施耐德全自动洗衣机的plc控制系统设计1Word文件下载.docx
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2.1.1I/O点数统计4
2.1.2I/O储存器容量的估算4
2.1.3CPU功能与结构的选择5
2.2I/O分配表6
2.2.1输入地址分配表6
2.2.2输出地址分配表6
2.2.3内部元件地址分配表6
2.3PLC外部接线图7
3系统软件的设计8
3.1系统流程图8
3.1.1PLC控制顺序功能图8
3.1.2强制停止流程图9
3.1.3PLC洗衣机控制系统的接线图10
3.2程序设计11
3.2.1系统梯形图11
3.3程序运行过程分析15
设计总结16
致谢17
参考文献18
绪论
可编程序控制器(ProgramableLogicController,PLC)是随着计算机技术、通信技术、微电子技术和继电器控制技术的进步而又发展起来的一种技术。
当前,PLC已经广泛应用于机械制造、冶金工业、化工、电力、交通、采矿、建材、轻工、环保、食品等各行各业。
既可以用于旧设备的技术改造,又可以用于新产品的开发和机电一体化设计。
早期的PLC大多作为继电器控制的升级换代产品,主要实现简单的逻辑控制。
随着计算机技术、自动控制技术和网络通信技术的发展,PLC技术也得到了很好的发展,其功能远远超过早期PLC的逻辑控制,还具有过程控制、运动控制,更多的具有了强大的网络通信能力,使之与CAD/CAM以及机器人技术一起被称为当代工业自动化生产的三大支柱。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便,是当代工业自动化的主要设备之一。
PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中,当然PLC在其他领域也得到了迅速的发展。
在发达的工业国家,PLC已经广泛的应用在所有的工业部门,随着其性能价格比的不断提高,应用范围不断扩大,在我国有越来越多的行业领域开始应用到PLC。
PLC的应用领域主要有数字量逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网等几个方面。
本设计是基于PLC的全自动洗衣机控制,采用PLC控制有开发周期短,开发成本低,可以直接用于工业现场控制等特点。
PLC控制具有实时性、信号处理时间短、速度快等优点,更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。
可靠性高、具有丰富的I/O卡件,其质优价廉,性价比高,安装简单,维修方便。
PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作,因为它是整体模块,集中驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能,所以在使用中,硬件相对简单,编程语言也相对简单,并且测试容易,维修方便,更可以提高控制系统设计的灵活性及控制系统的可靠性。
本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。
1设计要求
1.1全自动洗衣机控制系统原理
洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水、脱水4个过程组成。
在半自动洗衣机中,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个过程可做到全自动依次运行,直至洗衣结束。
全自洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一心安放的,内桶可以旋转,作为脱水用。
内桶的周围有许多小孔,使内桶和外桶的水流相通,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。
进水时通过控制系统将进水电磁阀打开,经进水管将水注入到外桶。
排水时,通过控制系统将排水电磁阀打开,将水由外桶排到机外。
洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现,此时脱水桶并不旋转。
脱水时,控制系统将离合器合上,由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。
高、低水位控制开关分别用来检测高、低水位。
启动按钮用来启动洗衣机工作,停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。
排水按钮用来实现手动排水。
如图1.1所示为洗衣机水位控制示意图,
图1.1洗衣机水位控制示意图
1.2控制设备任务要求
1.正常运行
“正常运行”方式具体控制要求如下:
(1)将水位通过水位选择开关设在合适的位置(高、低),按下“启动”按钮,开始进水,达到设定的水位(高、低)后,停止进水。
(2)进水停止2s后开始洗衣。
(3)洗衣时,正转15s,停3s,然后反转15s,停3s。
(4)如此循环共3次,总共120s后开始排水,排空后脱水10s。
(5)然后再进水,重复
(1)至(4)步,如此循环共3次。
(6)洗衣过程完成,报警10s并自动停机。
2.强制停止
“强制停止”方式具体控制要求如下:
(1)若按下“停止”按钮,洗衣过程停止,即洗涤电机和脱水桶停止转动、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合。
(2)可用手动排水开关进行手动排水。
2系统硬件的设计
2.1PLC的选型
2.1.1I/O点数统计
I/O点数是PLC的一项重要指标。
合理选择I/O点数既可使系统满足控制要求,又可使系统总投资最低。
PLC的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定,一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。
考虑到今后的调整和扩充,一般应在估计的总点数上再加上20%—30%的备用量。
该系统有7个数字输入点6个数字输出点,具体的输入输出见表2.1
表2.1对应设备及功能表
对应的外部设备
对应的输出设备
启动按扭
进水电磁阀
停止按扭
排水电磁阀
水位选择开关(高水位)
洗涤电动机正转继电器
水位选择开关(低水位)
洗涤电动机反转继电器
手动排水开关
脱水桶
高水位传感器
报警器指示灯
低水位传感器
2.1.2I/O储存器容量的估算
PLC常用的内存有EPROM、EEPROM和带锂电池供电的RAM。
一般微型和小型PLC的存储容量是固定的,介于1—2KB之间。
用户应用程序占用多少内存与许多因素有关,如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。
因此在程序设计之前只能粗略地估算。
根据经验,每个I/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下:
开关量输入元件:
10—20B/点
开关量输出元件:
5—10B/点
定时器/计数器:
2B/个
模拟量:
100—150B/个
通信接口:
一个接口一般需要300B以上
根据上面算出的总字节数再考虑增加25%左右的备用量,就可估算出用户程序所需的内存容量,从而选择合适的PLC内存。
该系统有7个数字输入点6个数字输出
点,需内存200B,有定时器7个,计数器2个,需内存18B,考虑余量后需要内存370B。
2.1.3CPU功能与结构的选择
PLC的功能日益强大,一般PLC都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能,有些PLC还可扩展各种特殊功能模块,如通信模块、位置控制模块等,选型时可考虑以下几点:
功能与任务相适应,PLC的处理速度应满足实时控制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。
全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单,小型PLC就能满足要求了。
该控制系统CPU模块可采用CPU-224(AC/DC/继电器)模块,它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。
同时由于该模块采用交流220V供电,并且自带14个数字量输入点和10个数字量输出点,完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求,所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。
综上所述此次设计选用施耐德S7-200型PLC。
根据以上要求PLC的控制系统框图如下图2.1
图2.1控制系统框图
2.2I/O分配表
2.2.1输入地址分配表
列出全自动洗衣机的输入分配表,见表2.2。
表2.2输入地址分配表
输入地址
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
2.2.2输出地址分配表
列出全自动洗衣机的输出分配表,见表2.3。
表2.3输出地址分配表
输出地址
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
脱水
Q0.5
脱水指示灯
Q0.6
报警指示灯
2.2.3内部元件地址分配表
全制动洗衣机控制时,需用到PLC内部的计时器和计数器对其进行过程控制,现对控制中要用到的内部位元件地址分配表归纳如表2.4。
表2.4内部地址分配表
定时器/计时器
对应的作用
T37
进水暂停计时
T38
正转计时
T39
正转暂停计时
T40
反转计时
T41
反转暂停计时
T42
脱水计时
T43
报警计时
C1
正反转循环计数
C2
大循环计数
2.3PLC外部接线图
根据全自动洗衣机的控制要求,对系统控制的I/O点数进行了统计和PLC型号进行了选择,现根据以上的统计和选择对控制系统PLC的外部接线设计如下图2.2。
图2.2PLC外部接线图
3系统软件的设计
3.1系统流程图
3.1.1PLC控制顺序功能图
顺序功能图,它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形,顺序功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术,他是一种通用的技术语言。
全自动洗衣机控制系统PLC控制状态流程图见图3.1
图3.1PLC控制状态流程图
3.1.2强制停止流程图
图3.2强制停止流程图
3.1.3PLC洗衣机控制系统的接线图
图3.3控制系统的接线图
3.2程序设计
3.2.1系统梯形图
在个人计算机的WINDOWS操作系统下运行,功能强大、使用方便、简单易学。
其编写好的程序可通过专用编程线缆下载的PLC中运行。
也可以导出后在仿真软件中进行测试。
系统梯形图如下图3.4
图3.4系统梯形图
3.3程序运行过程分析
(1)洗衣机进水
洗衣前选择好水位,按下水位选择开关(I0.2、I0.4)任意一个,再按下启动按钮I0.0接通,Q0.0接通,开始进水。
当水位上升到与选择的水位相一致时,相一致的水位传感器(I0.2、I0.4)接通,Q0.0断开停止进水,T37开始计时。
(2)正反转洗衣
T37计时时间到,Q0.2接通开始正转洗衣,T38计时开始。
T38计时15秒,Q0.2断开,正洗暂停,T39开始计时。
T39计时时间到,Q0.3接通,反洗,T40开始计时。
T40计时时间到,Q0.3断开,反洗暂停,T41开始计时。
T41计时时间到,C1计数一次,同时洗衣返回Q0.2接通,重复以上从正洗开始的全部动作,直到C1计满3次数时,Q0.1接通并自保,开始排水,C1复位,准备下次循环是再计数。
(3)大循环洗衣
排水到低水水位时,I0.4闭合,Q0.4、Q0.5接通,脱水指示灯亮,开始脱水,T42开始计时。
T42计时时间到,Q0.4、Q0.5断开,停止脱水,C2计
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