Q0.5所对应的梯形图如图1-11所示图1-11报警输出梯形图8.水位指示显示全自动洗衣机的水位。它的指令程序为：Network16水位指示LDI0.6=Q0.6Network17LDI0.7=Q