【正文】 定時器 /計時器 對應的功能 T37 進水暫停計時 T38 正洗計時 T39 正洗暫停計時 T40 反轉(zhuǎn)計時 T41 反轉(zhuǎn)暫停計時 T42 脫水計時 T43 報警計時 C50 正反洗循環(huán)計數(shù) C51 大循環(huán)計數(shù) 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 4 軟件設(shè)計 編程軟件 編程軟件采用西門子公 司設(shè)計的編程軟件 STEPMicro/Win32。 （ 2）在聯(lián)機（在線）方式下可以對與計算機建立通信關(guān)系的 PLC 直接進行各種操作，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，因而與計算機程序框圖不同點是， PLC 程序框圖在進行輸出刷新后，再重新開始輸進掃描，循環(huán)執(zhí)行。全自動洗衣機正常運行流程圖如圖 41所示。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進行分 配，一步一步的按照順序動作。 這種順序功能圖適合 用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復雜的場合 。 具體操作步驟為：執(zhí)行菜單【文件】→【新建】選項或單擊工具欄的新建按鈕，生 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 圖 44 STEPMicro/Win32 主界面 成一個新的項目。 也可以雙擊指令樹的【項目 1】，然后雙擊 PLC 型號和 CPU 版本選項，在彈出的對話框中進行設(shè)置。 SIMATIC 編程模式的選擇，可以通過執(zhí)行菜單【工具】→【選項】→【常規(guī)】→【 SIMATIC】選項來確定。 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。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（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， 是判斷洗衣機水位是否和設(shè)定水位一致的輔助繼電器， 是停止自動洗衣的輔助繼電器。當水位到設(shè)定水位后停止進水，等待 2秒進入洗衣過程。 圖 410 洗衣梯形圖（一） 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（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計時時間到， 接通開始正轉(zhuǎn)洗衣，T38 計時開始。 T43 計時時間到， C50 計數(shù)一次，同時洗衣返回 接通，重復以上從正洗開始的全部動作，直到 C50 計滿 5 次數(shù)時， 接通并自保，開始排水， C50 復位，準備下次循環(huán)時再計數(shù)。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 25 圖 413 排水梯形圖 圖 414 脫水梯形圖 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（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，洗衣機開始進行脫水，脫水 30 秒即 T40 計時 30秒后停止脫水。仿真程序提供了數(shù)字信號輸入開關(guān)、兩個模擬電位器和 LED 輸出顯示，仿真程序同時還支持對 TD200 文本顯示器的仿真，在實驗條件尚不具備的情況下，完全可以作為學習 S7200 的一個輔助工具。 CPU224 的右邊空白方框是擴展模塊的位置，雙擊空白方框即可進行模塊配置選擇，根據(jù)需要可選擇各種數(shù)字量和模擬量的擴展模塊。如圖 52 所示。 下載框如圖 53所示。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 30 在實際操作中相當于按下啟動按鈕、高水位選擇開關(guān)后，進水閥打開，開始進水。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 31 6 組態(tài)界面的設(shè)計 組態(tài)王 組態(tài)王是一款功能強大的工業(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，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。動畫連接的引入是設(shè)計人機接口的一次突破，它把工程人員從重復的圖形編程中解放出來，為工程人員提供了標準的工業(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應用程序的靈活性、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” 運行系統(tǒng)中被編譯執(zhí)行。 信息窗口如 63所示。 建立一個新的組態(tài)王工程的一般過程是： (1)設(shè)計圖形界面（定義畫面）； (2)定義設(shè)備； (3)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫（定義變量） (4)建立動畫連接； (5)運行和調(diào)試。 本設(shè)計新建的工程名為：全自動洗衣機。 為仿真 PLC設(shè)備取一個名字：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、畫面風格及類型，在畫面位置一欄輸入需要創(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)計定義的外部變量如圖 66 所示。把這些動畫連接組合起來， 應用程序?qū)⒊尸F(xiàn)出令人難以想象的圖形動畫效果。 首先在圖庫中選擇畫面設(shè)計需要的反應器、閥門、按鈕和指示燈，并對每一個圖庫精靈進行動畫連接。當水位選擇是中水位河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 37 或低水位時，需要進行畫面切換。 全自動洗衣機正常運行畫面如圖 69 所示。反轉(zhuǎn)后再次進行正轉(zhuǎn)，循環(huán)3 次后出水閥打開，進行排水。 在現(xiàn)實中在進行洗滌和漂洗前，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 中水位時運行的畫面 全自動洗衣機處于強制停止模式運行畫面如圖 611 所示。 本次設(shè)計的界面雖然比較簡陋，沒有模仿洗衣機的造型或者有旋轉(zhuǎn)效果，但是實現(xiàn)了全自動洗衣機正常運行和強制停止兩種工作模式。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子 PLC的特點，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點設(shè)備進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。 本論文設(shè)計了基于 PLC 的全自動洗衣機控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括進水、電機正傳、電機反轉(zhuǎn)、排水、脫水、報警等組成部分。經(jīng)過上網(wǎng)查詢資料和咨詢同學，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)，進水閥打開，開始進水，洗衣過程開始。多功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （ 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)在的消費者在節(jié)能方面對家電提出了更高的要求，對于健康型洗衣機更是人們趨之若騖的首選。滿足了不同衣物分開洗、大量衣物同時洗、小件衣物即時洗的需求，開創(chuàng)了健康洗滌新概念，深受消費者的喜愛，組合化的另一個體現(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內(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，學到的不只是課題本身的研究，更重要的是學到了如何處理問題和解決問題，同時也在這個過程中我的學習能力有了很大的提高。 畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學知識的一種檢驗 ， 而且也是對自己能力的一種提高。同時，微型化洗衣機也備受青睞，可以滿足少量衣物即時洗的需要。 高度自動化：從最初的單桶洗衣機到雙桶、套桶洗衣機、全自動洗衣機，再到智能全模糊控制洗衣機。 （ 3） 控制方式的多樣化。高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機一直在市場上占主導地位。而在實際工作中， I/O 參數(shù)是從實際連接的 PLC中采集獲得 ,不會出現(xiàn)此種情況。 在做畢業(yè)設(shè)計的過程中， 遇到了不少問題，但經(jīng)過查詢資料和同學幫助下基本得到了解決。 可以把上面設(shè)定的程序時間定下來 ,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)實生活中，洗衣機在進水時 往往出現(xiàn)溢水問題，在此次仿真中不會出現(xiàn)洗衣機進水時的溢水情況。當按下手動排水按鈕時，洗衣機開始排水，出水閥打開，排水指示燈亮。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 39 全自動洗衣機選擇中水位時運行畫面如 610 所示。脫水完畢后，洗衣過程完畢，系統(tǒng)報警，洗滌完成指示燈亮。當水位與設(shè)定水位（高水位）一致時，進水閥關(guān)閉。 圖 66 外部變量定義 圖 67 全自動洗衣機控制畫面 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 38 圖 68 中水位 運行和調(diào)試 在界面設(shè)置結(jié)束保存后就可以運行系統(tǒng)，要進入組態(tài)王運行系統(tǒng)就需要對畫面進行配置，首先在開發(fā)系統(tǒng)中單擊菜單欄“配置 \運行環(huán)境”命令或工具條“運行”按鈕或工程瀏覽器“工程目錄顯示區(qū) \系統(tǒng)配置 \設(shè)置運行系統(tǒng)”按鈕后，彈出“運行系統(tǒng)設(shè)置”對話框。 在洗衣機洗衣過程開始前首先需要選擇水位，由于畫面顯 示的原因，需要進行畫面切換。通過指示燈的運用可以知道在預定工作條件下繼電器，風扇等的開關(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)中雙擊圖形對象（不能有多個圖形對象同時被選中），彈出動畫連接對話框 。而在自動控制過程中調(diào) 用從預先寫入寄存器內(nèi)的參數(shù)時，應將此類信號變量設(shè)置為整型變量，如計數(shù)器，洗衣機中的水位。 （ 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 新建一個工程 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 35 監(jiān)控界面設(shè)計 （ 1）新建一個設(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，雙擊“新建”圖標，彈出“設(shè)備配置導向”對話框。按照新建工程向?qū)б徊讲降慕⒁粋€新的工程路徑，并按自己要求設(shè)定工程文件目錄。全自動洗衣機的控制系統(tǒng)有兩種方式：正常運行和強制停止。 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)還為部分動畫連接的圖形對象設(shè)置了訪問權(quán)限，這對于保障系統(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)場的狀況，可以通過實時數(shù)據(jù)庫，因為只有數(shù)據(jù)庫中的變量才是與 現(xiàn)場狀況同步變化的。 組態(tài)王的主要功能： （ 1） 豐富的人機界面功能，可視化操作界面，真彩顯示圖形、豐富的圖庫； （ 2） 強大的通訊能力； （ 3） 先進的報警和事件管理； （ 4） 強大的網(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、 管理層三個層次結(jié)構(gòu)。 在該仿真過程中，按鈕需要手動復位，否則無輸出或輸出混亂。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（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出的文件下載到仿真軟件當中進行仿真測試。 開關(guān)面板下方的 SMB28,SMB29 是兩個直線電位器，分別是 CPU224 的兩個 8 位模擬量輸入電位器對應的特殊存儲器字節(jié)，可左右拖動滑塊來設(shè)置它的值，范圍在 0255 之間。軟件的主界面如圖 51所示。 圖 415 報警梯形圖 如圖 415 所示程序段落，排水過程進行 3 次，即洗衣大循環(huán) 3 次后，開始報警過程， 3秒后停止報警，這樣整個洗衣過程結(jié)束。 洗衣過程完畢，正反轉(zhuǎn)大循環(huán)達到 5 次后，即 C50 計滿 5次時，進入排水過程。 T39 計時時間到， 接通，反洗， T40 開始計時。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，再按下啟動按鈕， 接通， 接通，開始進水。河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 當水位與設(shè)定水位不一致時， 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，顯示無錯誤。子程序的指令放在獨立的程序塊中，僅在被程序調(diào)用時才執(zhí)行。 河南理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 圖 45 設(shè)置 PLC 的型號 簡單的數(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 選型對話框如圖 45所示。 （ 2）設(shè)置與讀取 PLC 的型號 在對 PLC 編程之前，應正確地設(shè)置其型號，以防止創(chuàng)建程序時發(fā)生編輯錯誤。 圖 43 PLC 控制順序功能圖 梯形圖編寫 打開 STEPMicro/Win32