畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

1、安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文基于plc全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)系 別 電氣工程系 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 機(jī)電3082班 姓 名 學(xué) 號(hào) 2010 2011 學(xué)年第 1 學(xué)期摘 要本文介紹了采用可編程控制器（plc）作為核心控制部件并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。文章主要介紹了洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)，對全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面的理論分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于plc的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方案，并對方案進(jìn)行了論證，根據(jù)洗衣機(jī)的工作原理，設(shè)計(jì)了流程及程序，對按鈕、繼電器、開關(guān)、變頻器等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。由于洗滌、排水、脫水的時(shí)間均由plc

2、內(nèi)計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制，所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間。具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：plc；全自動(dòng)洗衣機(jī)；變頻器；繼電器目 錄目 錄i 第一章 序言11.1 選題的背景意義1 1.2 洗衣機(jī)的發(fā)展史1 1.3 自動(dòng)控制的應(yīng)用領(lǐng)域2 1.4 本次課題主要研究的內(nèi)容3第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)4 2.1 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)簡介4 2.2 控制系統(tǒng)的組成4第三章 硬件的理論與設(shè)計(jì).63.1 硬件設(shè)計(jì)6 3.2 可編程序控制器7 3.2.1可編程控制器的基本概念與基本結(jié)構(gòu) 73.2.2 可編程控制器的基本特點(diǎn)8 3.2.3s7-200系列plc8 3.2.4 plc接線圖93.2.5

3、 開關(guān)量i/o模塊的選擇10 3.2.6可編程序控制器i/o分配表12 3.3 繼電器143.3.1繼電器簡介143.3.2繼電器組的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)功能14 3.4 變頻器的使用及參數(shù)設(shè)定15第四章 組態(tài)軟件簡介及程序設(shè)計(jì).16 4.1組態(tài)軟件簡介164.2 t型圖程序設(shè)計(jì)174.2.1程序流程圖17 4.2.2梯形圖重點(diǎn)程序段落分析18 4.3組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì) 204.3.1變量的定義20 4.3.2界面的設(shè)計(jì)21 4.3.3重點(diǎn)的幾個(gè)參數(shù)設(shè)定 22 4.3.4組態(tài)界面對可編程序邏輯控制器的寫入 24程序清單26致謝43參考文獻(xiàn)44第一章 緒論本章闡述了畢業(yè)論文選題的背景意義、洗衣機(jī)的發(fā)展歷史以及自

4、動(dòng)化控制在工業(yè)生產(chǎn)和生活中所體現(xiàn)的應(yīng)用價(jià)值，包括目前的應(yīng)用范圍及發(fā)展的前景。1.1選題的背景意義洗衣機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的家用電器。在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也十分廣泛，本課題在于工業(yè)用洗衣機(jī)的研究，工業(yè)洗衣機(jī)適用于洗滌棉、毛、化纖、絲綢等衣物織品。水磨洗滌機(jī)可用于服裝廠水洗牛仔服及絲綢等衣物。工業(yè)用洗衣機(jī)適用于賓館、飯店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠等領(lǐng)域，滿足大容量的洗衣要求。但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度的要求了。洗衣機(jī)需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。而隨著plc技術(shù)的發(fā)展，用plc作為控制器，就能很好地滿足全自

5、動(dòng)洗衣機(jī)對自動(dòng)化的要求，并且控制方式靈活多樣，控制模式可以根據(jù)不同場合的應(yīng)用而有所不同。自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展使得洗衣機(jī)由初始的半自動(dòng)式洗衣機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的全自動(dòng)洗衣機(jī)，又正在向智能化洗衣機(jī)方向發(fā)展。工業(yè)洗衣機(jī)主要特點(diǎn)：(1)工業(yè)洗衣機(jī)采用臥室滾筒型,工業(yè)洗衣機(jī)的內(nèi)外筒均采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼板精制而成,平整光亮,耐腐蝕,對織物的磨損小且無損傷,機(jī)器使用壽命長；(2) 工業(yè)洗衣機(jī)內(nèi)筒門蓋均裝有不銹鋼安全鎖緊機(jī)構(gòu),外筒門蓋上設(shè)有電器互鎖裝置,運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠；(3) 工業(yè)洗衣機(jī)采用三角膠帶傳動(dòng),振動(dòng)小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、經(jīng)久耐用。(4)工業(yè)洗衣機(jī)專業(yè)用于服裝廠，水洗廠，賓館，酒店，醫(yī)院，工礦企業(yè)等。1.2洗衣機(jī)的發(fā)展歷

6、史從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是：辛苦勞累。 1874年，“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)有人發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。發(fā)明者是美國人比爾布萊克斯。布萊克斯的洗衣機(jī)構(gòu)造極為簡單，是在木筒里裝上6塊葉片，用手柄和齒輪傳動(dòng)，使衣服在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到“凈衣”的目的。這套裝置的問世，讓那些為提高生活效率而冥思苦想的人士大受啟發(fā)，洗衣機(jī)的改進(jìn)過程開始大大加快。 1880年，美國又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動(dòng)力開始取代人力。 之后，水力洗衣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相

7、繼出現(xiàn)。到1911年，美國試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)。電動(dòng)洗衣機(jī)的問世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開端。電動(dòng)洗衣機(jī)幾經(jīng)完善，在1922年迎來一種嶄新的洗衣方式“攪拌式”。攪拌式洗衣機(jī)由美國瑪依塔格公司研制成功。這種洗衣機(jī)是在筒中心裝上一個(gè)立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)立軸，進(jìn)行周期性的正反擺動(dòng)，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此滌蕩污垢。攪拌式洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，受到人們的普遍歡迎。不過10年之后，美國本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺(tái)前裝式滾筒洗衣機(jī)，洗滌、漂洗、脫水在同一個(gè)滾筒內(nèi)完成。這意味著電動(dòng)洗衣機(jī)的型式躍上一個(gè)新臺(tái)階，朝自動(dòng)化又前進(jìn)了一大步！直至今日，滾筒式洗衣機(jī)

8、在歐美國家仍得到廣泛應(yīng)用。 隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機(jī)研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，它是靠筒體一側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強(qiáng)烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進(jìn)英國噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨(dú)具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。 20世紀(jì)60年代以后，洗衣機(jī)在一些發(fā)達(dá)國家的消費(fèi)市場開始形成系列，家庭普及率迅速上升。此間洗衣機(jī)在日本的發(fā)展備受矚目。60年代的日本出現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機(jī)，人們稱之為“半自動(dòng)型洗衣機(jī)”。70年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)。70年

9、代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)橫空出世，讓人耳目一新。到80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機(jī)操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時(shí)尚進(jìn)入90年代，由于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。此后，隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式洗衣機(jī)，省去了齒輪傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)，引發(fā)了洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的巨大革命。1.3 自動(dòng)控制的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對市場需求做出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器簡稱pl

10、c（programmable logic controller）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。plc的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要設(shè)備之一。plc已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，當(dāng)然plc在其他領(lǐng)域也得到了迅速的發(fā)展。在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，plc已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能價(jià)格比的不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在我國有越來越多的行業(yè)領(lǐng)域開始應(yīng)用到plc。plc的應(yīng)用領(lǐng)域主要有數(shù)字量邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等幾個(gè)方面。1.4 本文主要研究的內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是利用西門子s7-200

11、plc對洗衣機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制，掌握step7-micro/kingview組態(tài)王的組態(tài)理論和組態(tài)方法，制作整個(gè)洗衣過程監(jiān)控界面，對電動(dòng)機(jī)及其他設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在實(shí)現(xiàn)以上全部功能的前提下，再對監(jiān)控界面的控制功能作進(jìn)一步研究，監(jiān)控界面的控制功能就是不在現(xiàn)場的情況下，對現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行控制。第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)本段落將介紹所設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)整體結(jié)構(gòu)，給出控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的框圖，并附文字說。介紹流程、工作方式及工作特點(diǎn)。2.1洗衣機(jī)控制系統(tǒng)簡介本次設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)是以工業(yè)使用為目的，在一些工業(yè)環(huán)境下，洗衣機(jī)的工作強(qiáng)度要比家用洗衣機(jī)大得多。要想在相對惡劣的條件下長時(shí)間連續(xù)工作，就需要洗衣機(jī)的控制

12、系統(tǒng)更加穩(wěn)定耐用，從而達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)收益。但是，對于控制系統(tǒng)來說，能達(dá)到如此的地步，就需要相當(dāng)?shù)募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這樣來說，成本就將大幅度提高。 作為工業(yè)用途的洗衣機(jī)，其過高的成本可以憑借其出色的性能所帶來的經(jīng)濟(jì)效益來彌補(bǔ)?？删幊绦蚩刂破魇且环N能夠適應(yīng)多種工業(yè)環(huán)境的控制裝置，其穩(wěn)定的性能受到廣大工業(yè)生產(chǎn)者的好評。這種控制系統(tǒng)具有極高的可靠性和靈活性。應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要設(shè)備之一。plc已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，當(dāng)然plc在其他領(lǐng)域也得到了迅速的發(fā)展。在性能價(jià)格比不斷提高的同時(shí)，它所帶來的成果越來越明顯。綜上，本次設(shè)計(jì)的工業(yè)用途洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

13、將由plc可編程序控制器來作為主要組成部分。2.2控制系統(tǒng)的組成本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主要是以可編程序邏輯控制器所輸出的離散型指令為指令源。通過這些數(shù)字信號(hào)的輸出以及其他控制電路的受控行為來指揮供電電路給電動(dòng)機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)了對模擬洗衣機(jī)的控制?？刂齐娐返慕M成主要包括：可編程序控制器、繼電器組和連接電路（變頻器）。其中，繼電器為主要執(zhí)行模塊，plc所發(fā)出的數(shù)字指令控制繼電器線圈，而繼電器的開合直接控制電源電路，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的控制。另外，變頻器只是作為演示時(shí)增強(qiáng)效果的連接裝置，在電路中控制洗滌時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，不作為必要裝置。圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在圖2.1中可以看出，對供電電路的控制是本次設(shè)計(jì)的最終目的，也

14、就是說，繼電器的開合為控制電路的主要?jiǎng)幼?。模擬洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)是滿足工業(yè)380v三相電源的交流異步電動(dòng)機(jī)，要想改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向只需調(diào)換其中的任意兩相。這就是繼電器組的主要功能。第三章 硬件的理論與設(shè)計(jì)本章將給出本次設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)電路原理圖和各個(gè)主要器件的具體介紹和說明。原理圖中包括了供電回路圖和控制回路圖。元器件除plc以外還包括了繼電器組和變頻器等。3.1硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)的整體思路就是通過plc輸出的數(shù)字信號(hào)控制繼電器組，達(dá)到控制電路的目的。如圖3.1：圖3.1圖中“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“脫水”為控制電動(dòng)機(jī)電源方向的三個(gè)繼電器組，它們的線圈分別與plc的輸出端q0.2、q0.3、q0.4相連，

15、受控于plc的輸出信號(hào)。其中正轉(zhuǎn)組和反轉(zhuǎn)組是通過變頻器的限制后接入電動(dòng)機(jī)的，因此，改變變頻器參數(shù)就可以改變洗滌和漂洗時(shí)的速度。而脫水繼電器組直接與電源和電動(dòng)機(jī)相連，這樣，當(dāng)洗衣機(jī)處于脫水狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)按額定轉(zhuǎn)速工作。所以，在演示時(shí)轉(zhuǎn)速會(huì)和洗滌漂洗有所區(qū)別。3.2可編程序控制器3.2.1可編程控制器的基本概念與基本結(jié)構(gòu)隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。 可編程控制器的基本概念國際電工委員會(huì)對plc作了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、

16、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按以于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)cpu模塊輸入模塊輸出模塊輸出電源電源開關(guān)可編程控制器plc主要由cpu模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成，如圖所示：plc的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。 圖3.2可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)圖 cpu模塊cpu模塊主要由微處理器（cpu芯片）和存儲(chǔ)器組成。在plc控制系統(tǒng)中，cpu模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來儲(chǔ)存程序和

17、數(shù)據(jù)。 i/o模塊輸入（input）模塊和輸出（output）模塊簡稱i/o模塊它們是聯(lián)系系統(tǒng)外部設(shè)備和cpu模塊的橋梁。 編程器編程器用來生成用戶程序，并用它進(jìn)行編輯、檢查、修改和監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序。一般用于小型機(jī)或用于現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。使用編程軟件可以在計(jì)算機(jī)上直接生成梯形圖或指令表程序，并且可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言之間的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后通過pc/ppi電纜可以下載到plc中去，也可以將plc當(dāng)中的程序上傳到計(jì)算機(jī)當(dāng)中來。 電源plc一般使用ac 220v電源或dc 24v電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各種模塊提供不同電壓等級(jí)的直

18、流電源。3.2.2可編程控制器的基本特點(diǎn)可編程控制器具有編程方法簡單易學(xué)、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、硬件配套齊全，用戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少、維護(hù)工作量小、維護(hù)方便、體積小、能耗低等特點(diǎn)。3.2.3 s7-200系列plc西門子公司的simatic s7-200系列屬于小型plc，可以用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。由于它有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。s7-200的可靠性非常高，可以用語句表、梯形圖和功能塊圖編程。它的指令豐富，簡單易學(xué)，內(nèi)置有高速計(jì)數(shù)器、告訴脈沖輸出和pid控制器等特殊功能

19、，最大可以擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量i/o或35路模擬量i/o，最多有30多kb的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。s7-200提供了近10種通訊方式以滿足不同的應(yīng)用需求，從rs-485通信/編程接口通訊到自由口模式通訊，從ppi協(xié)議通訊到mpi協(xié)議通訊，從簡單的s7-200之間的通訊到s7-200通過profibus-dp網(wǎng)絡(luò)通訊，甚至到s7-200通過以太網(wǎng)通訊。在網(wǎng)絡(luò)需求已日益成為必要的今天，強(qiáng)大的通訊無疑會(huì)使s7-200為更多用戶服務(wù)。3.2.4 plc接線圖圖3.3 plc接線圖3.2.5開關(guān)量i/o模塊的選擇 開關(guān)量輸入模塊的選擇開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為plc內(nèi)部接

20、受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)plc內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 開關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5v、12v、24v、48v、60v等；交流110v、220v等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般5v、12v、24v用于傳輸距離較近場合，如5v輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過10米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和

21、分組式兩種接線方式，即匯點(diǎn)式和分組式。匯點(diǎn)式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（com）；而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。對于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的60。為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱plc說明書。 開關(guān)量輸出模塊的選擇開關(guān)量輸出模塊是將plc內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，并實(shí)

22、現(xiàn)plc內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過1hz）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。對于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式。 分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是

23、分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù)plc輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式plc既有分組式輸出，也有分隔式輸出。開關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于plc外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個(gè)220v2a的8點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可承受2a的電流，但輸

24、出公共端允許通過的電流并不是16a(82a)，通常要比此值小得多。一般來講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60。開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。3.2.6 可編程序控制器i/o分配表表3.1i/o分配表符號(hào)地址1啟動(dòng)信號(hào)i0.02停止信號(hào)i0.13排水信號(hào)i0.24水位上限位信號(hào)i0.35水位下限位信號(hào)i0.46進(jìn)水閥輸出q0.07排水閥輸出q0.18正轉(zhuǎn)輸出q0.29反轉(zhuǎn)輸出q0.310脫水輸出q0.411報(bào)警輸出q0.512顯示編碼a輸出q0.613顯示編碼b輸出q

25、0.714顯示編碼c輸出q1.015顯示編碼d輸出q1.116m啟動(dòng)m1.017m停止m1.118m排水m1.219m水位上限位m1.320m水位下限位m1.421m進(jìn)水m2.022m排水m2.123m正轉(zhuǎn)m2.224m反轉(zhuǎn)m2.325m脫水m2.426m報(bào)警m3.027洗滌標(biāo)志位m4.028漂洗標(biāo)志位m4.129脫水標(biāo)志位m4.230報(bào)警標(biāo)志位m4.331洗滌完成標(biāo)志位m4.432漂洗完成標(biāo)志位m4.533電機(jī)正轉(zhuǎn)定時(shí)器t13734電機(jī)反轉(zhuǎn)定時(shí)器t13835電機(jī)脫水定時(shí)器t13936報(bào)警定時(shí)器t14037洗滌計(jì)數(shù)器c038漂洗計(jì)數(shù)器1c139漂洗計(jì)數(shù)器2c23.3 繼電器3.3.1 繼電器簡

26、介繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中

27、的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。3.3.2 繼電器組的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)的功能在本次設(shè)計(jì)中，對繼電器的使用較為突出，原理是利用可編程序控制器的24v直流信號(hào)來控制繼電器線圈，實(shí)現(xiàn)由可控制的按預(yù)定程序?qū)?關(guān)斷的380v三相電源給電動(dòng)機(jī)供電。本次使用的繼電器模塊由三組三聯(lián)裝共九個(gè)繼電器組成，每組繼電器完成一個(gè)功能。可分為：正轉(zhuǎn)控制組，反轉(zhuǎn)控制組及脫水控制組?？刂凭€圈與plc的輸出口相連，電動(dòng)機(jī)高壓電源通過變頻器以后與繼電器“常開引腳”相連，公共端接地。它們的開合直接由可編程

28、序控制器輸出的離散信號(hào)控制。即當(dāng)洗衣機(jī)處在洗滌過程要求正轉(zhuǎn)時(shí)，正轉(zhuǎn)控制組閉和，反轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開，三相電源按照原始順序接入，電源由變頻器控制頻率后給電動(dòng)機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值；當(dāng)洗衣機(jī)處在洗滌過程要求反轉(zhuǎn)時(shí)，反轉(zhuǎn)控制組閉和，正轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開，此時(shí)，三相電源中的兩相已被繼電器互換相接，由于三相異步電動(dòng)機(jī)改變?nèi)我鈨上嚯姶帕叵喾矗娫丛儆勺冾l器控制頻率后給電動(dòng)機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值；當(dāng)洗衣機(jī)處在脫水過程要求高速正轉(zhuǎn)時(shí)，脫水控制組閉和，正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)控制組斷開，此時(shí)，三相電源按預(yù)定順序接入，電源直接接入電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)按額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)。3.4 變頻器的使用及參數(shù)設(shè)定在本

29、次設(shè)計(jì)中遇到需改變電機(jī)轉(zhuǎn)速及正向反向交替旋轉(zhuǎn)的問題，并且需要實(shí)現(xiàn)在洗衣機(jī)全自動(dòng)的過程中洗滌和脫水的轉(zhuǎn)速變化，這樣就必須運(yùn)用一定的措施來控制電源的出入從而使其顯現(xiàn)出明顯不同的觀察效果。由于在整個(gè)過程中，變頻器的作用僅為控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，正反向旋轉(zhuǎn)及高速脫水均由繼電器實(shí)現(xiàn)，使得變頻器的參數(shù)設(shè)定不必過于復(fù)雜，運(yùn)用變頻器出廠設(shè)置稍作調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)對外部端子的點(diǎn)動(dòng)控制。表3.2 變頻器參數(shù)設(shè)定序號(hào)變頻器參數(shù)出廠值設(shè)定值功能說明1p0304230380電動(dòng)機(jī)的額定電壓( 380v )2p03053.250.35電動(dòng)機(jī)的額定電流( 0.35a )3p03070.750.06電動(dòng)機(jī)的額定功率( 60w )4p0

30、31050.0050.00電動(dòng)機(jī)的額定頻率( 50hz )5p031101430電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速( 1430 r/min )6p100021用操作面板（bop）控制頻率的升降7p108000電動(dòng)機(jī)的最小頻率( 0hz )8p10825050.00電動(dòng)機(jī)的最大頻率( 50hz )9p11201010斜坡上升時(shí)間( 10s )10p11211010斜坡下降時(shí)間( 10s )11p070022選擇命令源（ 由端子排輸入 ）12p0701110正向點(diǎn)動(dòng)13p07021211反向點(diǎn)動(dòng)14p10585.0020正向點(diǎn)動(dòng)頻率（30hz）15p10595.0020反向點(diǎn)動(dòng)頻率（20hz）16p106010.0

31、05點(diǎn)動(dòng)斜坡上升時(shí)間（10s）17p106110.005點(diǎn)動(dòng)斜坡下降時(shí)間（5s）第四章 組態(tài)軟件及程序設(shè)計(jì)4.1 組態(tài)軟件簡介組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟

32、件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能?！敖M態(tài)王”軟件存于一張光盤上。光盤上的安裝程序install.exe程序會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，啟動(dòng)組態(tài)王按照安裝過程向?qū)нM(jìn)行安裝即可。4.2 t型圖程序設(shè)計(jì)4.2.1程序流程圖圖4.1 程序流程圖4.2.2梯形圖重點(diǎn)程序段落分析圖5.2圖4.2如圖所示程序段落，vw416和vw412是從組態(tài)軟件中定義的兩個(gè)具有選擇作用的寄存器，當(dāng)其中任意

33、一個(gè)為“1”時(shí)，就將預(yù)設(shè)的參數(shù)“5”“25”或“10”“50”寫入洗滌計(jì)數(shù)器和電機(jī)正反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器中。通過這種選擇就實(shí)現(xiàn)了在不重新下載程序的情況下一鍵式選擇強(qiáng)洗弱洗功能。圖4.3圖4.4以上圖兩圖為正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器和洗滌計(jì)數(shù)器，將由寄存器寫入?yún)?shù)。圖4.5圖4.6在洗滌過程中，由t37和t38計(jì)算正反轉(zhuǎn)時(shí)間，既當(dāng)這兩個(gè)計(jì)時(shí)器其中一個(gè)達(dá)到預(yù)定參數(shù)時(shí)，t37或t38啟動(dòng)，接通另一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。也就是說另一方向輸出置位，本旋轉(zhuǎn)方向復(fù)位。當(dāng)達(dá)到預(yù)定洗滌次數(shù)時(shí)，洗滌計(jì)數(shù)器導(dǎo)通，這樣，洗滌完成標(biāo)志位置位，排水閥置位，正轉(zhuǎn)、放轉(zhuǎn)及洗滌標(biāo)志位復(fù)位。圖4.7如上圖所示為洗滌完成時(shí)，排水閥及進(jìn)水閥的設(shè)置情況。當(dāng)洗滌完成時(shí)，既

34、正反轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器達(dá)到設(shè)定值，洗滌完成標(biāo)志位啟動(dòng)，只要是水位達(dá)到下限，m排水閥馬上復(fù)位停止排水。又當(dāng)判斷水位沒有達(dá)到上限時(shí)，m進(jìn)水閥置位，開始進(jìn)水。4.3 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)運(yùn)用組態(tài)軟件建立洗衣機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)亦為任務(wù)要求。采取上位機(jī)觀察能更直觀的顯示出整個(gè)模擬自動(dòng)控制過程，豐富了畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，更會(huì)體現(xiàn)出對學(xué)生考核的全面性及綜合性。4.3.1 變量的定義圖4.8 變量的定義過程在利用組態(tài)軟件的編輯過程中，首先應(yīng)定義所要用到的變量，包括變量的描述，變量的類型，定義變量地址，選擇連接的設(shè)備，寄存器。也有些是原系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)定義好的變量，如時(shí)間和日期等等，可以直接放入界面使用，并且會(huì)訪問到操作系統(tǒng)的時(shí)鐘。在定義變量的過

35、程中，應(yīng)將從plc中直接inputoutput的信號(hào)變量定義為離散型信號(hào)，如啟動(dòng)，正反轉(zhuǎn)等。而在自動(dòng)控制過程中調(diào)用從預(yù)先寫入寄存器內(nèi)的參數(shù)時(shí)，應(yīng)將此類信號(hào)變量設(shè)置為整型變量，如強(qiáng)洗，弱洗，洗滌次數(shù)等等。4.3.2 界面的設(shè)計(jì)圖4.9界面的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的界面比較簡陋，沒有模仿洗衣機(jī)的造型或者有旋轉(zhuǎn)效果，只是顯示出水位的高低變化，和流水的動(dòng)畫。圖中正/反轉(zhuǎn)實(shí)為文本，會(huì)在監(jiān)控自動(dòng)控制過程中隨plc正/反轉(zhuǎn)信號(hào)閃爍，平時(shí)定義為隱含。另外，圖中按鈕多數(shù)不能操控plc，只是在點(diǎn)擊之后閃爍，表明系統(tǒng)所處的工作狀態(tài)。但是，其中強(qiáng)洗/弱洗確為真實(shí)選擇按鈕，在洗衣過程之前選擇，會(huì)改變洗滌強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)多段選擇。具體實(shí)現(xiàn)方法會(huì)在下節(jié)說明。4.3.3 重點(diǎn)的幾個(gè)參數(shù)設(shè)定定義參數(shù)：圖4.10洗衣機(jī)的水位參數(shù)選擇變量參數(shù)：圖4.11反應(yīng)器參數(shù)10格每秒，共100格，底色為黃色，藍(lán)色代表水。圖4.12 多邊線（水管）的參數(shù)設(shè)置管道水流動(dòng)畫設(shè)置為流動(dòng)效果，由plc離散信號(hào)控制，或給水或供排水。圖4.13排水管的變量參數(shù)以排水管為例，設(shè)置管道變量參數(shù)。圖4.14模擬演示上圖并為與plc相連，設(shè)置給水管道為離散變量，單獨(dú)與水罐相連，進(jìn)入演示畫面，測試結(jié)果如上圖所示，動(dòng)畫連接成功。4.3.4 組態(tài)界面對可編程序邏輯控制器的寫入在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，在不對plc重新下載程序的情況下完成對強(qiáng)/弱洗的自由切換。即需要在運(yùn)行洗