1、河南工业大学 ASEA 培训中心1PLC 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 .32 洗 衣 机 的 工 艺 流 程 .32.1 衣 机 的 工 作 过 程 .32.2 全 自 洗 衣 机 的 PLC 控 制 系 统 的 构 成 .33 总 体 方 案 设 计 .44 洗 衣 机 硬 件 电 路 设 计 .54.1 洗 衣 机 的 硬 件 连 接 图 设 计 .54.2 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 .9河南工业大学 ASEA 培训中心27 安 装 调 试 过 程 .107.1 InTouch 与 PLC 的通信 .
2、107.2 PLC 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
3、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 。河南工业大学 ASEA 培训中心3（ 3） 高 、
4、 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 、 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
5、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：开始运行 进水 正转 反转 排水 脱水 报警 结束循环 5 次循环 3 次图 2 洗衣机工作过程图根据控制目的和要求，经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
6、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：启动河南工业大学 ASEA 培训中心4/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 进行连接和控制。输入控制部分西门子 P L CS 7 - - 2 0 0输
7、出控制部分工业控制计算机M O D B U S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 PLC 控制原理，计算机由 InTouch软件实现，PLC 使用 S7-200 CPU 224CN（ 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
8、洗 衣 机 硬 件 电 路 设 计4.1 洗 衣 机 的 硬 件 连 接 图 设 计 （ 1） 为了系统安全、可靠、稳定地运行，主电路由隔离开关 QS，熔断器河南工业大学 ASEA 培训中心5FU，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：MQ SF U 1 - F U 3K M 1F R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 所示河南工业大学 ASEA 培训中心6UVWNL N I M I 0 . 0 I 0
9、 . 1 L + MS 7 2 0 0 P L C启动停止2 4 V1 L Q 0 . 1Q 0 . 0 Q 0 . 3 Q 0 . 4 Q 0 . 5Q 0 . 2K M 1 K M 2 K M 3 K M 4 K M 5 H LQ S 2S B 0F U 4I 0 . 2 I 0 . 3 I 0 . 4 I 0 . 5排水中水位低水位高水位脱水I 0 . 6正转反转进水排水脱水报警F U 5图 5 PLC 控制电路4.2 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号器件名称 型号规格 数量 厂商河南工业大学 ASEA 培训中心71 继电器 SSR-D205W 5
10、北京灵通2 指示灯 XB2BVB3C 2 施耐德3 熔断器 24 隔离开关 2PLC 电源 15主电源 16 接触器 LC1-D5011 5 施耐德7 PLC 主机 S7-200 1 西门子8 普通 PC 机 方正电脑 1 方正集团9 组态软件 INTOUCH 1 WONDERWARE10 电动机 1表 2 PLC 的 I/O 控制点分配5 软件设计洗衣机控制程序流程图如下：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I
11、0.5 中水位 Q0.5 报警指示灯I0.6 低水位 Q0.6 运行指示河南工业大学 ASEA 培训中心8运行按下启动按钮 I 0 . 0进水 Q 0 . 2停止进水洗涤正转 Q 0 . 0正转停止反转停止洗涤反转 Q 0 . 1判断C 5 0 是否为 0 ？排水 Q 0 . 3脱水 Q 0 . 4判断C 5 1 是否为 0 ？报警 Q 0 . 5停机YYT 3 2 延时 2 sT 3 3 延时 2 0 sT 3 4 延时 2 sT 3 5 延时 2 0 sT 3 6 延时 2 s延时 2 s 到NN延时 2 0 s 到延时 2 s 到延时 2 0 s 到延时 2 s 到T 3 7 延时 3
12、0 sT 9 6 延时 3 s延时 3 s 到图 6 全自动洗衣机程序流程图河南工业大学 ASEA 培训中心9本设计使用梯形图：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
13、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河南工业大学 ASEA 培训中心10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：表 3 InTouch 设计中定义的标记名序号 标记名 类型 访问名 项目 注释1 jinshui I/O myk 000001 进水电磁阀2 paishui I/O myk 000002 排水电磁阀3 zhengzhuan I/O myk 000003 电动机正转4 fanzhuan I/O myk 000004 电动机反转5 liheqi I/O my
14、k 000005 离合器6 start I/O myk 010001 洗衣机开7 stop I/O myk 010002 洗衣机关8 paishui I/O myk 010003 排水按钮9 diwei I/O myk 010004 低水位10 gaowei I/O myk 010005 高水位7 安 装 调 试 过 程7.1 InTouch 与 PLC 的通信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
