全自動洗衣機梯形圖控制程序的設計與調試.doc

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3. 全自動洗衣機梯形圖控制程序的設計與調試 全自動洗衣機應帶有洗滌方式選擇、水位選擇。通過三個開關 QS、SB1、SB2 對洗衣機的洗滌過程進行控制：QS是系統(tǒng)運行控制開關，控制整個洗衣過程。SB1是洗滌方式選擇按鈕，控制強洗/弱洗兩種洗滌方式的切換，即按一下，進入強洗狀態(tài)，再按一下，又進入弱洗狀態(tài)，如此反復循環(huán)。SB2是運行/暫停兩種狀態(tài)的選擇按鈕，即按一下，進入運行狀態(tài)，再按一下，又進入暫停狀態(tài)，如此反復循環(huán)。洗滌水位由機械方式實現(xiàn)控制，通過轉換開關設置各種洗滌水位，由檢測開關輸出觸點“通”、“斷”信號，表示“水位到（ON）”及“水排空（OFF）”兩種狀態(tài)。洗衣程序必須經過一洗二漂，洗衣結束，報警提示10秒。整個工作過程，參見工作流程框圖。 動作要求如下： 洗衣機的進水、排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。 洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)。 脫水時，由脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動機正轉進行甩干。 洗滌完成由蜂鳴器報警。 洗衣機所需要的輸入/輸出信號有: 工作流程圖如下： 《電器與可編程控制器》課程設計報告 課程設計題目：全自動洗衣機梯形圖控制程序的設計與調試 學 院： 專業(yè)及班級： 學 生 姓 名： 學 號： 指 導 教 師： 目錄 1引言………………………………………………………………………………… 2 2全自動洗衣機PLC控制的控制要求………………………………… 2 2.1全自動洗衣機的基本結構、工作流程和工作原理………… 3 2.2洗衣機控制要求…………………………………………………………… 4 3全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置………………… 4 3.1控制系統(tǒng)硬件接線圖……………………………………………………… 4 3.2模塊功能概述………………………………………………………………… 5 4全自動洗衣機控制系統(tǒng)程序設計和調試……………………………… 5 4.1編程軟件………………………………………………………………………… 5 4.2程序的流程圖、構成和相關設置……………………………………… 5 5全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)程序………………………………………… 7 5.1系統(tǒng)資源分配…………………………………………………………………… 7 5.2源程序……………………………………………………………………………… 8 6 結束語………………………………………………………………………………… 15 7參考文獻……………………………………………………………………………… 16 8 附錄………………………………………………………………………………………17 1 引言 隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統(tǒng)開始進入了人們的生活，以PLC為核心的電動機控制系統(tǒng)就是其中之一。同時也標志了自動控制領域成為了數(shù)字化時代的一員。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時代的發(fā)展將改變人類的生活，將加快科學技術的發(fā)展.可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，PLC在現(xiàn)代工業(yè)中的作用將更加突出。 2全自動洗衣機PLC控制的控制要求 2.1全自動洗衣機的基本結構、工作流程和工作原理 2.1.1全自動洗衣機的基本結構 全自動洗衣機主要部分有進水口、啟動按鈕、停止按鈕、控制器、排水按鈕、高水位控制開關、低水位控制開關、內桶、外桶、波潘、排水口及洗滌電機等構成。 2.1.2全自動洗衣機的工作流程 全自動洗衣機的單循環(huán)工作流程示意圖如圖1所示。 開始 進水 洗滌 排水 脫水 結束 圖1全自動洗衣機的單循環(huán)工作流程示意圖 2.1.3全自動洗衣機的工作原理 洗衣機的進水、排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。 洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)。 脫水時，由脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動機正轉進行甩干。 洗滌完成由蜂鳴器報警。 2.2洗衣機控制要求 2.2.1.全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求: （1） 按下啟動按扭及水位選擇開關，開始進水直到高（中、 低）水 位，關水 （2） 2秒后開始洗滌 （3） 洗滌時，正轉30秒，停2秒，然后反轉30秒，停2秒 （4） 如此循環(huán)5次，總共320秒后開始排水，排空后脫水30秒 （5） 開始清洗，重復（1）～（4），清洗兩遍 （6） 清洗完成，報警3秒并自動停機 （7） 若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數(shù)） 3全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置 3.1控制系統(tǒng)硬件接線圖 3.1.1控制系統(tǒng)硬件接線圖 全自動洗衣機的控制系統(tǒng)硬件接線示意圖如圖2所示。 圖2全自動洗衣機的控制系統(tǒng)硬件接線示意圖 3.1.2 PLC外形圖 全自動洗衣機控制系統(tǒng)選擇西門子公司的S7-200系列PLC作為控制單元，如圖3所示為所選PLC外形圖。 圖3 PLC外形圖 3.1.3I/O地址分配 由于S7-200 224 CPU模塊有14點數(shù)字量輸入，10點數(shù)字量輸出，所以不需要再增加擴展模塊。模塊上的輸入端對應的輸入地址是I0.0～I1.2，輸出端對應的輸出地址是Q0.0～Q1.0 3.2模塊功能概述 由于該模塊采用直流24V供電(直流晶體管輸出)，有14點數(shù)字量輸入和10點數(shù)字量輸出，完全能滿足全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求，所以不在需要另外的數(shù)字量輸入/輸出模塊。 4全自動洗衣機控制系統(tǒng)程序設計和調試 4.1編程軟件 以西門子公司為S7-200PLC設計的V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4編程軟件。 4.2程序的流程圖、構成和相關設置 4.2.1流程圖 ⑴正常運行流程圖 正常運行流程圖如圖4所示。 流程圖描述: 按下啟動按扭,開始進水;進水到規(guī)定高度,使水位開關接通,實現(xiàn)洗滌正轉,并停止進水, 2秒后開始洗滌,洗滌正轉30S后,停止2秒,反轉30S后,停2秒。計數(shù)器加1,累計洗滌次數(shù);若未滿5次則重復進行洗滌,直至洗滌達到5次,開始排水.由于排水,水位降低,當水位低于規(guī)定下限水位時,排空檢測開關接通,開始脫水,脫水30S后,計數(shù)器加1,脫水停止.然后再返回到進水動作 重復上述過程3次,報警3秒并停機。 起動 脫水3次 30S 脫水 排水 洗5次 暫停2S 30S 洗滌反轉 暫停2S 30S 洗滌正轉 停止進水 進水 水滿 N Y Y N Y N Y Y N Y N Y N Y 報警3秒停機 圖4 正常運行的流程圖 4.2.2.程序的構成 在自動方式下，PLC將運行已經設置好的程序和參數(shù)（用于全自動洗衣機一切都工作正常的情況下）。 4.2.3.程序的下載、安裝和調試 將各個輸入/輸出端子和實際控制系統(tǒng)中的按鈕、所需控制設備正確連接，完成硬件的安裝。全自動洗衣機程序是由V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4編程軟件的指令完成。若要修改程序，先將PLC設定在STOP狀態(tài)下,運行編程軟件，打開全自動洗衣機程序，即可在線調試。 5全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)程序 5.1系統(tǒng)資源分配 5.1.1 數(shù)字量輸入部分 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的輸入有啟動、停止、高水位、中水位、低水位、手動排水和手動脫水按鈕以及高水位、中水位、低水位和排空檢測開關共11個輸入點。具體的輸入分配如表1所示。 表1 輸入地址分配 名稱 符號 地址 啟動按鈕 SB1 I0.0 停止按鈕 SB2 I0.1 高水位按鈕 SB3 I0.2 中水位按鈕 SB4 I0.3 低水位按鈕 SB5 I0.4 排空檢測開關 ST1 I0.5 高水位檢測開關 ST2 I0.6 中水位檢測開關 ST3 I0.7 低水位檢測開關 ST4 I1.0 手動排水按鈕 SB6 I1.1 手動脫水按鈕 SB7 I1.2 5.1.2 數(shù)字量輸出部分 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的外部設備有進水電磁閥、排水電磁閥、正/反轉洗滌電動機、蜂鳴器、指示燈等。具體的輸出分配如表2所示。 表2 輸出地址分配 名稱 符號 地址 啟動指令 J1 Q0.0 進水閥控制繼電器 J2 Q0.1 電動機正轉及脫水繼電器 J3 Q0.2 電動機反轉繼電器 J4 Q0.3 排水閥控制繼電器 J5 Q0.4 報警蜂鳴器 HA Q0.5 高水位指示燈 HL1 Q0.6 中水位指示燈 HL2 Q0.7 低水位指示燈 HL3 Q1.0 5.1.3 定時器部分 具體的定時器分配如表3所示。 表3 定時器分配 定時器 功能 T37 延時2秒開始洗滌 T38 洗滌正轉定時30秒 T39 洗滌反轉定時30秒 T40 脫水定時30秒 T41 報警定時3秒 5.1.4 計數(shù)器部分 具體的計數(shù)器分配如表4所示。 表4 計數(shù)器分配 計數(shù)器 功能 C1 洗滌循環(huán)計數(shù)5次 C2 清洗和漂洗計數(shù)3次 5.2源程序 5.2.1 啟動全自動洗衣機 Q0.0是啟動輸出，M0.1是啟動輔助繼電器，當洗衣機的啟動按鈕按下時，Q0.0和M0.1得電。它的指令程序為： Network 1 開始洗滌 LD I0.0 O M0.1 AN C2 AN I0.1 = M0.1 = Q0.0 所對應的梯形圖如圖5所示 圖5 啟動指令梯形圖 5.2.2 進水閥控制 洗衣機啟動后，再按下水位選擇開關，進水電磁閥得電，洗衣機開始進水。當所選擇水位的限位開關動作后,進水電磁閥釋放，洗衣機停止進水。它的指令程序為： Network 2 進水閥控制 LD M0.1 EU LD I0.5 EU OLD O M0.3 AN M0.2 = M0.3 Network 3 LD I0.2 AN I0.6 LD I0.3 AN I0.7 OLD LD I0.4 AN I1.0 OLD A M0.3 = Q0.1 Network 4 LD Q0.1 ED TON T37, +20 Network 5 LD T37 O M0.2 AN C1 A M0.1 = M0.2 所對應的梯形圖如圖6所示 圖6進水閥控制梯形圖 5.2.3洗滌控制 當進水電磁閥釋放2秒后，洗衣機開始洗滌。洗滌時，正轉30秒，停2秒，然后反轉30秒，停2秒，然后反轉30秒，停2秒，如此循環(huán)5次，總共320秒。它的指令程序為： Network 6 正轉及脫水控制 LD M0.2 AN T38 AN Q0.3 A M0.1 LD I0.5 AN T40 AN Q0.3 A M0.1 OLD LD I1.2 AN M0.1 OLD = Q0.2 Network 7 LD M0.2 AN T39 TON T38, +300 Network 8 反轉控制 LD T38 AN T39 AN I0.5 A M0.1 = Q0.3 Network 9 LD Q0.3 TON T39, +300 Network 10 LD T39 ED LD T40 ED CTU C1, +5 所對應的梯形圖如7所示 圖7洗滌控制梯形圖 5.2.4 出水閥控制 當洗滌循環(huán)5次結束后，排水電磁閥得電，洗衣機開始排水。它的指令程序為： Network 11 出水閥控制 LD C1 LD I1.1 AN M0.1 OLD = Q0.4 所對應的梯形圖如圖8所示 圖8出水閥控制梯形圖 5.2.5 脫水計時 當排空檢測限位開關動作后，開始30秒脫水。它的指令程序為： Network 12 脫水計時 LD I0.5 TON T40, +300 所對應的梯形圖如圖9所示 圖9脫水計時梯形圖 5.2.6 清洗和漂洗計數(shù) 脫水結束后，洗衣機開始清洗，開始進水直到選擇的水位，2秒鐘后開始清洗。清洗時，正轉30秒，停2秒，然后反轉30秒，停2秒。循環(huán)5次后，開始排水，排空后脫水30秒。一共清洗2遍。它的指令程序為： Network 13 清洗和漂洗計數(shù) LD M0.2 ED LDN M0.1 CTU C2, +3 所對應的梯形圖如圖10所示 圖10清洗和漂洗計數(shù)梯形圖 5.2.7 報警輸出 清洗完成后，報警3秒并自動停機。它的指令程序為： Network 14 報警輸出 LD M0.1 TOF T41, +30 Network 15 LDN M0.1 A T41 = Q0.5 所對應的梯形圖如圖11所示 圖11報警輸出梯形圖 5.2.8 水位指示 顯示全自動洗衣機的水位。它的指令程序為： Network 16 水位指示 LD I0.6 = Q0.6 Network 17 LD I0.7 = Q0.7 Network 18 LD I1.0 = Q1.0 所對應的梯形圖如圖12所示 圖12水位指示梯形圖 6 結束語 使用PLC實現(xiàn)控制為現(xiàn)代工業(yè)控制的生產起到了積極作用，此處整個全自動洗衣機控制系統(tǒng)結構簡單，操作方便、靈活，具有較好的實際價值和使用性。 通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結合開發(fā)、設計產品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設計中，我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益非淺。在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經驗，增強了信心。 7 參考文獻： [1]王威主編 .工業(yè)生產自動化[M] .北京：科學出版社，2003.9 [2]常斗南主編 .可編程序控制器原理應用實驗[M] .北京：機械工業(yè)出版社，1998 .3 [3]王永華 .現(xiàn)代電氣控制及plc應用技術[M] .北京：北京航空航天大學出版社，2003 [4]廖常初 .plc編程及應用[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2002 [5]常曉玲 .電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2005 [6]賀哲榮 石帥軍 .流行plc實用及設計[M] .西安：西安電子科技大學出版社，2006 [7]余雷聲 .電氣控制與plc應用[M] .北京：機械工業(yè)出版社，1996 [8]　宮淑貞，徐世許?？删幊炭刂破髟砑捌鋺茫ǖ诙妫　∪嗣襦]電出版社 [9] 吳建強、姜三勇編著《可編程控制器原理及其應用》，哈爾濱工業(yè)大學出版社,1998年 [10]常斗南主編，《可編程控制器原理應用實驗》，機械工業(yè)出版社，1998年7月。 [11]張朝中主編，《電器與PLC控制控制技術（第二版）》. 2009.05 8 附錄（源程序）