PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用

1、PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用目录1控制目的与要求 .22洗衣机的工艺流程 .22.1衣机的工作过程 .22.2全自洗衣机的 PLC 控制系统的构成 .33总体方案设计 .34洗衣机硬件电路设计 .44.1洗衣机的硬件连接图设计 .44.2洗衣机的元件选择和 I/O 点分配 .65软件设计 .76组态界面设计 .97安装调试过程 .107.1InTouch 与 PLC的通信 .107.2PLC 程序调试 .117.3组态界面调试 .119测试结果分析 .1410心得体会 .14附录 1.15附录 2全自动洗衣机 LAD程序 . .18PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用1 控制目的与要求

2、根据全自动洗衣机的控制系统要求，设计一控制系统，该系统应保证安全、可靠运行的情况，实现计算机自动监控运行。2 洗衣机的工艺流程2.1 衣机的工作过程（ 1）该种洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进 水时，通过电控系统是进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排到机外。（ 2） 洗涤正转、反转有洗涤电动机驱动波盘正、反转实现，此时脱水桶并不旋转。脱 水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。（ 3） 高、中、低水位开关分别用用来检测高、中、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。（ 4） 停止按钮用来实现手动停止进水

3、、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。脱水按钮用来实现手动脱水。2.2 全自洗衣机的 PLC控制系统的构成全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有很多小孔，室内外桶的水流相通。图 1全自动洗衣机外形结构简图3 总体方案设计通过对全自洗衣机的控制要求分析，主体控制设备选用PLC,它具有强大的数字处理功能， 同时也可以作为开关量的输入、输出控制。 我选择的是西门子的S7-200， 工作过程可以看成下图：循环 3次循环 5次开始运行进水正转反转排水脱水报警结束图 2洗衣机工作过程图根据控制目的和要求， 经

4、过仔细分析各种因素， 制定了整体的设计方案： 以西门子的PLC(S7-224CN)为核心，完成对输入输出点的控制。监控系统通过MODBUS 通信协议与 PLC(S7-224CN)进行 I/O 点的通信。输入部分包括：启动/停止按钮输入 ;输出部分包括 :装料和卸料的控制 ,电机的正转与反转的控制。 模块框图如图 3 所示。根据设计要求综合各方面考虑，本设计所要实现的功能就是用PLC 控制洗衣服的全过程，同时还可以通过计算机对它进行监控。在此的基础上我对本设计的大体思路做了如下的方框图设计，也即大的四个部分输入控制部分，输出控制部分，PLC 和计算机。其中PLC和计算机通过MODBUS 进行连接

5、和控制。工业控制计算机MODBUS输输入出控西门子 PLC控制S7-200制部部分分图 3洗衣机总体设计方案（1）根据 洗衣机的控制要求分析，采用软件实现， PLC 使用 S7-200 CPU 224CNPLC控制原理，计算机由InTouch（ 2）由 西门子编程语言 LAD 、FBD 或 STL 编制控制程序，并由其完成控制要求。（ 3）通过工控机与 PLC 进行通讯连接控制 PLC，通过 MODBUS 协议建 立 PLC 控 制 屏 与 InTouch 监 控界 面的 连接 ，用 InTouch 监控 界 面显示洗衣机的动态工作过程。4 洗衣机硬件电路设计4.1洗衣机的硬件连接图设计（ 1

6、）为了系统安全、可靠、稳定地运行，主电路由隔离开关QS，熔断器FU，接触器 KM 的主触点，热继电器FR 的热元件与电动机构成，如图3：QSFU1-FU3KM1FRM电机图4 主电路（ 2）控制电路由总停开关，启动按钮，停止按钮、手动排水按钮，手动脱水按钮，中间继电器线圈及常开辅助触点， 接触器的线圈及常开辅助触点及熔断器构成。系统 PLC 控制电路如图 4 所示UVWNQS2FU4FU5启 停排脱高中低SB0水水水动 止水水位位位LN IMI0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6S7200PLC1LQ0.0Q0.1 Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5正反进排脱报警转

7、转水水水KM1KM2KM3KM4KM5HL图 5 PLC 控制电路24VL+M4.2洗衣机的元件选择和I/O 点分配表 1 全自动洗衣机控制元件选择序器件名称型号规格数量厂商号1继电器SSR-D205W5北京灵通2指示灯XB2BVB3C2施耐德3熔断器24隔离开关25PLC 电源1主电源16接触器LC1-D50115施耐德7PLC 主机S7-2001西门子8普通 PC机方正电脑1方正集团9组态软件INTOUCH1WONDERWARE10电动机1表 2PLC的 I/O 控制点分配输入按钮输出设备I0.0启动按钮Q0.0电动机正转I0.1停止按钮Q0.1电动机反转I0.2排水按钮Q0.2进水电磁阀

8、I0.3脱水按钮Q0.3排水电磁阀I0.4高水位Q0.4脱水电磁阀I0.5中水位Q0.5报警指示灯I0.6低水位Q0.6运行指示5 软件设计洗衣机控制程序流程图如下：按下启动按钮I0.0运行延时 2s到延时 20s到延时 2s到延时 20s到延时 2s到NN延时 3s到进水 Q0.2停止进水洗涤正转 Q0.0正转停止洗涤反转 Q0.1反转停止判断C50是否为 0？Y排水 Q0.3脱水 Q0.4判断C51是否为 0？Y报警 Q0.5停机T32延时 2sT33延时 20sT34延时 2sT35延时 20sT36延时 2sT37延时 30sT96延时 3s图 6 全自动洗衣机程序流程图本设计使用梯形

9、图：梯形图是用得最多的可编程序控制器图形编程语言， 梯形图与继电器控制系统的电路图很相似， 又有直观易懂的优点， 很容易被工厂熟悉继电器控制的工作人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制，有时把梯形图称为电路或程序。 （梯形图程序见附录 2）6 组态界面设计根 据设 计要 求， 用 InTouch 组 态软 件设 计出 的全 自动 洗衣 机 的监控界面，她包括一些指示灯，手动操作按钮，报警设备等。其界面设计如图 8所示。图 7 洗衣机 InTouch 监控界面通过监控界面可以控制洗衣机的启动停止，进水排水；可以根据指示灯显示洗衣机的进水，排水，正转反转洗涤，和甩干工作状态。 设计中使用的标记名如下表

10、：表 3InTouch 设计中定义的标记名序号标记名类型访问名项目注释1jinshuiI/Omyk000001进水电磁阀2paishuiI/Omyk000002排水电磁阀3zhengzhuanI/Omyk000003电动机正转4fanzhuanI/Omyk000004电动机反转5liheqiI/Omyk000005离合器6startI/Omyk010001洗衣机开7stopI/Omyk010002洗衣机关8paishuiI/Omyk010003排水按钮9diweiI/Omyk010004低水位10gaoweiI/Omyk010005高水位7 安装调试过程7.1InTouch 与 PLC 的通信

11、InTouch 与 PLC 通讯是通过 MODBUS协议。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。MODBUS RTU功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的。InTouch 与 PLC 通讯结构示意图如图所示：InTOUCH 组态I/O SERVER（MODBUS 协议）S7-200 PLC图 8 InTouch与 PLC通讯结构图其中，设 置 MODBUS的连 接端 口和 访 问名 时，访 问名 要 与 InTouch 中设置的访问名一致。7.2PLC程序调试在控制软件编写完成后，进行编译，反复修改错误，编译没错误后将PLC置于 STOP，下载程

12、序到 PLC，然后将 PLC 置于 RUN, 检查 PLC 是否按要求工作。如果不按要求工作，检查梯形图，修改程序，反复调试，直到达到要求。这里用一个西门子的仿真软件，对所要控制的输入点进行模拟，对输出点观察，看是否按要求步骤工作。西门子的仿真软件界面如图 :图 9西门子的仿真软件界面程序符合工作要求后将PLC 程序下载到 PLC 上，并 用 InTouch 监 控界 面 开始监控洗衣机工作状态。7.3组态界面调试画好组态界面以后，分别设置各部分的变量，设置好后切换到运行状态看能否按设计要求显示，达到要求后建立通讯项目，准备与 PLC 建 立连 接 。 InTouch 部 分状 态图 如 下：

13、图 10 运行开始进水到一定水位图 11 洗涤一个循环排水时图 12排水完毕开始脱水图 13洗涤结束报警3s8 调试中遇到的问题及解决办法InTouch 是 Wonderware FactorySuite的一个组成部分，实际要完成一些大的工业项目，还需要结合其他的软件，如和设备通信的IO Server 和 DA Server.在 PLC 与 InTouch 组态软件连接时，一定要是它们之间所设置的访问名一致，并要注意观察 InTouch 监控界面其工作状态显示情况。9 测试结果分析按下开始按钮，电源、进水指示灯变亮，进水电磁阀打开，开始进水，液位到一定高度，高位指示等变亮，停止进水。正转停止反

14、转，然后排水，排完后低位指示灯亮，停止排水，排水阀关闭。10 心得体会在这次培训中遇到的问题有可编程控制器使用方面的问题、脚本程序编写的问题、组态软件的使用问题以及上位机与下位机的通信等一些问题。通过这些问题使自己的控制系统设计水平有很大提升。通过这次 ASEA 助理工程师培训和这个全自动洗衣机控制设计过程，使我对InTouch 组态， PLC 控制，过程控制，自动控制有了一个系统化的理解，学会了使用组态软件InTouch 做监控界面，学会使用西门子S7-200 型 PLC的进行一般的工程设计，熟悉了一个项目详细的设计过程，对以往所学知识进行了很好的巩固和加深，并对以后的学习和发展有很好的指导

15、作用，增强了自己的动手能力和实践经验。附录 1PLC在全自动洗衣机控制系统中的应用一、工程原理（ 1）全自动洗衣机的工作原理普通洗衣机的 工作流程由进水、 洗衣、排水和脱水 4 个过程组成。 在半自动西在中，这 4 个过程分别用相应的按钮开关来控制。 全自动洗衣机中， 这 4 个过程和做到全自动依次运行，直至洗衣结束。自动洗衣机的进水、 洗衣、排水和脱水是通过水位开关、 电磁进水阀和电磁排水阀之间相互配合来实现自动控制的。水位开关用来控制洗衣机内的高、中、低水位；电磁进水阀起着通 / 断水源的作用。进水时，电磁进水打开，将水注入；排水时，电磁排水阀打开，将水排出；洗衣时，洗涤电动机起动；脱水时

16、，脱水桶起动。（2）工作过程全自动洗衣机对控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。“正常运行”方式的控制要求如下：1）将水位通过水位选择开关设在合适的位置（高、中、低），按下“起动”按钮，开始进水，达到设定的水位（高、中、低）后，停止进水。2）进水停止 2 秒后开始洗衣。3）洗衣时，正转20s，停 2s，然后反转 20s，停 2s。4）如此循环共 5 次，总共 220s 后开始排水，排空脱水30s。5）然后再进水，重复1）-4 ）步，如此循环共3 次。6）洗衣过程完成，报警3s 并自动停机。“强制停止”方式的控制要求如下：1）若按下“停止”按钮，洗衣过程停止，即洗涤电动机和脱水桶转，进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合。2）可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。二、控制要求要求采用 PLC 作为控制中心，采用触摸屏或上位机 （组态软件编程） 监控。1. 控制系统应有防止误操作的电路联锁和保护功能。2. 操作界面要求有动作效果，可以显示操作的进度。3. 检测、控制信号要准确，安全、可靠。三、硬件设计根据控制要求，主控设备选用PLC，作为开关量的输入、输出控制。输出采用继电器隔离， 通过继电器控制电机的接触器，控制电