基于S7-200的工业洗衣机PLC课程设计(顺序功能指令)

基于S7-200的工业洗衣机PLC课程设计目录一PLC的介绍 11.1 PLC的简介 11.2PLC的特点 1二设计任务与要求 32.1设计任务 32.2设计要求 32.3实用价值与理论意义 3三硬件设计 43.1控制要求 43.2I/O分布表 43.3I/O外部接线图 4四软件设计 54.1设计方案 54.2设计分析 54.3自动洗衣机功能图与梯形图 6五结束 12参考文献 13 一PLC的介绍PLC的简介PLC可编程控制器：PLC英文全称ProgrammableLogicController，中文全称为可编程控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算数操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。入出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。入出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC的I/O电路，都是专门设计的。PLC有多个I/O用点，一般也就有多少个I/O用电路。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。S7-200系列可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点。通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择小型的S7-200，可以完全满足其要求。本设计选择S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图进行编程，实现了全自动洗衣机控制系统的自动化。1.2PLC的特点(1)可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如S7-200PLC平均无故障时间高达数万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。(2)配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。(3)易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。(4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。(5)体积小，重量轻，能耗低由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。二设计任务与要求2.1设计任务控制要求：某工业用洗衣机，其工作顺序如下：（1）启动按钮后给水阀就开始给水；（2）当水满到水满传感器时就停止给水；（3）波轮开始正转3S,然后反转3S,再正转3S…一共转6分钟；（4）出水阀开始出水；（5）出水8S后停止出水，同时声光报警器报警，叫工作人员来取衣服；（6）按停止按钮声光报警器停止，并结束整个工作过程。2.2设计要求设计要求：（1）画出系统动作流程图。（2）设计外部输入/输出点（I/0）。（3）画出PLC外部接线图。（4）请设计完整的梯形图。2.3实用价值与理论意义自从全自动洗衣机诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使全自动洗衣机显得更加智能化。洗衣机的进水和排水分别用进水电磁阀和排水电磁阀来执行，进水时通过电控系统使阀打开，经过水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外，洗涤正转和反转由洗涤电动机驱动波盘正反转实现。水位开关用来检测是否到达水位，启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现停止声光报警。PLC编程简单易学，功能强大，性能稳定，抗干扰能力强而且PLC的体积小巧，能耗低。所以通过实验证明，利用PLC完成对洗衣机的控制，控制效果良好，控制性能稳定。三硬件设计3.1控制要求洗衣机启动后，开始进水，到达水位后立即开始正传进行洗涤，正转洗涤3S后，开始反转，反转洗涤3S后再正转，重复进行，正反装洗满6分钟后，然后进行排水，排水8S后，洗衣机停止转动，同时洗衣机声光报警器报警，叫工作人员来取衣服。工作人员取完衣服，按下停止按钮，洗衣机停止工作。3.2I/O分布表表3-1I/O分布表I/O地址信号名称功能说明I0.0启动按钮开启洗衣机运行I0.1水位限制开关停止加水I0.2停止按钮停止洗衣机Q0.1电机正转开关洗衣机正向转动Q0.2电机反转开关洗衣机反向转动Q0.3给水阀使洗衣机进水Q0.4排水阀使洗衣机排水Q0.5声光报警开关控制发出警报3.3I/O外部接线图启动按钮水满传感器正转停止按钮反转进水出水报警工作电源AC220V图3-1自动洗衣机外部接线图四软件设计4.1设计方案自动洗衣机的过程包括启动、进水、洗涤和报警等功能。在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、比较和选择，再经信息线路反馈给洗衣机各控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。如图4-1所示，由PLC控制洗衣机各种动作流程图。由图可知，PLC在系统中是处于中心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关，进水阀、排水阀和电机是洗衣机各种状态的执行机构。其中进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；电机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定的，电机的正反转状态表明洗衣机处于洗涤状态。另外由于洗衣机工作过程是顺序过程，所以利用PLC机的控制系统是可行的。图4-1洗衣机动作流程图4.2设计分析根据自动洗衣机的PLC控制系统程序工艺流程图可知，实现自动控制需要设置3个定时器器与1个计数器。T37--正转运行3ST38--反转远行3ST39--排水8SC0—正反转运行次数4.3自动洗衣机功能图与梯形图功能图如图4-2所示，当按下启动按钮I0.0时，给水阀Q0.3得电开始工作；当达到限位开关I0.1时，给水阀停止工作，同时，洗衣机波轮正转Q0.1与定时器T37开始工作，3秒后，定时器停止工作，洗衣机反转Q0.2与定时器T38开始工作，正转停止工作。3S后，洗衣机正转控制Q0.1重新工作，360S后计数器动作，排水阀I0.2和定时器T39开始工作，同时，洗衣机洗涤状态停止。8S后，定时器T39动作，排水阀Q0.4停止工作，声光报警器Q0.5开始工作，呼叫工作人员来取衣服。当工作人员取完衣服，按下停止按钮I0.2，声光报警器停止工作，洗衣机结束所有工作状态。图4-2洗衣机工作顺序功能图洗衣机工作梯形图则如下图4-3所示。图4-3洗衣机工作梯形图五结束为期一周的PLC课程设计结束了，在这一星期里，我感觉自己收获很大。首先，在完成自己课程设计的过程中，我对课本知识又有了更进一步的掌握和认识，在对有关PLC编程的运用过程中，对相应的操作也有了更深刻的掌握；最后，在把理论与实践相结合的过程中，对于具体问题寻求解决方法，这都要求自己能够具体问题具体分析。特别是在解决一个现实控制问题的时候才能把书上所学的知识真正的运用到现实中，从而锻炼自己遇到问题、思考问题、解决问题的能力。这次的课程设计是一次自我知识和能力的检验，同时也是为以后积累的一笔财富。总的来说，通过本次课程设计自己对PLC指令的用法有了更深的学习和体会，了解PLC控制系统设计的全过程，熟悉PLC系统设计的相关内容，掌握系统的方法和步骤。参考文献[1]王莺.工业可编程控制器的现状与发展趋势[J].北京：航天技术与民品1999，5：30.[2]潘元明.国内外全自动洗衣机现状[J].家电大视野，2003，11：92.[3]吴中俊主编.可编程控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2004.28-29.[4]吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J].家用电器科技，2000，4：52-54.[5]蒋金周.全自动洗衣机的PLC智能控制[J].北京：机电一体化，2004，5:83-85.[6]吴中俊.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2004.29-34.[7]王永华.电气控制及PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，2003.80-96.[8]许谬.电气控制与PLC控制技术[M].北京：.机械工业出版社，2005.153-154.

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期：年月日导师签名：日期：年月日

指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日PAGEPAGE4基于S7-200的工业洗衣机PLC课程设计教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日

学位论文原创性声明学位论文作者（本人签名）：年月日学位论文出版授权书论文密级：□公开 □保密（___年__月至__年__月）(作者签名：_______导师签名：______________年_____月_____日_______年_____月_____日

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作者签名:二〇一〇年九月二十日

毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）

作者签名:二〇一〇年九月二十日

致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道***老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。***老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的