学号：电气控制与PLC应用技术课程设计说明书2013年春季学期题目：全自动洗衣机PLC控制学院：信息与控制工程专业班级：自动化姓名：实习日期：2013年7 月 1 日～12 日课设成绩：评阅教师：评阅日期：目录一、设计目的和意义 (3)二、控制要求 (4)三、设计方案论证 (4)四、系统设计 (5)1、程序流程图 (5)2、cpu的选择 (6)3、I/O接口设置 (6)4、程序说明 (9)五、组态界面的设计 (17)1、组态王 (17)2、监控系统功能要求 (211)3、新建一个工程 (21)4、监控界面设计 (22)5、运行和调试 (26)六、总结与体会 (28)参考文献 (30)全自动洗衣机控制系统一、设计目的和意义传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。
但是，这也是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。
在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。
并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。
这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。
采用PLC控制比继电器控制好的多，我们采用PLC来控制。
（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。
（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。
（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。
（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。
二、控制要求1、按下启动按钮及水位选择开关，开始进水直到高(中、低)水位，关水；2、2秒后开始洗涤；3、洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒；4、如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒；5、开始清洗，重复(1)～(4)，清洗两遍；6、清洗完成，报警3秒并自动停机；7、若按下停止按扭，可手动排水(不脱水)和手动脱水(不计数)。
三、设计方案论证PLC构成的分布式控制系统这类系统的被控对象通常比较多，分布在一个较大的区域内，相互之间比较远，而且，被控对象之间经常的交换数据和信息。
这种系统的控制器采用若干个相互之间具有通信能力的PLC构成，系统地上位机可以采用PLC，也可以采用工控机。
如图1所示。
图1由于本次设计的系统只有1台被控电机以及数量不是很多的其他被控对象，采用PLC集中控制方法，单台PLC进行多个对象的控制，只要适当的选用PLC，完全能够完成任务。
四、系统设计1、程序流程图首先，我们按下启动按钮程序开始，洗衣机开始进水检测到高水位然后电机正转30S 暂停2S 然后开始反转，反转30S 暂停2S 此过程需要五次洗涤循环；五次正反转洗涤后，开始排水但检测到低水位时开始脱水30S 此次循环三次，三次循环后洗衣机停机并报警；如图23次图22、CPU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西门子S7-200系列整体式PLC，CPU模块为CPU-224（AC/DC/继电器）模块。
PLC的框架配置图如3-4所示。
图3-4 PLC框架配置图3、I/O端口设置由于S7-200 224 CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不需要再增加扩展模块。
模块上的输入端对应的输入地址是I0.0～I1.2，输出端对应的输出地址是Q0.0～Q1.0。
CPU模块采用西门子公司的6ES7 214-1AD23-0XB0模块。
由于该模块采用直流24V供电(直流晶体管输出)，有14点数字量输入和10点数字量输出，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不在需要另外的数字量输入/输出模块1）数字量输入部分全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱水按钮以及高水位、中水位、低水位和排空检测开关共11个输入点。
具体的输入分配如表1-1所示。
表1-1 输入地址分配2）数字量输出部分全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣器、指示灯等。
具体的输出分配如表1-2所示。
表1-2 输出地址分配3）定时器部分具体的定时器分配如表1-3所示。
表1-3 定时器分配4）计数器部分具体的计数器分配如表1-4所示。
I/O连接图4、程序说明源程序1.启动全自动洗衣机Q0.0是启动输出，M0.1是启动辅助继电器，当洗衣机的启动按钮按下时，Q0.0和M0.1得电。
它的指令程序为：Network 1 开始洗涤LD I0.0O M0.1AN C2AN I0.1= M0.1= Q0.0所对应的梯形图如图1-5所示图1-5 启动指令梯形图2.进水阀控制洗衣机启动后，再按下水位选择开关，进水电磁阀得电，洗衣机开始进水。
当所选择水位的限位开关动作后,进水电磁阀释放，洗衣机停止进水。
它的指令程序为：Network 2 进水阀控制LD M0.1EULD I0.5EUOLDO M0.3AN M0.2= M0.3Network 3LD I0.2AN I0.6LD I0.3AN I0.7OLDLD I0.4AN I1.0OLDA M0.3= Q0.1Network 4LD Q0.1EDTON T37, +20Network 5LD T37O M0.2AN C1A M0.1= M0.2所对应的梯形图如图1-6所示图1-6进水阀控制梯形图3.洗涤控制当进水电磁阀释放2秒后，洗衣机开始洗涤。
洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒，如此循环5次，总共320秒。
它的指令程序为：Network 6 正转及脱水控制LD M0.2AN T38AN Q0.3A M0.1LD I0.5AN T40AN Q0.3A M0.1OLDLD I1.2AN M0.1OLD= Q0.2Network 7LD M0.2AN T39TON T38, +300Network 8 反转控制LD T38AN T39AN I0.5A M0.1= Q0.3Network 9LD Q0.3TON T39, +300Network 10LD T39EDLD T40EDCTU C1, +5所对应的梯形图如1-7所示图1-7洗涤控制梯形图4.出水阀控制当洗涤循环5次结束后，排水电磁阀得电，洗衣机开始排水。
它的指令程序为：Network 11 出水阀控制LD C1LD I1.1AN M0.1OLD= Q0.4所对应的梯形图如图1-8所示图1-8出水阀控制梯形图5.脱水计时当排空检测限位开关动作后，开始30秒脱水。
它的指令程序为：Network 12 脱水计时LD I0.5TON T40, +300所对应的梯形图如图1-9所示图1-9脱水计时梯形图6.清洗和漂洗计数脱水结束后，洗衣机开始清洗，开始进水直到选择的水位，2秒钟后开始清洗。
清洗时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒。
循环5次后，开始排水，排空后脱水30秒。
一共清洗2遍。
它的指令程序为：Network 13 清洗和漂洗计数LD M0.2EDLDN M0.1CTU C2, +3所对应的梯形图如图1-10所示图1-10清洗和漂洗计数梯形图7.报警输出清洗完成后，报警3秒并自动停机。
它的指令程序为：Network 14 报警输出LD M0.1TOF T30, +30Network 15LDN M0.1A T30= Q0.5所对应的梯形图如图1-11所示图1-11报警输出梯形图8.水位指示显示全自动洗衣机的水位。
它的指令程序为：Network 16 水位指示LD I0.6= Q0.6Network 17LD I0.7= Q0.7Network 18LD I1.0= Q1.0所对应的梯形图如图1-12所示图1-12水位指示梯形图设计一个上位机监控界面（用组态软件MCGS）五、组态界面的设计1、组态王组态王是一款功能强大的工业生产监控软件。
它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。
其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。
尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。
通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。
组态王的主要功能：（1）丰富的人机界面功能，可视化操作界面，真彩显示图形、丰富的图库；（2）强大的通讯能力；（3）先进的报警和事件管理；（4）强大的网络和冗余功能。
组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。
而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。
它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能，拥有丰富的动画制作功能，其动画链接功能更是使工程技术人员运用组态王制作画面如虎添翼。
工程人员在组态王开发系统中制作的画面都是静态的，如果要反映工业现场的状况，可以通过实时数据库，因为只有数据库中的变量才是与现场状况同步变化的。
数据库变量的变化可以改变画面的动画效果，通过“动画连接”建立画面的图素与数据库变量的对应关系。
动画连接的引入是设计人机接口的一次突破，它把工程人员从重复的图形编程中解放出来，为工程人员提供了标准的工业控制图形界面，并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。