基于PLC的洗衣机控制系统的设计.docx

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1、摘要全自动洗衣机的出现方便了人们的生活。在整个洗衣机消费群体中，高标准、高要求、高质量的洗衣机一直深受众多消费者的欢迎。本设计采用西门子S7-300P1C来实现控制，在分析全自动洗衣机工作原理的基础上，采用S7-300P1C作为主要控制器，制定出全自动洗衣机的控制计划。首先，定义全自动洗衣机的输入和输出信号，然后在硬件组态完成后，在STEP7-MicroWIN中编写梯形图程序。P1C可实现自动控制和手动控制的切换，实现全自动洗衣机的正常运行和强制停止，同时还具有完善的故障报警等功能。在全自动洗衣机的设计中，选择MP1通讯方式作为两个信号传输的桥梁，使用组态王作为上位机，S7-300系列P1C作

2、为下位机，定义所用变量，确保上位机与下位机两者的通讯正常，完成全自动洗衣机进水、洗涤、排水、脱水、报警等画面的构建。关键词：S7-300P1C；自动；洗衣机；组态王AbstractTheemergenceoffu11yautomaticwashingmachinehasfaci1itatedpeop1e,s1ife.Inthewho1ewashingmachineconsumergroup,thewashingmachinewithhighstandard,highrequirement,highqua1ityhasbeenwe1comedbymanyconsumers.Thisdesigna

3、doptsSiemensS7-300P1Ctorea1izethecontro1,ana1yzingtheworkingprincip1eofautomaticwashingmachine,S7-300P1Cisusedasthemaincontro11ertodeve1opthecontro1p1anofautomaticwashingmachine.First,theinputandoutputsigna1softhefu11yautomaticwashingmachinearedefined,andthenthe1adderdiagramprogramiswritteninSTEP7-M

4、icro/WINafterthehardwareconfigurationiscomp1eted.P1Ccanrea1izeautomaticcontro1andmanua1contro1switch,rea1izethenorma1operationofautomaticwashingmachineandforcedstop,buta1sohasperfectfau1ta1armandotherfunctions.Inthedesignofautomaticwashingmachine,chooseMPIcommunicationmodeasthebridgeoftwosigna1trans

5、mission,usingtheconfigurationkingasuppermachine,S7-300seriesP1Casthe1owermachine,definethevariab1esused,toensurethattheuppermachineand1owermachinecommunicationisnorma1,comp1eteautomaticwashingmachinewater,washing,drainage,dehydration,a1arm,etc.Keywords：S7-300P1C;automatic;washingmachine;configuratio

6、nking目录1绪论11.1 全自动洗衣机的研究背景11.2 全自动洗衣机的研究目的与意义11.3 全自动洗衣机的研究现状11.3.1 国内研究现状11.3.2 国外研究现状21.4 研究内容22系统总体方案设计42.1 控制方案的对比选择42.2 控制系统框图42.3 控制要求及设计步骤52.4 控制系统原理63系统配设计73.1 P1C机型的选择73.1.1 P1C简介73.1.2 P1C机型的选择83.2 西门子S7-300P1C83.2.1 S7-300P1C的CPU模块83.2.2 P1C硬件接线图93.3 P1C外围电路器件的选择93.3.1 高、低水位传感器93.3.2 进水电磁

7、阀103.3.3 电机正、反转接触器103.3.4 排水离合器103.3.5 脱水离合器103.3.6 蜂鸣器114系统软件设计124.1 程序流程图124.1.1 正常运行流程图124.1.2 强制停止流程图134.2 P1C的I/O口的分配134.2.1 输入地址分配表134.2.2 输出地址分配表144.2.3 内部元件地址分配表144.3 硬件组态154.4 梯形图程序185组态监控画面实现215.1 组态王概述215.1.1 组态王的组成215.1.2 组态王实现控制系统实验仿真的基本步骤215.1.3 组态王开发的特点215.1.4 使用组态王注意事项215.1.5 组态王创建工程

8、的一般步骤225.2 组态王监控全自动洗衣机225.2.1 监控界面225.2.2 定义I/O设备235.4组态王调试和运行246总结28参考文献29致谢错误!未定义书签。1绪论1.1 全自动洗衣机的研究背景本设计基于西门子P1C的全自动洗衣机控制，来自于市场上的洗衣机产品，主要设计方向是操作简单、使用可靠、维护方便等山。由于P1C主机工作的可靠性和性价比很高，自身的故障率又很低，有效的减少了故障停机次数。P1C在各行各业中都表现突出，体现了极高的可靠性，在洗衣机工作过程中可以极好的完成系统中的各项工作，真正意义上实现健康、便利、灵活、经济。1.2 全自动洗衣机的研究目的与意义为了使全自动洗衣

9、机越来越智能化和自动化，通过系统任务选择最优方法使操作简单、稳定可靠、维护与检修方便。控制方法确定后投入生产要缩短控制系统的设计的时间、调试周期，且要降低成本。本设计通过对现有产品进行分析与对比，提出了基于P1C的洗衣机控制设计方案。该系统具有良好的稳定性和可靠性，能够减少在设计上所用的时间，满足实际需要，降低控制难度。以往采用继电器完成洗衣机的一系列工作任务，在实际应用过程中，操作繁琐、接线复杂，并且浪费大量电能。洗衣机采用西门子S7-300P1C作为控制器，可以降低电能损耗，提高设备可靠性，使全自动洗衣机能够达到高标准、高要求、高质量。1.3 全自动洗衣机的研究现状1.3.1 国内研究现状

10、我国全自动洗衣机诞生在1978的无锡小天鹅股份有限公司。2003年以海尔双动洗机为代表的洗机悄悄地改变着国内洗机市场。经过多年发展，洗衣机领域已踏入成熟阶段，以用户需求为核心，以科技创新为主旨，产生了新一代产品。为进一步规范洗衣机行业发展，保护消费者权益，2018年10月1日起，新修订的国家标准GB/T4288-2018家用和类似用途电动洗衣机正式实施，“洗净性能”、“洗涤性能”、“耐磨性能”三大核心指标也按照洗涤比、洗净均匀度、用水性能等7项主要性能指标量化考核2。国产洗衣机小天鹅、荣事达、海尔等老牌子公司，相继推出了改进后的新品牌，以此达到客户对新型电器的需要，营造个性化以获得消费者的喜爱

11、。在我国，虽然洗衣机的种类非常多，但是全自动洗衣机仍占大多数。全自动洗衣机采用西门子P1C控制电机转动，降低生产费用，是目前比较常见的设备之一。在全自动洗衣机运转的时候，可以根据衣服的质地和体积，在控制板上选择水流的强弱、时间的长短以及水量的多少。止匕外,采用的P1C还具有I/O指示性能好，查找故障速度快，维修方便等特点。当然，最重要的是P1C具有很好的可靠性和简便性，给用户的使用体验带来了极大的方便。为了做好每一件产品，对于不同的洗衣机，我们需要一步一步的改进，尽可能的完善，这也是开发者和用户想要的。1.3.2 国外研究现状世界上第一台洗衣机诞生于1858年，但由于工作难度大、有时会导致衣物

12、破损而没有得到广泛的应用。20世纪60年代，日本出现了“半自动型洗衣机”。这是一个带有甩干功能的双桶洗衣机。通过离心力，可以将衣服中的水排出，达到甩干的效果。20世纪70年代，可编程序控制器研制出来，具有编程简单、控制功能多和便于检修等特点。世界上第一台P1C是在1969年由美国研制的，在当时，计算机发展水平较低，全自动微电脑控制洗衣机的出现带来了令人耳目一新的发展3。20世纪80年代，人们采用“模糊控制系统”来控制洗衣机受控电机的提速时间，但由于变量太多而没有得到广泛应用。20世纪90年代初，洗衣机的发展日新月异，各种洗衣机相继发展和完善，进入21世纪后，洗衣机的发展历程一日千里，随着人们的

13、生活需求的多样化，不断涌现出更多的新型洗衣机，将朝着“健康、环保、智能、个性化”的方向发展。1.4 研究内容本设计将从以下几个方面研究：1）总体方案设计：本设计主要针对全自动洗衣机的运行过程进行设计，有启动按钮、停止按钮、进水按钮、排水按钮、脱水按钮等人为控制按钮，可以手动切换洗涤方式4。通过显示洗衣机的当前运行状态来判断洗涤过程；报警器作为洗衣机完成整个洗涤过程的声音指示器；开启灯、停止灯、高水位指示灯、中水位指示灯、低水位指示灯、排水灯、脱水灯等，通知洗涤过程。主要包括电机的正转和反转、水位的设定与检测、进水和排水的控制、大循环和小循环的控制等。2）硬件设计：采用S7-300P1C实现硬件

14、方面的设计，并对外围设备进行选择，本设计选择高中低水位传感器、进排水电磁阀、异步电动机、离合器和蜂鸣器等。3）软件设计：选择梯形图进行编程，系统的工作原理以及控制过程能够很清楚的表现出来，在SIMATIC主界面中打开循环组织块“OB1”，并完成系统设计程序的编写。4）组态监控：首先建立全自动洗衣机监控界面，定义变量和编写命令语言，然后利用西门子S7-300P1C与组态王作通讯连接，完成实时监控过程。例如控制进水、排水、脱水、洗涤循环次数等洗衣机的动作监控过程。2系统总体方案设计本设计采用西门子S7-300P1C全自动洗衣机控制，用于现场检查控制，具有短开发周期、低开发成本、可靠性高等特点。通过

15、对控制系统的分析和研究，结合具体实际应用情况进行总体方案设计，主要设计方向为操作简单、使用可靠、维护与维修方便等。2.1 控制方案的对比选择全自动洗衣机常用的控制系统有以下两种方案：(1)基于单片机的控制系统单片机是专门针对于对数字信息进行处理的系统。它主要用于数据采集和数据处理以及实时控制等方面。它的特点也很明显：体积小，质量轻，价格便宜。但与可编程逻辑控制器相比它的保护性和可靠性较逊色一点，对环境的适应能力差，并且稳定性和抗干扰能力都不如可编程逻辑控制器。其次，单片机主要采用汇编语言或者C语言相较于梯形图来说，没那么容易懂。并且单片机是一种集成电路芯片，不能单独使用，扩展功能弱，无法适应用户以及其他需求者的变化。(2)基于西门子S7-300P1C和组态王的控制系统P1C编程灵活简单，采用梯形图代替计算机语言，具有很大的优势，特别是对于使用者来说。开发周期短。同时它能适应现场各种不同的需求。在许多工业领域中都得到了广泛应用。尤其是随着计算机技术、通信技术及控制技术的飞速发展，P1C已经成为一种非常重要的控制设备。并被广泛地应用于各个领域当中。P1C不仅抗干扰能力强，可靠性和自动化程度高，而且其程序设计也不繁琐、维护也很便捷，所以很受各类技术人员的欢迎。综上所述，设计中采用西门子S7-300P1C作为主控制器。2.2 控制系统框图洗衣机工作时需