基于S7-200的工業(yè)洗衣機PLC課程設(shè)計(順序功能指令)

基于S7-200的工業(yè)洗衣機PLC課程設(shè)計目錄一PLC的介紹 11.1 PLC的簡介 11.2PLC的特點 1二設(shè)計任務(wù)與要求 32.1設(shè)計任務(wù) 32.2設(shè)計要求 32.3實用價值與理論意義 3三硬件設(shè)計 43.1控制要求 43.2I/O分布表 43.3I/O外部接線圖 4四軟件設(shè)計 54.1設(shè)計方案 54.2設(shè)計分析 54.3自動洗衣機功能圖與梯形圖 6五結(jié)束 12參考文獻 13 一PLC的介紹PLC的簡介PLC可編程控制器：PLC英文全稱ProgrammableLogicController，中文全稱為可編程控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進行入出信息變換實現(xiàn)控制。入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。入出信息變換靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC的I/O電路，都是專門設(shè)計的。PLC有多個I/O用點，一般也就有多少個I/O用電路?？删幊炭刂破?PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進行程序設(shè)計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強。S7-200系列可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設(shè)備，有豐富的特殊擴展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求與特點。通過對結(jié)構(gòu)圖的分析，可知全自動洗衣機的I/O點不多，選擇小型的S7-200，可以完全滿足其要求。本設(shè)計選擇S7-200為核心部件，著重進行硬件接口設(shè)計，利用梯形圖進行編程，實現(xiàn)了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的自動化。1.2PLC的特點(1)可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如S7-200PLC平均無故障時間高達數(shù)萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。(2)配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(3)易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。(4)系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。(5)體積小，重量輕，能耗低由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。二設(shè)計任務(wù)與要求2.1設(shè)計任務(wù)控制要求：某工業(yè)用洗衣機，其工作順序如下：（1）啟動按鈕后給水閥就開始給水；（2）當水滿到水滿傳感器時就停止給水；（3）波輪開始正轉(zhuǎn)3S,然后反轉(zhuǎn)3S,再正轉(zhuǎn)3S…一共轉(zhuǎn)6分鐘；（4）出水閥開始出水；（5）出水8S后停止出水，同時聲光報警器報警，叫工作人員來取衣服；（6）按停止按鈕聲光報警器停止，并結(jié)束整個工作過程。2.2設(shè)計要求設(shè)計要求：（1）畫出系統(tǒng)動作流程圖。（2）設(shè)計外部輸入/輸出點（I/0）。（3）畫出PLC外部接線圖。（4）請設(shè)計完整的梯形圖。2.3實用價值與理論意義自從全自動洗衣機誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進。設(shè)計方法也開始多種多樣，從而使全自動洗衣機顯得更加智能化。洗衣機的進水和排水分別用進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行，進水時通過電控系統(tǒng)使閥打開，經(jīng)過水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外，洗滌正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)。水位開關(guān)用來檢測是否到達水位，啟動按鈕用來啟動洗衣機工作，停止按鈕用來實現(xiàn)停止聲光報警。PLC編程簡單易學，功能強大，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強而且PLC的體積小巧，能耗低。所以通過實驗證明，利用PLC完成對洗衣機的控制，控制效果良好，控制性能穩(wěn)定。三硬件設(shè)計3.1控制要求洗衣機啟動后，開始進水，到達水位后立即開始正傳進行洗滌，正轉(zhuǎn)洗滌3S后，開始反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)洗滌3S后再正轉(zhuǎn)，重復進行，正反裝洗滿6分鐘后，然后進行排水，排水8S后，洗衣機停止轉(zhuǎn)動，同時洗衣機聲光報警器報警，叫工作人員來取衣服。工作人員取完衣服，按下停止按鈕，洗衣機停止工作。3.2I/O分布表表3-1I/O分布表I/O地址信號名稱功能說明I0.0啟動按鈕開啟洗衣機運行I0.1水位限制開關(guān)停止加水I0.2停止按鈕停止洗衣機Q0.1電機正轉(zhuǎn)開關(guān)洗衣機正向轉(zhuǎn)動Q0.2電機反轉(zhuǎn)開關(guān)洗衣機反向轉(zhuǎn)動Q0.3給水閥使洗衣機進水Q0.4排水閥使洗衣機排水Q0.5聲光報警開關(guān)控制發(fā)出警報3.3I/O外部接線圖啟動按鈕水滿傳感器正轉(zhuǎn)停止按鈕反轉(zhuǎn)進水出水報警工作電源AC220V圖3-1自動洗衣機外部接線圖四軟件設(shè)計4.1設(shè)計方案自動洗衣機的過程包括啟動、進水、洗滌和報警等功能。在實現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構(gòu)，決定洗衣機的工作狀態(tài)。如圖4-1所示，由PLC控制洗衣機各種動作流程圖。由圖可知，PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)是PLC的輸入信號控制開關(guān)，進水閥、排水閥和電機是洗衣機各種狀態(tài)的執(zhí)行機構(gòu)。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定的，電機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)表明洗衣機處于洗滌狀態(tài)。另外由于洗衣機工作過程是順序過程，所以利用PLC機的控制系統(tǒng)是可行的。圖4-1洗衣機動作流程圖4.2設(shè)計分析根據(jù)自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)程序工藝流程圖可知，實現(xiàn)自動控制需要設(shè)置3個定時器器與1個計數(shù)器。T37--正轉(zhuǎn)運行3ST38--反轉(zhuǎn)遠行3ST39--排水8SC0—正反轉(zhuǎn)運行次數(shù)4.3自動洗衣機功能圖與梯形圖功能圖如圖4-2所示，當按下啟動按鈕I0.0時，給水閥Q0.3得電開始工作；當達到限位開關(guān)I0.1時，給水閥停止工作，同時，洗衣機波輪正轉(zhuǎn)Q0.1與定時器T37開始工作，3秒后，定時器停止工作，洗衣機反轉(zhuǎn)Q0.2與定時器T38開始工作，正轉(zhuǎn)停止工作。3S后，洗衣機正轉(zhuǎn)控制Q0.1重新工作，360S后計數(shù)器動作，排水閥I0.2和定時器T39開始工作，同時，洗衣機洗滌狀態(tài)停止。8S后，定時器T39動作，排水閥Q0.4停止工作，聲光報警器Q0.5開始工作，呼叫工作人員來取衣服。當工作人員取完衣服，按下停止按鈕I0.2，聲光報警器停止工作，洗衣機結(jié)束所有工作狀態(tài)。圖4-2洗衣機工作順序功能圖洗衣機工作梯形圖則如下圖4-3所示。圖4-3洗衣機工作梯形圖五結(jié)束為期一周的PLC課程設(shè)計結(jié)束了，在這一星期里，我感覺自己收獲很大。首先，在完成自己課程設(shè)計的過程中，我對課本知識又有了更進一步的掌握和認識，在對有關(guān)PLC編程的運用過程中，對相應(yīng)的操作也有了更深刻的掌握；最后，在把理論與實踐相結(jié)合的過程中，對于具體問題尋求解決方法，這都要求自己能夠具體問題具體分析。特別是在解決一個現(xiàn)實控制問題的時候才能把書上所學的知識真正的運用到現(xiàn)實中，從而鍛煉自己遇到問題、思考問題、解決問題的能力。這次的課程設(shè)計是一次自我知識和能力的檢驗，同時也是為以后積累的一筆財富。總的來說，通過本次課程設(shè)計自己對PLC指令的用法有了更深的學習和體會，了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的全過程，熟悉PLC系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，掌握系統(tǒng)的方法和步驟。參考文獻[1]王鶯.工業(yè)可編程控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].北京：航天技術(shù)與民品1999，5：30.[2]潘元明.國內(nèi)外全自動洗衣機現(xiàn)狀[J].家電大視野，2003，11：92.[3]吳中俊主編.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.28-29.[4]吳存宏.淺談PLC在全自動洗衣機中運用[J].家用電器科技，2000，4：52-54.[5]蔣金周.全自動洗衣機的PLC智能控制[J].北京：機電一體化，2004，5:83-85.[6]吳中俊.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.29-34.[7]王永華.電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學出版社，2003.80-96.[8]許謬.電氣控制與PLC控制技術(shù)[M].北京：.機械工業(yè)出版社，2005.153-154.

畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名：日期：

學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期：年月日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導師簽名：日期：年月日

指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程1、學生在論文（設(shè)計）過程中的治學態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日PAGEPAGE4基于S7-200的工業(yè)洗衣機PLC課程設(shè)計教研室（或答辯小組）及教學系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評定成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長）：（簽名）年月日教學系意見：系主任：（簽名）年月日

學位論文原創(chuàng)性聲明學位論文作者（本人簽名）：年月日學位論文出版授權(quán)書論文密級：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(作者簽名：_______導師簽名：______________年_____月_____日_______年_____月_____日

獨創(chuàng)聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律后果由本人承擔。

作者簽名:二〇一〇年九月二十日

畢業(yè)設(shè)計（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解**學院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版，同意學校保存學位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復制手段保存設(shè)計（論文）；同意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）

作者簽名:二〇一〇年九月二十日

致謝時間飛逝，大學的學習生活很快就要過去，在這四年的學習生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。首先非常感謝學校開設(shè)這個課題，為本人日后從事計算機方面的工作提供了經(jīng)驗，奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。本次畢業(yè)設(shè)計是對我大學四年學習下來最好的檢驗。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L等方方面面都有很大的進步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。首先，我要特別感謝我的知道***老師對我的悉心指導，在我的論文書寫及設(shè)計過程中給了我大量的幫助和指導，為我理清了設(shè)計思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進方案。***老師淵博的知識、嚴謹?shù)淖黠L和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。從他身上，我學到了許多能受益終生的東西。再次對周巍老師表示衷心的感謝。其次，我要感謝大學四年中所有的任課老師和輔導員在學習期間對我的嚴格要求，感謝他們對我學習上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。另外，我還要感謝大學四年和我一起走過的同學朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學習、生活，讓我在大學期間生活的很充實，給我留下了很多難忘的回憶。最后，我要感謝我的父母對我的關(guān)系和理解，如果沒有他們在我的學習生涯中的無私奉獻和默默支持，我將無法順利完成今天的學業(yè)。四年的大學生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學的知識應(yīng)用到實際工作中去?；厥姿哪辏〉昧诵┰S成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師四年來對我孜孜不倦的