基于S7200的工業(yè)洗衣機PLC課程設(shè)計(順序功能指令)

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1、目錄 一 PLC的介紹 1 1.1 PLC的簡介 1 1.2 PLC的特點 1 二 設(shè)計任務(wù)與要求 3 2.1 設(shè)計任務(wù) 3 2.2 設(shè)計要求 3 2.3 實用價值與理論意義 3 三 硬件設(shè)計 4 3.1 控制要求 4 3.2 I/O分布表 4 3.3 I/O外部接線圖 4 四 軟件設(shè)計 5 4.1 設(shè)計方案 5 4.2 設(shè)計分析 5 4.3 自動洗衣機功能圖與梯形圖 6 五 結(jié)束 12 參考文獻 13 一 PLC的介紹 1.1 PLC的簡介 PLC可

2、編程控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進行入出信息變換實現(xiàn)控制。入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。入出信息變換靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC的I/O電路，

3、都是專門設(shè)計的。 PLC有多個I/O用點，一般也就有多少個I/O用電路。 可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進行程序設(shè)計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強。S7-200系列可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設(shè)備，有豐富的特殊擴展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求與特點。通過對結(jié)構(gòu)圖的分析，可知全自動洗衣機的I/O點不多，選擇小型的S7-200，可以完全滿足其要求。 本設(shè)計選擇S7-200為核心部件，著重進行硬件接口設(shè)計，利用梯形圖進行編程，實現(xiàn)了全自動洗衣

4、機控制系統(tǒng)的自動化。 1.2 PLC的特點 (1)可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如S7-200PLC平均無故障時間高達數(shù)萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，

5、使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 (2)配套齊全，功能完善，適用性強 PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 (3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口

6、容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 (4)系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 (5)體積小，重量輕，能耗低 由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控

7、制設(shè)備。 二 設(shè)計任務(wù)與要求 2.1 設(shè)計任務(wù) 控制要求： 某工業(yè)用洗衣機，其工作順序如下： （1）啟動按鈕后給水閥就開始給水； （2）當(dāng)水滿到水滿傳感器時就停止給水； （3）波輪開始正轉(zhuǎn)3S,然后反轉(zhuǎn)3S,再正轉(zhuǎn)3S…一共轉(zhuǎn)6分鐘； （4）出水閥開始出水； （5）出水8S后停止出水，同時聲光報警器報警，叫工作人員來取衣服； （6）按停止按鈕聲光報警器停止，并結(jié)束整個工作過程。 2.2 設(shè)計要求 設(shè)計要求： （1）畫出系統(tǒng)動作流程圖。

8、 （2）設(shè)計外部輸入/輸出點（I/0）。 （3）畫出PLC外部接線圖。 （4）請設(shè)計完整的梯形圖。 2.3 實用價值與理論意義 自從全自動洗衣機誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進。設(shè)計方法也開始多種多樣，從而使全自動洗衣機顯得更加智能化。洗衣機的進水和排水分別用進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行，進水時通過電控系統(tǒng)使閥打開，經(jīng)過水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外，洗滌正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)。水位開關(guān)用來檢測是否到達水位，啟動按鈕用來啟動洗衣機工作，停止按鈕用來實現(xiàn)停止聲

9、光報警。PLC編程簡單易學(xué)，功能強大，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強而且PLC的體積小巧，能耗低。所以通過實驗證明，利用PLC完成對洗衣機的控制，控制效果良好，控制性能穩(wěn)定。 三 硬件設(shè)計 3.1 控制要求 洗衣機啟動后，開始進水，到達水位后立即開始正傳進行洗滌，正轉(zhuǎn)洗滌3S后，開始反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)洗滌3S后再正轉(zhuǎn)，重復(fù)進行，正反裝洗滿6分鐘后，然后進行排水，排水8S后，洗衣機停止轉(zhuǎn)動，同時洗衣機聲光報警器報警，叫工作人員來取衣服。工作人員取完衣服，按下停止按鈕，洗衣機停止工作。 3.2 I/O分布表 表3-1 I/O分布表 I/O地址

10、信號名稱 功能說明 I0.0 啟動按鈕 開啟洗衣機運行 I0.1 水位限制開關(guān) 停止加水 I0.2 停止按鈕 停止洗衣機 Q0.1 電機正轉(zhuǎn)開關(guān) 洗衣機正向轉(zhuǎn)動 Q0.2 電機反轉(zhuǎn)開關(guān) 洗衣機反向轉(zhuǎn)動 Q0.3 給水閥 使洗衣機進水 Q0.4 排水閥 使洗衣機排水 Q0.5 聲光報警開關(guān) 控制發(fā)出警報 3.3 I/O外部接線圖 啟動按鈕 水滿傳感器正轉(zhuǎn) 停止按鈕反轉(zhuǎn) 進水 出水

11、 報警 工作電源AC220V 圖3-1 自動洗衣機外部接線圖 四 軟件設(shè)計 4.1

12、設(shè)計方案 自動洗衣機的過程包括啟動、進水、洗滌和報警等功能。在實現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構(gòu)，決定洗衣機的工作狀態(tài)。如圖4-1所示，由PLC控制洗衣機各種動作流程圖。 由圖可知，PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)是PLC的輸入信號控制開關(guān)，進水閥、排水閥和電機是洗衣機各種狀態(tài)的執(zhí)行機構(gòu)。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定的，電機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)表明洗衣機處于洗滌狀態(tài)。另外由于洗衣機工作過程是順序過程，所以利用PLC機的控制系統(tǒng)是可行的。

13、 圖4-1 洗衣機動作流程圖 4.2 設(shè)計分析 根據(jù)自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)程序工藝流程圖可知，實現(xiàn)自動控制需要設(shè)置3個定時器器與1個計數(shù)器。 T37--正轉(zhuǎn)運行3S T38--反轉(zhuǎn)遠行3S T39--排水8S C0—正反轉(zhuǎn)運行次數(shù) 4.3 自動洗衣機功能圖與梯形圖 功能圖如圖4-2所示，當(dāng)按下啟動按鈕I0.0時，給水閥Q0.3得電開始工作；當(dāng)達到限位開關(guān)I0.1時，給水閥停止工作，同時，洗衣機波輪正轉(zhuǎn)Q0.1與定時器T37開始工作，3秒后，定時器停止工作，洗衣機反轉(zhuǎn)Q0.2與定時

14、器T38開始工作，正轉(zhuǎn)停止工作。3S后，洗衣機正轉(zhuǎn)控制Q0.1重新工作，360S后計數(shù)器動作，排水閥I0.2和定時器T39開始工作，同時，洗衣機洗滌狀態(tài)停止。8S后，定時器T39動作，排水閥Q0.4停止工作，聲光報警器Q0.5開始工作，呼叫工作人員來取衣服。當(dāng)工作人員取完衣服，按下停止按鈕I0.2，聲光報警器停止工作，洗衣機結(jié)束所有工作狀態(tài)。 圖4-2 洗衣機工作順序功能圖 洗衣機工作梯形圖則如下圖4-3所示。 圖4-3 洗衣機工作梯形圖

15、五 結(jié)束 為期一周的PLC課程設(shè)計結(jié)束了，在這一星期里，我感覺自己收獲很大。首先，在完成自己課程設(shè)計的過程中，我對課本知識又有了更進一步的掌握和認識，在對有關(guān)PLC編程的運用過程中，對相應(yīng)的操作也有了更深刻的掌握；最后，在把理論與實踐相結(jié)合的過程中，對于具體問題尋求解決方法，這都要求自己能夠具體問題具體分析。特別是在解決一個現(xiàn)實控制問題的時候才能把書上所學(xué)的知識真正的運用到現(xiàn)實中，從而鍛煉自己遇到問題、思考問題、解決問題的能力。這次的課程設(shè)計是一次自我知識和能力的檢驗，同時也是為以后積累的一筆財富。 總的來說，通過本次課程設(shè)計自己對PLC指令的用法有了更深的學(xué)習(xí)和體會，了解

16、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的全過程，熟悉PLC系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，掌握系統(tǒng)的方法和步驟。 參考文獻 [1] 王鶯.工業(yè)可編程控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J] .北京：航天技術(shù)與民品1999，5：30. [2] 潘元明.國內(nèi)外全自動洗衣機現(xiàn)狀[J].家電大視野，2003，11：92. [3] 吳中俊主編.可編程控制器原理及應(yīng)用[M] .北京：機械工業(yè)出版社，2004.28-29. [4] 吳存宏.淺談PLC在全自動洗衣機中運用[J] .家用電器科技，2000，4：52-54. [5] 蔣金周.全自動洗衣機的PLC智能控制 [J] .北京：機電一體化，2004，5:83-85. [6] 吳中俊.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.29-34. [7] 王永華.電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M] .北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003.80-96. [8] 許謬.電氣控制與PLC控制技術(shù)[M] .北京：.機械工業(yè)出版社，2005.153-154. 13