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1、 现代控制技术及PLC控制课程设计姓 名 学 号 2010 班 级 机电 班 专 业 机械电子工程 院 别 机械工程学院 指导教师 2013年7月5日目录1引言 32全自动洗衣机PLC控制的控制要求 32.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理 3 2.2洗衣机控制要求 4 3全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置 4 3.1控制系统硬件接线图 5 3.2模块功能概述 6 4全自动洗衣机控制系统程序设计和调试 6 4.1编程软件 6 4.2程序的流程图、构成和相关设置 7 5全自动洗衣机PLC控制系统程序 8 5.1系统资源分配 8 5.2源程序 9 6 总程序 177 结束语 21
2、 8参考文献 221 引言 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。随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用PLC，变频器，人机界面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越高。电器控制技术是随着科学技术的不断发展，
3、生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。而设计、生产全自动洗衣机无疑是为了方便大家的生活，提高大家的生活水平。洗衣服是生活中必不可少的事情，全自动洗衣机的出现大大减少了人们洗衣服的时间，降低了洗衣的劳动强度，以至于八九岁的小孩都可以在很短的时间里对大量的衣物进行清洗。全自动洗衣机利用PLC对电动机的控制，实现了洗衣机全自动化。一经设置完成，便可以完成对衣物的洗涤、漂洗和甩干等工作。2全自动洗衣机PLC控制的控制要求2.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理2.1.1
4、全自动洗衣机的基本结构全自动洗衣机主要部分有进水口、启动按钮、停止按钮、控制器、排水按钮、高水位控制开关、低水位控制开关、内桶、外桶、波潘、排水口及洗涤电机等构成。2.1.2全自动洗衣机的工作流程全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图1所示。开始 进水洗涤排水脱水结束 图1全自动洗衣机的单循环工作流程示意图2.1.3全自动洗衣机的工作原理洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。 洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。 脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。 洗涤完成由蜂鸣器报警。2.2洗衣机控制要求2.2.1.全自动洗衣机控制系统的要求:
5、（1） 按下启动按扭及水位选择开关，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） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）输入地址：输出地址：启动按钮 I0.0启动指令Q0.0停止按钮I0.1进水阀控制继电器Q0.1高水位按钮I0.2电动机正转及脱水继电器Q0.2中水位按钮I0.3电动机反转继电器Q0.3低水位按钮I0.4排水阀控制继电器Q0.4排空检测开关I
6、0.5 报警蜂鸣器Q0.5高水位检测开关I0.6高水位指示灯Q0.6中水位检测开关I0.7中水位指示灯Q0.7低水位检测开关I1.0低水位指示灯Q1.0手动排水按钮I1.1手动脱水按钮I1.23全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置3.1控制系统硬件接线图3.1.1控制系统硬件接线图全自动洗衣机的控制系统硬件接线示意图如图2所示。 图2全自动洗衣机的控制系统硬件接线示意图3.1.2 PLC外形图全自动洗衣机控制系统选择西门子公司的S7-200系列PLC作为控制单元，如图3所示为所选PLC外形图。 图3 PLC外形图3.1.3I/O地址分配由于S7-200 224 CPU模块有14点数字量输
7、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I0.0I1.2，输出端对应的输出地址是Q0.0Q1.03.2模块功能概述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。4全自动洗衣机控制系统程序设计和调试4.1编程软件以西门子公司为S7-200PLC设计的V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4编程软件。4.2程序的流程图、构成和相关设置4.2.1流程图正常运行流程图正常运行流程图如图4所示。流程图描述: 按下启动按扭,开始进水;进水到规定
8、高度,使水位开关接通,实现洗涤正转,并停止进水, 2秒后开始洗涤,洗涤正转30S后,停止2秒,反转30S后,停2秒。计数器加1,累计洗涤次数;若未满5次则重复进行洗涤,直至洗涤达到5次,开始排水.由于排水,水位降低,当水位低于规定下限水位时,排空检测开关接通,开始脱水,脱水30S后,计数器加1,脱水停止.然后再返回到进水动作 重复上述过程2次,报警3秒并停机。起动脱水2次30S脱水排水洗5次暂停2S30S洗涤反转暂停2S30S洗涤正转停止进水进水 水满 N Y Y N Y N Y Y N Y NY NY报警3秒停机 图4 正常运行的流程图4.2.2.程序的构成在自动方式下，PLC将运行已经设置
9、好的程序和参数（用于全自动洗衣机一切都工作正常的情况下）。4.2.3.程序的下载、安装和调试将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。全自动洗衣机程序是由V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4编程软件的指令完成。若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下,运行编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试。5全自动洗衣机PLC控制系统程序5.1系统资源分配5.1.1 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所示
10、。 表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BG1I0.5高水位检测开关BG2I0.6中水位检测开关BG3I0.7低水位检测开关BG4I1.0手动排水按钮SB6I1.1手动脱水按钮SB7I1.25.1.2 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2所示。表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
11、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HL3Q1.05.1.3 定时器部分具体的定时器分配如表3所示。表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30秒T39洗涤反转定时30秒T40脱水定时30秒T41报警定时3秒T42正转后暂停2秒T43反转后暂停2秒5.1.4 计数器部分具体的计数器分配如表4所示。表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2次5.2源程序5.2.1 启动全自动洗衣机Q0.0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
12、电。它的指令程序为：Network 1 开始洗涤LD I0.0O M0.1AN C2AN I0.1= M0.1= Q0.0 所对应的梯形图如图5所示图5 启动指令梯形图5.2.2 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：Network 2 进水阀控制LD M0.1EULD I0.5EUOLDO M0.3AN M0.2= M0.3Network 3LD I0.2AN I0.6LD I0.3AN I0.7OLDLD I0.4AN I1.0OLDA M0.3= Q0.1Network 4
13、LD Q0.1EDTON T37, +20Network 5LD T37O M0.2AN C1A M0.1= M0.2所对应的梯形图如图6所示 图6进水阀控制梯形图5.2.3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：Network 6 正转及脱水控制LD M0.2AN T38AN Q0.3A M0.1LD I0.5AN T40AN Q0.3A M0.1OLDLD I1.2AN M0.1OLD= Q0.2Network 7LD M0.2AN T39TON T38, +30
14、0Network 8 反转控制LD T38AN T39AN I0.5A M0.1= Q0.3Network 9LD Q0.3TON T39, +300Network 10LD T39EDLD T40EDCTU C1, +5所对应的梯形图如7所示图7洗涤控制梯形图5.2.4 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：Network 11 出水阀控制LD C1LD I1.1AN M0.1OLD= Q0.4所对应的梯形图如图8所示图8出水阀控制梯形图5.2.5 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：Network 12 脱水计时LD
15、I0.5TON T40, +300所对应的梯形图如图9所示图9脱水计时梯形图5.2.6 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：Network 13 清洗和漂洗计数LD M0.2EDLDN M0.1CTU C2, +3所对应的梯形图如图10所示 图10清洗和漂洗计数梯形图5.2.7 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：Network 14 报警输出LD M0.1TOF T41, +30Network 15 LD
16、N M0.1A T41= Q0.5所对应的梯形图如图11所示图11报警输出梯形图5.2.8 水位指示显示全自动洗衣机的水位。它的指令程序为：Network 16 水位指示LD I0.6= Q0.6Network 17 LD I0.7= Q0.7Network 18LD I1.0= Q1.0所对应的梯形图如图12所示图12水位指示梯形图6 总程序LD I0.0O M0.1AN C2AN I0.1= M0.1= Q0.0LD M0.1EULD I0.5EUOLDO M0.3AN M0.2= M0.3LD I0.2AN I0.6LD I0.3AN I0.7OLDLD I0.4AN I1.0OLDA
17、M0.3AN Q0.4= Q0.1LD Q0.1EDTON T37, 20LD T37O M0.2AN C1A M0.1= M0.2LD M0.2AN T38AN Q0.3LD I0.5AN T40AN Q0.3A M0.1OLDLD I1.2AN M0.1OLD= Q0.2LD M0.2AN T39TON T38, 300LD T38TON T42, 20LD T42AN T39AN I0.5A M0.1= Q0.3LD Q0.3TON T39, 300LD T39TON T43, 20LD T39EDLD T40EDCTU C1, 5LD C1LD I1.1AN M0.1OLD= Q0.4
18、LD I0.5AN T40TON T40, 300LD M0.2EDLDN M0.1CTU C2, 3LD M0.1TOF T41, 30LDN M0.1A T41= Q0.5LD I0.6= Q0.6LD I0.7= Q0.7LD I1.0= Q1.06 结束语 为期五天的“现代电气控制及PLC应用技术课程设计”即将结束，五天来，我利用所学现代电气控制及PLC应用技术的基本知识，认真查阅相关资料，并在同学们的帮助下，完成了“全自动洗衣机的设计和调试”的课程设计。使用PLC实现控制为现代工业控制的生产起到了积极作用，此处整个全自动洗衣机控制系统结构简单，操作方便、灵活，具有较好的实际价值和使用
19、性。 通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。 在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐
20、心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，下面是自己的收获: （1）将理论教学与实习实践相结合，对于PLC在实际设计中的应用有了较深刻的认识；（2）对PLC应用系统设计的方法有了初步的了解；（3）提高自己对设计课题的分析能力、编程能力及解决实际问题的综合能力与调试能力；（4）通过学习这一次实践，增强了我们的动手能力，提高和巩固了PLC方面的知识。让我认识到把理论应用到实践中去是多么重要。（5）通过本次课程设计实践，增强了下阶段的学习信心，为毕业设计奠定了基础。（6）但是在设计过程中，仍存在许多问题与不足：诸如对于基础知识掌握的不牢固，所学到的知识还远远不够,以至于还有一些功能不能被动完成。
21、7 参考文献：1王威主编 .工业生产自动化M .北京：科学出版社，2003.92常斗南主编 .可编程序控制器原理应用实验M .北京：机械工业出版社，1998 .33王永华 .现代电气控制及plc应用技术M .北京：北京航空航天大学出版社，20034廖常初 .plc编程及应用M .北京：机械工业出版社，20025常晓玲 .电气控制系统与可编程控制器M .北京：机械工业出版社，20056贺哲荣 石帅军 .流行plc实用及设计M .西安：西安电子科技大学出版社，20067余雷声 .电气控制与plc应用M .北京：机械工业出版社，19968宫淑贞，徐世许。可编程控制器原理及其应用（第二版）人民邮电出版社9 吴建强、姜三勇编著可编程控制器原理及其应用，哈尔滨工业大学出版社,1998年10常斗南主编，可编程控制器原理应用实验，机械工业出版社，1998年7月。11张朝中主编，电器与PLC控制控制技术（第二版）. 2009.05
