【正文】 定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 對(duì)應(yīng)的功能 T37 進(jìn)水暫停計(jì)時(shí) T38 正洗計(jì)時(shí) T39 正洗暫停計(jì)時(shí) T40 反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí) T41 反轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí) T42 脫水計(jì)時(shí) T43 報(bào)警計(jì)時(shí) C50 正反洗循環(huán)計(jì)數(shù) C51 大循環(huán)計(jì)數(shù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 16 4 軟件設(shè)計(jì) 編程軟件 編程軟件采用西門子公 司設(shè)計(jì)的編程軟件 STEPMicro/Win32。 （ 2）在聯(lián)機(jī)（在線）方式下可以對(duì)與計(jì)算機(jī)建立通信關(guān)系的 PLC 直接進(jìn)行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。 （ 5）設(shè)置 PLC 的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等。由于 PLC 的程序執(zhí)行為循環(huán)掃描工作方式，因而與計(jì)算機(jī)程序框圖不同點(diǎn)是， PLC 程序框圖在進(jìn)行輸出刷新后，再重新開始輸進(jìn)掃描，循環(huán)執(zhí)行。全自動(dòng)洗衣機(jī)正常運(yùn)行流程圖如圖 41所示。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分 配，一步一步的按照順序動(dòng)作。 這種順序功能圖適合 用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合 。 具體操作步驟為：執(zhí)行菜單【文件】→【新建】選項(xiàng)或單擊工具欄的新建按鈕，生 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 20 圖 44 STEPMicro/Win32 主界面 成一個(gè)新的項(xiàng)目。 也可以雙擊指令樹的【項(xiàng)目 1】，然后雙擊 PLC 型號(hào)和 CPU 版本選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中進(jìn)行設(shè)置。 SIMATIC 編程模式的選擇，可以通過執(zhí)行菜單【工具】→【選項(xiàng)】→【常規(guī)】→【 SIMATIC】選項(xiàng)來確定。 用戶程序結(jié)構(gòu)選擇編輯窗口如圖 46 所示。 在指令樹中選擇需要的編程元件 ,在指令工具條中選擇輸入連接線，完成梯形圖的編寫。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 22 圖 47 輔助繼電器梯形圖（一） 圖 48 輔助繼電器梯形圖（二） 如圖 47 和圖 48 所示程序段落， 是按下按鈕的輔助繼電器， 是判斷洗衣機(jī)水位是否和設(shè)定水位 不一致的輔助繼電器， 是判斷洗衣機(jī)水位是否和設(shè)定水位一致的輔助繼電器， 是停止自動(dòng)洗衣的輔助繼電器。當(dāng)水位到設(shè)定水位后停止進(jìn)水，等待 2秒進(jìn)入洗衣過程。 圖 410 洗衣梯形圖（一） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 24 圖 411 洗衣梯形圖（二） 圖 412 洗衣梯形圖（三） 如圖 410， 411， 412 所示程序段落， T37計(jì)時(shí)時(shí)間到， 接通開始正轉(zhuǎn)洗衣，T38 計(jì)時(shí)開始。 T43 計(jì)時(shí)時(shí)間到， C50 計(jì)數(shù)一次，同時(shí)洗衣返回 接通，重復(fù)以上從正洗開始的全部動(dòng)作，直到 C50 計(jì)滿 5 次數(shù)時(shí)， 接通并自保，開始排水， C50 復(fù)位，準(zhǔn)備下次循環(huán)時(shí)再計(jì)數(shù)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 25 圖 413 排水梯形圖 圖 414 脫水梯形圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 如圖 414所示程序段落是脫水梯形圖，水排空后 ，水排空輔助繼電器 接通并自保持，洗衣機(jī)開始進(jìn)行脫水，脫水 30 秒即 T40 計(jì)時(shí) 30秒后停止脫水。仿真程序提供了數(shù)字信號(hào)輸入開關(guān)、兩個(gè)模擬電位器和 LED 輸出顯示，仿真程序同時(shí)還支持對(duì) TD200 文本顯示器的仿真，在實(shí)驗(yàn)條件尚不具備的情況下，完全可以作為學(xué)習(xí) S7200 的一個(gè)輔助工具。 CPU224 的右邊空白方框是擴(kuò)展模塊的位置，雙擊空白方框即可進(jìn)行模塊配置選擇，根據(jù)需要可選擇各種數(shù)字量和模擬量的擴(kuò)展模塊。如圖 52 所示。 下載框如圖 53所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 30 在實(shí)際操作中相當(dāng)于按下啟動(dòng)按鈕、高水位選擇開關(guān)后，進(jìn)水閥打開，開始進(jìn)水。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 31 6 組態(tài)界面的設(shè)計(jì) 組態(tài)王 組態(tài)王是一款功能強(qiáng)大的工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控軟件。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。而且，它能 充分利用 Windows 的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。動(dòng)畫連接的引入是設(shè)計(jì)人機(jī)接口的一次突破，它把工程人員從重復(fù)的圖形編程中解放出來，為工程人員提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制圖形界面，并且由可編程的命令語言連接來增強(qiáng)圖形界面的功能。 組態(tài)王中命令語言是一種在語法上類似Ｃ語言的程序，工程人員可以利用這些程序來增強(qiáng)應(yīng)用程序的靈活性、處理一些算法和操作等。各種命令語言通過“命令語言編輯器”編輯輸入，在“組態(tài)王” 運(yùn)行系統(tǒng)中被編譯執(zhí)行。 信息窗口如 63所示。 建立一個(gè)新的組態(tài)王工程的一般過程是： (1)設(shè)計(jì)圖形界面（定義畫面）； (2)定義設(shè)備； (3)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)（定義變量） (4)建立動(dòng)畫連接； (5)運(yùn)行和調(diào)試。 本設(shè)計(jì)新建的工程名為：全自動(dòng)洗衣機(jī)。 為仿真 PLC設(shè)備取一個(gè)名字：仿真 PLC。 圖 65 設(shè)備配置 （ 2）創(chuàng)建畫面 單擊“畫面”定義及命令語言工程欄，開始創(chuàng)建畫面，輸入畫面名稱，選擇畫面位置、畫面風(fēng)格及類型，在畫面位置一欄輸入需要?jiǎng)?chuàng)建的畫面的寬度高度等數(shù)值。 在定義變量的過程中，首先要確定變量類型。 本設(shè)計(jì)定義的外部變量如圖 66 所示。把這些動(dòng)畫連接組合起來， 應(yīng)用程序?qū)⒊尸F(xiàn)出令人難以想象的圖形動(dòng)畫效果。 首先在圖庫(kù)中選擇畫面設(shè)計(jì)需要的反應(yīng)器、閥門、按鈕和指示燈，并對(duì)每一個(gè)圖庫(kù)精靈進(jìn)行動(dòng)畫連接。當(dāng)水位選擇是中水位河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 37 或低水位時(shí)，需要進(jìn)行畫面切換。 全自動(dòng)洗衣機(jī)正常運(yùn)行畫面如圖 69 所示。反轉(zhuǎn)后再次進(jìn)行正轉(zhuǎn)，循環(huán)3 次后出水閥打開，進(jìn)行排水。 在現(xiàn)實(shí)中在進(jìn)行洗滌和漂洗前，必須根據(jù)衣物多少，先向盛水桶內(nèi)注入規(guī)定的水量，選定水位高度，就是選定水量。 圖 610 中水位時(shí)運(yùn)行的畫面 全自動(dòng)洗衣機(jī)處于強(qiáng)制停止模式運(yùn)行畫面如圖 611 所示。 本次設(shè)計(jì)的界面雖然比較簡(jiǎn)陋，沒有模仿洗衣機(jī)的造型或者有旋轉(zhuǎn)效果，但是實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)正常運(yùn)行和強(qiáng)制停止兩種工作模式。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子 PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。 本論文設(shè)計(jì)了基于 PLC 的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括進(jìn)水、電機(jī)正傳、電機(jī)反轉(zhuǎn)、排水、脫水、報(bào)警等組成部分。經(jīng)過上網(wǎng)查詢資料和咨詢同學(xué)，下載了仿真軟件的英文版，解決了仿真中遇到的問題，完成了系統(tǒng)的仿真。之后選擇水位選擇開關(guān)，進(jìn)水閥打開，開始進(jìn)水，洗衣過程開始。多功能主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1） 去污能力的多樣化。 （ 4） 外觀造型多樣化。 節(jié)能和健康化：現(xiàn)在的消費(fèi)者在節(jié)能方面對(duì)家電提出了更高的要求，對(duì)于健康型洗衣機(jī)更是人們趨之若騖的首選。滿足了不同衣物分開洗、大量衣物同時(shí)洗、小件衣物即時(shí)洗的需求，開創(chuàng)了健康洗滌新概念，深受消費(fèi)者的喜愛，組合化的另一個(gè)體現(xiàn)就是把洗滌、漂洗、脫水和烘干功能集于一身。 從開始選題，到找資料初步了解題目?jī)?nèi)容，然后收集硬件資料，畫電路圖，到程序編寫部分，軟件的分段調(diào)試和不斷的檢查問題的過程中，學(xué)到的不只是課題本身的研究，更重要的是學(xué)到了如何處理問題和解決問題，同時(shí)也在這個(gè)過程中我的學(xué)習(xí)能力有了很大的提高。 畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn) ， 而且也是對(duì)自己能力的一種提高。同時(shí)，微型化洗衣機(jī)也備受青睞，可以滿足少量衣物即時(shí)洗的需要。 高度自動(dòng)化：從最初的單桶洗衣機(jī)到雙桶、套桶洗衣機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)，再到智能全模糊控制洗衣機(jī)。 （ 3） 控制方式的多樣化。高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。而在實(shí)際工作中， I/O 參數(shù)是從實(shí)際連接的 PLC中采集獲得 ,不會(huì)出現(xiàn)此種情況。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中， 遇到了不少問題，但經(jīng)過查詢資料和同學(xué)幫助下基本得到了解決。 可以把上面設(shè)定的程序時(shí)間定下來 ,作為固定程序使用 ,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地 ,數(shù)量及油污的程度來編程 。在現(xiàn)實(shí)生活中，洗衣機(jī)在進(jìn)水時(shí) 往往出現(xiàn)溢水問題，在此次仿真中不會(huì)出現(xiàn)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)的溢水情況。當(dāng)按下手動(dòng)排水按鈕時(shí)，洗衣機(jī)開始排水，出水閥打開，排水指示燈亮。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 39 全自動(dòng)洗衣機(jī)選擇中水位時(shí)運(yùn)行畫面如 610 所示。脫水完畢后，洗衣過程完畢，系統(tǒng)報(bào)警，洗滌完成指示燈亮。當(dāng)水位與設(shè)定水位（高水位）一致時(shí)，進(jìn)水閥關(guān)閉。 圖 66 外部變量定義 圖 67 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制畫面 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 38 圖 68 中水位 運(yùn)行和調(diào)試 在界面設(shè)置結(jié)束保存后就可以運(yùn)行系統(tǒng)，要進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)就需要對(duì)畫面進(jìn)行配置，首先在開發(fā)系統(tǒng)中單擊菜單欄“配置 \運(yùn)行環(huán)境”命令或工具條“運(yùn)行”按鈕或工程瀏覽器“工程目錄顯示區(qū) \系統(tǒng)配置 \設(shè)置運(yùn)行系統(tǒng)”按鈕后，彈出“運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)置”對(duì)話框。 在洗衣機(jī)洗衣過程開始前首先需要選擇水位，由于畫面顯 示的原因，需要進(jìn)行畫面切換。通過指示燈的運(yùn)用可以知道在預(yù)定工作條件下繼電器，風(fēng)扇等的開關(guān)，也可以表示熱電偶的工作狀態(tài)，這樣可以大大提高監(jiān)控的靈活性。在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中雙擊圖形對(duì)象（不能有多個(gè)圖形對(duì)象同時(shí)被選中），彈出動(dòng)畫連接對(duì)話框 。而在自動(dòng)控制過程中調(diào) 用從預(yù)先寫入寄存器內(nèi)的參數(shù)時(shí)，應(yīng)將此類信號(hào)變量設(shè)置為整型變量，如計(jì)數(shù)器，洗衣機(jī)中的水位。 （ 3）定義外部設(shè)備變量 在利用組態(tài)軟件的編輯過程中，首先應(yīng)定義所要用到的變量 ，包括變量的描述，變量的類型，定義變量地址，選擇連接的設(shè)備，寄存器。設(shè)備定義完成后，就可以再 COM2 下看到新建的設(shè)備 仿真 PLC了。 圖 64 新建一個(gè)工程 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 35 監(jiān)控界面設(shè)計(jì) （ 1）新建一個(gè)設(shè)備 在組態(tài)王工程瀏覽器樹型目錄中選擇設(shè)備，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建”圖標(biāo)，雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“設(shè)備配置導(dǎo)向”對(duì)話框。按照新建工程向?qū)б徊讲降慕⒁粋€(gè)新的工程路徑，并按自己要求設(shè)定工程文件目錄。全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)有兩種方式：正常運(yùn)行和強(qiáng)制停止。 工程瀏覽器界面如 62所示。根據(jù)事件和功能的不同，包括應(yīng)用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數(shù)據(jù)改變命令語言、自定義函數(shù)命令語言、動(dòng)畫連接命令語言和畫面命令語言等。 “組態(tài)王”系統(tǒng)還為部分動(dòng)畫連接的圖形對(duì)象設(shè)置了訪問權(quán)限，這對(duì)于保障系統(tǒng)的安全具有重要的意義。工程人員在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中制作的畫面都是靜態(tài)的，如果要反映工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的狀況，可以通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)橹挥袛?shù)據(jù)庫(kù)中的變量才是與 現(xiàn)場(chǎng)狀況同步變化的。 組態(tài)王的主要功能： （ 1） 豐富的人機(jī)界面功能，可視化操作界面，真彩顯示圖形、豐富的圖庫(kù)； （ 2） 強(qiáng)大的通訊能力； （ 3） 先進(jìn)的報(bào)警和事件管理； （ 4） 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和冗余功能。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、 管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。 在該仿真過程中，按鈕需要手動(dòng)復(fù)位，否則無輸出或輸出混亂。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 29 仿真結(jié)果圖如圖 54所示。 然后在 S7200 仿真軟件中使用工具欄的下載按鈕即可將導(dǎo)出的文件下載到仿真軟件當(dāng)中進(jìn)行仿真測(cè)試。 開關(guān)面板下方的 SMB28,SMB29 是兩個(gè)直線電位器，分別是 CPU224 的兩個(gè) 8 位模擬量輸入電位器對(duì)應(yīng)的特殊存儲(chǔ)器字節(jié)，可左右拖動(dòng)滑塊來設(shè)置它的值，范圍在 0255 之間。軟件的主界面如圖 51所示。 圖 415 報(bào)警梯形圖 如圖 415 所示程序段落，排水過程進(jìn)行 3 次，即洗衣大循環(huán) 3 次后，開始報(bào)警過程， 3秒后停止報(bào)警，這樣整個(gè)洗衣過程結(jié)束。 洗衣過程完畢，正反轉(zhuǎn)大循環(huán)達(dá)到 5 次后，即 C50 計(jì)滿 5次時(shí)，進(jìn)入排水過程。 T39 計(jì)時(shí)時(shí)間到， 接通，反洗， T40 開始計(jì)時(shí)。洗衣前根據(jù)衣物多少選擇好水位，按下水位選擇開關(guān) (、 、 )任意一個(gè)，再按下啟動(dòng)按鈕， 接通， 接通，開始進(jìn)水。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 23 當(dāng)水位與設(shè)定水位不一致時(shí)， 輸出；反之， 輸出 。編譯結(jié)束，在輸出窗口顯示編譯結(jié)果信息，顯示無錯(cuò)誤。子程序的指令放在獨(dú)立的程序塊中，僅在被程序調(diào)用時(shí)才執(zhí)行。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 21 圖 45 設(shè)置 PLC 的型號(hào) 簡(jiǎn)單的數(shù)字量控制程序一般只有主程序，系統(tǒng)較大、功能復(fù)雜的程序除了主程序外，可能還有子程序、中斷程序。 CPU 選型對(duì)話框如圖 45所示。 （ 2）設(shè)置與讀取 PLC 的型號(hào) 在對(duì) PLC 編程之前，應(yīng)正確地設(shè)置其型號(hào)，以防止創(chuàng)建程序時(shí)發(fā)生編輯錯(cuò)誤。 圖 43 PLC 控制順序功能圖 梯形圖編寫 打開 STEPMicro/Win32