基于plc和組態王的全自動洗衣機控制系統設計(文件)

　

【正文】 定時器指令、計數器指令、比較指令、邏輯運算指令和大部分的數學運算指令等，但部分指令如順序控制指令、循環指令、高速計數器指令和通訊指令等尚無法支持。 圖51 S7200仿真軟件主界面圖中灰色部分為是CPU 224類型的PLC面板可顯示CPU運行狀態和I/O點的狀態，燈亮為1，燈滅為0。 仿真測試（1）CPU選型執行圖中菜單命令“configuration”→“CPU Type”，在CPU型號對話框中選擇自己對應的CPU型號，CPU224。加載成功后，在仿真軟件中的AWL和KOP觀察窗口中就可以分別觀察到加載的語句表程序和梯形圖程序。圖53 文件下載框圖54 仿真結果圖由圖54 仿真結果圖可以得知：單擊面板中的開關按鈕0、2使其狀態切換到到1，CPU面板上的模擬LED燈1對應亮，再單擊面板上的開關按鈕7（高水位傳感器）使其狀態切換到1，CPU面板上的模擬LED燈1滅，模擬LED燈2對應亮。各水位傳感器需要手動使其置位，洗衣機不能完全按照自動方式進行工作。其中監控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現對現場的實時監測與控制，且在自動控制系統中完成上傳下達、組態開發的重要作用。組態軟件也為試驗者提供了可視化監控畫面，有利于試驗者實時現場監控。數據庫變量的變化可以改變畫面的動畫效果，通過“動畫連接”建立畫面的圖素與數據庫變量的對應關系。通過這些功能的良好運用，可以制作出動畫效果內容豐富，監控全面的監控系統。它具有完備的詞法語法查錯功能和豐富的運算符、數學函數、字符串函數、控件函數、SQL函數和系統函數。圖61 工程管理器界面一般情況下啟動組態王系統后，在信息窗口中可以顯示的信息有：“組態王”系統的啟動、關閉、運行模式；歷史記錄的啟動、關閉；I/O設備的啟動、關閉；網絡連接的狀態；與設備連接的狀態；命令語言中函數未執行成功的出錯信息。設計的畫面要實現這兩種情況下洗衣機的工作狀態。并將把新建工程設定為組態王當前工程。由于本次畢業設計是采用軟件編程與仿真的，沒有具體的PLC設備，因此新建的設備選用的是亞控公司的仿真PLC設備，如圖65所示。由于定義的是一個仿真設備，所以串口通訊參數可以不必設置，但在工程中連接實際的I/O設備時，必須對串口通訊參數進行設置且置頂，要與實際設備中的設置項完全一致，否則會導致通訊失敗。過程如下：點擊畫面左側的“數據庫”，雙擊右側的“新建”出現定義變量對話框；變量名：可以根據需要設定；變量類型：根據離散信號還是整型信號來定義；連接設備：仿真PLC(剛剛定義的設備)；寄存器：離信號寄存器是CommErr，實型信號寄存器是INCREA或DECREA。有些變量是原系統內部已經定義好的變量，如時間和日期等等，可以直接放入界面使用，并且會訪問到操作系統的時鐘。圖形對象可以按動畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分數等，一個圖形對象又可以同時定義多個連接。此次設計的畫面中指示燈用來顯示全自動洗衣機的工作狀態。主畫面為全自動洗衣機控制畫面，默認水位選擇是高水位。選擇要運行的畫面點擊確定即可進入監控界面。暫停2秒之后洗滌電機正轉，對應正轉指示燈亮，正轉持續幾秒后電機反轉。報警指示亮幾秒后，高水位按鈕、啟動指示燈、洗滌完成指示燈滅，整個過程完成。圖69 全自動洗衣機正常運行時的畫面圖610所示畫面分析：水位選擇中水位時洗衣過程同水位選擇高水位一樣，當水位到達設定水位后停止進水，洗衣機開始洗衣過程。同樣，當按下手動脫水按鈕時，開始脫水，脫水指示燈亮。7 總結與展望 總結通過本系統的設計，對全自動洗衣機的控制系統有了深入的理解。只要稍作改變,就可以設計出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標準洗滌程序,充分表其實用性。系統仿真時，最初用的是S7200系列PLC的仿真軟件漢化版，但在經過CPU選型和程序下載后，按動面板上的開關按鈕使其0，1狀態切換，在CPU面板上的輸出模擬LED燈不會亮。為了更貼近實際工作情況，在畫面開始運行時，就按下啟動按鈕。在今后一個時期內，自動洗衣機將朝著多功能、節電、節水方向發展。如機械定時器、電動程控器、電子程控器、模糊電腦控制。品種多樣化：波輪式、滾筒式和仿生搓洗式洗衣機滿足了不同偏好的消費者的需求。 組合化：兩桶并列，縮小了較大一部分空間，而且具有人工智能模糊控制功能。通過這次畢業設計，我深刻地發現理論與實踐的區別與聯系，發現自己對知識的理解還不夠透徹，要學習的東西還很多。在做畢業設計的過程中，我首先要感謝我的指導老師王老師，從課題分析、查資料，設計整理，整理說明書到最后完成，我的設計可以如此順利地進行，與她的鼓勵和指導是分不開的。\\本站點\停止信號==0){\\本站點\進水閥=0。\\本站點\電機反轉=1。\\本站點\電機反轉=1。\\本站點\電機正轉=0。\\本站點\水位1=\\本站點\水位11。}if(\\本站點\counter==57){\\本站點\脫水1=0。\\本站點\電機正轉=0。\\本站點\高水位=0。\\本站點\排水1=0。}if(\\本站點\counter==61){\\本站點\報警=0。\\本站點\排水1=0。\\本站點\排水1=1。\\本站點\電機正轉=1。\\本站點\電機正轉=1。if(\\本站點\counter==25){\\本站點\電機正轉=1。在此，一并向他們表示我最誠摯的感謝！參考文獻[1]—：人民郵電出版社，[2]：人民郵電出版社，[3]李輝，肖寶興，:北京航空航天大學出版社，[4]：機械工業出版社，[5]陸云華，：中國電力出版社，[6]（200/300/400）：電子工業出版社，[7]趙燕，：中國林業出版社，[8]西門子（中國）：北京航空航天大學出版社，[9]吉敬華，趙文祥，：化學工業出版社，[10]張進秋，陳永利，：[11]：機械工業出版社，[12]、：機械工業出版社，附錄一 SIMATIC S7200 CPU主要性能指標性能指標CPU221CPU22CPU224CPU226外形尺寸90806290806280621908062本機數字量I/O6個輸入/4個輸出8個輸入/4個輸出14個輸入/4個輸出6個輸入/4個輸出程序空間2048字2048字4096字4096字數據空間1024字1024字2560字2560字用戶存儲器類型E2PROME2PROME2PROME2PROM擴展模塊數量不能擴展2個模塊7個模塊7個模塊數字量I/O128輸入/128輸出128輸入/128輸出128輸入/128輸出128輸入/128輸出模擬量I/O無16輸入/16輸出32輸入/32輸出32輸入/32輸出定時器/計數器256/256256/256256/256256/256內部繼電器256256256256布爾指令執行速度通信口數量1（RS485）1（RS485）1（RS485）2（RS485）附錄二 畫面命令語言if(\\本站點\水位1==20amp。在論文寫作過程中也遇到了不少問題，如頁腳與頁碼的插入問題。 致謝在老師的指導、同學的幫助以及自己的努力下，畢業設計終于完成。 大容量和微型化：大容量洗衣機滿足了人們洗大件衣物的需求。具有以下優點的幾種洗衣機將會是消費者青睞的。（2） 洗滌容量的多樣化。 展望 經過幾年的平穩發展，洗衣機無論在質量上還是功能上都有很大的提升。在組態畫面的設計過程中，按下啟動按鈕時，洗衣機中的變量水位在沒有按下啟動按鈕時就開始上升，出現此問題的原因是因為在進行新建設備時選擇的是仿真PLC，水位是從其得到。在本次設計中主要完成了以下工作：（1） 通過分析把整個系統分成了若干個模塊，分析全自動洗衣機控制系統框圖；（2） 根據輸入/輸出點，對CPU進行選型，設計PLC的外圍接線圖，并進行I/O地址和內部元件地址的分配；（3） 繪制了系統的正常運行流程圖和強制停止流程圖，對其順序功能圖進行分析；（4） 使用STEP7Micro/WIN32軟件進行了梯形圖的編程；（5） 使用S7200 ；（6） 利用組態王軟件制作了該控制系統的工作畫面。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內計數器控制,所以只要改變計數器參數就可以改變時間。當選擇水位開關，進行動畫演示時，通過對水位這個參數進行設定使洗衣機在達到設定水位時，暫停幾秒后電機開始正轉，洗衣過程開始。圖611 手動排水時的運行畫面圖611所示畫面分析：當系統處在正常運行方式時，按下停止按鈕，電機停轉，所有的指示燈滅。不同結構的洗衣機，各自有不同的規定用水量和規定水位高度。當水排空時，開始進行脫水。圖69所示畫面分析：按下啟動按鈕，水位選擇高水位后，進水閥打開，開始進水，啟動指示燈亮。設計好的組態界面全自動洗衣機控制畫面如圖67所示，中水位畫面如圖68所示。此外，畫面需要有退出按鈕，方便畫面在運行時退出，選擇函數Exit(0)來實現。在畫面制作過程中經常用到指示燈，指示燈可以用作報警顯示，開關狀態指示。（4） 動畫連接 給圖形對象定義動畫連接是在“動畫連接” 對話框中進行的。在實際運用中，應將從PLC中直接input\output的信號變量定義為離散型信號，如啟動、停止、正反轉等。本設計創建的畫面名稱依次為：全自動洗衣機控制畫面，中水位。然后為設備選擇連接的串口：COM2口。如圖64所示。 新建一個工程啟動“組態王”工程管理器，選擇菜單“文件\新建工程”或單擊“新建”按鈕。圖62 工程瀏覽器界面圖63 信息窗口 監控系統功能要求用組態王設計的全自動洗衣機控制系統監控畫面需要實現洗衣機自動洗衣的功能，直觀、形象地顯示全自動洗衣機洗衣時的工作畫面。組態王軟件的工程管理器界面如圖61所示。命令語言都是靠事件觸發執行的，如定時、數據的變化、鍵盤鍵的按下、鼠標的點擊等。圖形對象與變量之間有豐富的連接類型，給工程人員設計圖形界面提供了極大的方便。它還具有豐富的設備驅動程序和靈活的組態方式、數據鏈接功能，擁有豐富的動畫制作功能，其動畫鏈接功能更是使工程技術人員運用組態王制作畫面如虎添翼。通過對監控系統要求及實現功能的分析，采用組態王對監控系統進行設計。它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發周期短等優點。進水完成后，高水位傳感器傳出數據，進水電磁閥關閉，洗滌電動機開始正轉，洗衣過程開始。（3）仿真測試在仿真軟件中點擊工具欄上的按鈕，啟動運行，使仿真PLC切換到RUN模式開始仿真測試。圖52 CPU選型框（2）程序的下載仿真軟件不能直接接收S7200程序代碼，在STEP7Micro/WIN中將程序編譯并導出成ASCII文本文件（擴展名為awl），文件名為：。CPU模塊的下方是用于輸入數字量信號的小開關面板，具有和CPU224對應的14個輸入點，單擊面板中的開關按鈕可使其0，1狀態切換，在CPU面板上的模擬LED燈對應滅，亮。另外，仿真軟件還有讀取CPU和擴展模塊的信息、設置PLC實時時鐘、控制循環掃描次數等功能。因為判斷水排空是否在排水完畢后，所以要用到排水完畢輔助繼電器。排水梯形圖如圖413所示。T38計時30秒，正洗暫停，T39開始計時。在強制停止情況下，當停止按鈕按下時立即停止進水。按下啟動按鈕。（4）編譯程序編輯完成后,用“PLC”菜單中的“編譯”命令進行離線編譯。 圖46用戶程序結構選擇編輯窗口主程序在每個掃描周期內均被順序執行一次。編程軟件可實現3種編程語言之間