plc課程設(shè)計(jì)--全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

1、<p>　　PLC（可編程控制器）綜合實(shí)訓(xùn) </p><p>　　班 級(jí) 09電氣5班</p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　日 期

2、 年 月 日 </p><p>　　題目（一）：全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)</p><p>　　1.1全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制的控制要求</p><p>　　1.1.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作流程和工作原理</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。

3、</p><p>　　圖1-1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2．全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作流程</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的單循環(huán)工作流程示意圖如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-2全自動(dòng)洗衣機(jī)的單循環(huán)工作流程示意圖</p><p>　　3．全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理</p><

4、;p>　　洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。 洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤(pán)正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 脫水時(shí)，由脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。 洗滌完成由蜂鳴器報(bào)警。</p><p>　　1.1.2洗衣機(jī)控制要求</p><p>　　1.全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求:</p><p>　　（1） 按下啟動(dòng)按扭及水

5、位選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)水直到高（中、 低）水 </p><p><b>　　位，關(guān)水</b></p><p>　?。?） 2秒后開(kāi)始洗滌</p><p>　?。?） 洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒</p><p>　?。?） 如此循環(huán)5次，總共320秒后開(kāi)始排水，排空后脫水30秒</p>&

6、lt;p>　　（5） 開(kāi)始清洗，重復(fù)（1）～（4），清洗兩遍</p><p>　?。?） 清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)</p><p>　?。?） 若按下停車(chē)按扭，可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)）</p><p>　　1.2全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置</p><p>　　1.2.1控制系統(tǒng)硬件接線圖</p&

7、gt;<p>　　1．控制系統(tǒng)硬件接線圖</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)硬件接線圖見(jiàn)所附圖紙。</p><p><b>　　2．I/O地址分配</b></p><p>　　由于S7-200 224 CPU模塊有14點(diǎn)數(shù)字量輸入，10點(diǎn)數(shù)字量輸出，所以不需要再增加擴(kuò)展模塊。模塊上的輸入端對(duì)應(yīng)的輸入地址是I0.0～I(xiàn)1.2，

8、輸出端對(duì)應(yīng)的輸出地址是Q0.0～Q1.0</p><p>　　1.2.2模塊功能概述</p><p>　　CPU模塊采用西門(mén)子公司的6ES7 214-1AD23-0XB0模塊。由于該模塊采用直流24V供電(直流晶體管輸出)，有14點(diǎn)數(shù)字量輸入和10點(diǎn)數(shù)字量輸出，完全能滿(mǎn)足全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不在需要另外的數(shù)字量輸入/輸出模塊。</p><p>　　1.3

9、全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試</p><p><b>　　1.3.1編程軟件</b></p><p><b>　　編寫(xiě)程序見(jiàn)附錄</b></p><p>　　1.3.2程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置</p><p><b>　　1.流程圖</b></p>&l

10、t;p><b>　?、耪＿\(yùn)行流程圖</b></p><p>　　正常運(yùn)行流程圖如圖1-4所示。</p><p>　　流程圖描述:按下啟動(dòng)按扭,開(kāi)始進(jìn)水;進(jìn)水到規(guī)定高度,使水位開(kāi)關(guān)接通,實(shí)現(xiàn)洗滌正轉(zhuǎn),并停止進(jìn)水;洗滌正轉(zhuǎn)30S后,停止2秒,反轉(zhuǎn)30S后,停2秒。計(jì)數(shù)器加1,累計(jì)洗滌次數(shù);若未滿(mǎn)5次則重復(fù)進(jìn)行洗滌,直至洗滌達(dá)到5次,開(kāi)始排水.由于排水,水位降低,

11、當(dāng)水位低于規(guī)定下限水位時(shí),排空檢測(cè)開(kāi)關(guān)接通,開(kāi)始脫水,脫水30S后,計(jì)數(shù)器加1,脫水停止.然后再返回到進(jìn)水動(dòng)作 重復(fù)上述過(guò)程3次,報(bào)警并停機(jī)</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>

12、<b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　N Y</p><p><b>　　Y</b></p><p>　

13、　Y N</p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖1-4 正常運(yùn)行的流程圖</p><

14、;p><b>　　2.程序的構(gòu)成</b></p><p>　　這個(gè)程序只有自動(dòng)方式。在自動(dòng)方式下，PLC將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)（用于全自動(dòng)洗衣機(jī)一切都工作正常的情況下）。</p><p>　　3.程序的下載、安裝和調(diào)試</p><p>　　將各個(gè)輸入/輸出端子和實(shí)際控制系統(tǒng)中的按鈕、所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。全自動(dòng)洗衣機(jī)

15、程序是由V3.2 STEP 7 MicroWIN SP4編程軟件的指令完成。若要修改程序，先將PLC設(shè)定在STOP狀態(tài)下,運(yùn)行編程軟件，打開(kāi)全自動(dòng)洗衣機(jī)程序，即可在線調(diào)試。</p><p>　　1.4全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)程序</p><p>　　1.4.1系統(tǒng)資源分配</p><p><b>　　1.數(shù)字量輸入部分</b></p&g

16、t;<p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)、停止、高水位、中水位、低水位、手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水按鈕以及高水位、中水位、低水位和排空檢測(cè)開(kāi)關(guān)共11個(gè)輸入點(diǎn)。具體的輸入分配如表1-1所示。 </p><p>　　表1-1 輸入地址分配</p><p><b>　　1.4.2源程序</b></p><p>　　LD I

17、0.0</p><p>　　O M0.1</p><p><b>　　AN C2</b></p><p>　　AN I0.1</p><p>　　= M0.1</p><p>　　= Q0.0 </p><p>　　圖1-5

18、啟動(dòng)指令梯形圖</p><p>　　LD M0.1</p><p><b>　　EU</b></p><p>　　LD I0.5</p><p><b>　　EU</b></p><p><b>　　OLD</b></p>

19、<p>　　O M0.3</p><p>　　AN M0.2</p><p>　　= M0.3</p><p>　　LD I0.2</p><p>　　AN I0.6</p><p>　　LD I0.3</p><p>　　AN

20、 I0.7</p><p><b>　　OLD</b></p><p>　　LD I0.4</p><p>　　AN I1.0</p><p><b>　　OLD</b></p><p>　　A M0.3</p><p>

21、　　= Q0.1</p><p>　　LD Q0.1</p><p><b>　　ED</b></p><p>　　TON T37, +20</p><p>　　LD T37</p><p>　　O M0.2</p><p><

22、;b>　　AN C1</b></p><p>　　A M0.1</p><p>　　= M0.2</p><p>　　LD M0.2</p><p>　　AN T38</p><p>　　AN Q0.3</p><p>　　A

23、 M0.1</p><p>　　LD I0.5</p><p>　　AN T40</p><p>　　AN Q0.3</p><p>　　A M0.1</p><p><b>　　OLD</b></p><p>　　LD

24、I1.2</p><p>　　AN M0.1</p><p><b>　　OLD</b></p><p>　　= Q0.2</p><p>　　LD M0.2</p><p>　　AN T39</p><p>　　TON T38, +

25、300</p><p>　　LD T38</p><p>　　AN T39</p><p>　　AN I0.5</p><p>　　A M0.1</p><p>　　= Q0.3</p><p>　　LD Q0.3</p><

26、;p>　　TON T39, +300</p><p>　　LD T39</p><p><b>　　ED</b></p><p>　　LD T40</p><p><b>　　ED</b></p><p>　　CTU C1, +5</p

27、><p><b>　　LD C1</b></p><p>　　LD I1.1</p><p>　　AN M0.1</p><p><b>　　OLD</b></p><p>　　= Q0.LD I0.6</p><p&

28、gt;　　= Q0.6</p><p>　　LD I0.7</p><p>　　= Q0.7</p><p>　　LD I1.0</p><p>　　= Q1.0</p><p>　　LD M0.1</p><p>　　TOF T30,

29、 +30</p><p>　　LDN M0.1</p><p>　　A T30</p><p>　　= Q0.5</p><p>　　LD M0.2</p><p><b>　　ED</b></p><p>　　LDN M0.1<

30、;/p><p>　　CTU C2, +3</p><p>　　LD I0.5</p><p>　　TON T40, +300</p><p><b>　　4</b></p><p>　　題目（一）：自動(dòng)門(mén)控制裝置</p><p><b>　　一、設(shè)

31、計(jì)目的</b></p><p>　　1．進(jìn)一步鞏固電器與PLC控制的基本知識(shí)；</p><p>　　2．掌握設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)的方法；</p><p>　　3．掌握PLC程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試方法；</p><p>　　4．掌握電氣線路安裝與調(diào)試方法；</p><p>　　5．學(xué)會(huì)查閱有關(guān)專(zhuān)業(yè)資

32、料及設(shè)計(jì)手冊(cè)。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)指標(biāo)</p><p><b>　　2.1自動(dòng)門(mén)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　自動(dòng)門(mén)控制裝置由門(mén)內(nèi)光電探測(cè)開(kāi)關(guān)K1、門(mén)外光電探測(cè)開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)門(mén)到位限位開(kāi)關(guān)K3、關(guān)門(mén)到限位開(kāi)關(guān)K4、開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1（使直流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)）、關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2（使直流電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）等部件組成。</p>

33、<p>　　2.2自動(dòng)門(mén)的控制要求</p><p>　　1）當(dāng)有人由內(nèi)到外或由外到內(nèi)通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)K1或K2時(shí)，開(kāi)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM1動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，到達(dá)開(kāi)門(mén)限位開(kāi)關(guān)K3位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 2）自動(dòng)門(mén)在開(kāi)門(mén)位置停留8秒后，自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，關(guān)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)KM2被起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)門(mén)移動(dòng)到關(guān)門(mén)限位開(kāi)關(guān)K4位置時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。 3）在關(guān)門(mén)過(guò)程中，當(dāng)有人員由外到內(nèi)或由內(nèi)到外通過(guò)光電檢

34、測(cè)開(kāi)關(guān)K2或K1時(shí)，應(yīng)立即停止關(guān)門(mén)，并自動(dòng)進(jìn)入開(kāi)門(mén)程序。 4）在門(mén)打開(kāi)后的8秒等待時(shí)間內(nèi)，若有人員由外至內(nèi)或由內(nèi)至外通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)K2或K1時(shí)，必須重新開(kāi)始等待8秒后，再自動(dòng)進(jìn)入關(guān)門(mén)過(guò)程，以保證人員安全通過(guò)。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　3.1自動(dòng)門(mén)裝置結(jié)構(gòu)</p><p>　　左右兩塊玻璃門(mén)

35、、電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)鏈、限位開(kāi)關(guān)、三相異步電動(dòng)機(jī)、信號(hào)發(fā)送與接收裝置（門(mén)內(nèi)外個(gè)一個(gè)）。</p><p>　　圖3-1自動(dòng)門(mén)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　3.2.1自動(dòng)門(mén)部件的介紹</p><p>　　（1）主控制器：它是自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的指揮中心，通過(guò)內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖類(lèi)系統(tǒng)工作；同時(shí)人們通過(guò)主控器調(diào)節(jié)門(mén)扇開(kāi)啟速度、開(kāi)啟幅度等參數(shù)。&l

36、t;/p><p>　?。?）感應(yīng)探測(cè)器：負(fù)責(zé)采集外部信號(hào)，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動(dòng)的物體進(jìn)入它的工作范圍時(shí)，它就給主控制器一個(gè)脈沖信號(hào)； </p><p>　?。?）動(dòng)力馬達(dá)：提供開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)的動(dòng)力，控制自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén)扇加速與減速運(yùn)行。 </p><p>　?。?）自動(dòng)感應(yīng)門(mén)扇行進(jìn)軌道：就象火車(chē)的鐵軌，約束門(mén)扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行進(jìn)。</p>&l

37、t;p>　?。?）門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動(dòng)門(mén)扇，同時(shí)在動(dòng)力牽引下帶動(dòng)門(mén)扇運(yùn)行。 </p><p>　?。?）同步皮帶（有的廠家使用三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動(dòng)力，牽引自動(dòng)感應(yīng)門(mén)扇吊具走輪系統(tǒng)。 </p><p>　?。?）下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是自動(dòng)感應(yīng)門(mén)門(mén)扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門(mén)扇在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)前后門(mén)體擺動(dòng)。其工作流程如下：感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控

38、器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。</p><p>　　3.2.2 PLC的功能</p><p>　　1）數(shù)據(jù)采集與輸出。</p><p>　　2）控制功能:包括順序控制、邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等。</p><p>　　3）數(shù)據(jù)處理功能: 包括基本數(shù)學(xué)運(yùn)算、比較、對(duì)字節(jié)的運(yùn)算、PID運(yùn)算、濾波等。

39、 </p><p>　　4）輸入/輸出接口調(diào)理功能: 具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過(guò)I/O模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)，具有溫度、運(yùn)動(dòng)等測(cè)量接口。</p><p>　　5）通信、聯(lián)網(wǎng)功能: 現(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232或RS485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái)PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序

40、轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文文件轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC構(gòu)成"集中管理、分散控制"的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說(shuō)的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)端和遠(yuǎn)程端也可以采用PLC作現(xiàn)場(chǎng)機(jī)。</p><p>　　6）支持人機(jī)界面功能: 提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/過(guò)程工作必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)的分散和集中操作與監(jiān)視

41、系統(tǒng)。</p><p>　　7）編程、調(diào)試等，并且大部分支持在線編程。</p><p>　　3.2.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　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，它不斷地收集輸入信號(hào)、執(zhí)行用戶(hù)程序、刷新系統(tǒng)的輸出。存儲(chǔ)器用來(lái)儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。</p><p>　　I/O模塊

42、：輸入模塊和輸出模塊簡(jiǎn)稱(chēng)I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼耳、手腳。是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸出模塊用來(lái)接受和采集輸入信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸入模塊用來(lái)接受從按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥號(hào)碼開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等的開(kāi)關(guān)量信號(hào)；模擬量輸入模塊用來(lái)接受一些如電位器電壓信號(hào)、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種連續(xù)變從器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)；開(kāi)關(guān)量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示器和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備；模擬量輸出模塊用

43、來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝備。</p><p>　　編程器：變頻器用來(lái)生成用戶(hù)程序，并用它來(lái)進(jìn)行編輯、檢查、修改和監(jiān)視用戶(hù)程序的執(zhí)行情況。</p><p>　　電 源：PLC一般使用AC 220V和DC 24V電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為各模塊提供不同等的直流電源。本系統(tǒng)PLC使用AC220V電源。</p><p>　　可編程控制器主要由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器

44、(RAM、ROM)、輸入輸出單元(I/O)、電源和編程器等幾組成。</p><p>　　圖3-2 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　3.3主電路接線圖</b></p><p>　　圖3-3主電路接線圖</p><p>　　3.4 PLC控制系統(tǒng)的Ｉ／Ｏ地址分配表</p><p>　　表

45、3-1 I/O地址分配表</p><p>　　3.5.I/O接線圖</p><p>　　圖3-4 I/O接線圖</p><p>　　3.6自動(dòng)門(mén)程序流程圖</p><p>　　圖3-5 程序流程圖</p><p>　　3.7自動(dòng)門(mén)順序功能圖</p><p>　　圖3-6 自動(dòng)門(mén)順序功能圖<

46、/p><p><b>　　3.8自動(dòng)門(mén)梯形圖</b></p><p>　　圖3-7 自動(dòng)門(mén)梯形圖</p><p><b>　　四、本設(shè)計(jì)改進(jìn)建議</b></p><p>　　由于在某些特別的環(huán)境下，自動(dòng)門(mén)的設(shè)計(jì)要求需要進(jìn)去人員持卡才能自如進(jìn)出，比如一些小區(qū)、私人樓宇，有保安要求的地方，這些地方不可隨便出