【正文】 I 協(xié) 議通訊，從簡(jiǎn)單的 S7200 之間的通訊到 S7200 通過(guò) ProfibusDP 網(wǎng)絡(luò)通訊，甚至到 S7200 通過(guò)以太網(wǎng)通訊。但是，在時(shí)間上， PLC 執(zhí)行的任務(wù)是按串行方式進(jìn)行的，其具體的運(yùn)行方式與繼電器 接觸器控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都有著一定的差異與不同。 ⑥ 編程器 編程器用來(lái)生成用戶(hù)程序，并用它進(jìn)行編輯、檢查、修改和監(jiān)控用戶(hù)程序的執(zhí)行情況。 ② 存儲(chǔ)器 根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容的不同，存儲(chǔ)器可以分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶(hù)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 在此控制系統(tǒng)中， PLC 是控制核心，外部多種輸入信號(hào)如啟動(dòng)按鈕、高中低水位檢測(cè)等信號(hào)采樣進(jìn) 來(lái)，經(jīng)過(guò) PLC 內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理后，提供多種輸出信號(hào)來(lái)控制進(jìn)水閥、出水閥動(dòng)作，和控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)而控制正反轉(zhuǎn)和脫水運(yùn)行。 根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 ,洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣、排水和脫水四個(gè)過(guò)程組成。 正常運(yùn)行 方式的具體控制要求如下： （ 1） 將水位能夠通過(guò)水位開(kāi)關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“啟動(dòng)”按鈕，開(kāi)始進(jìn)水，到達(dá)設(shè)定的水位（高、中、低）后，停止進(jìn)水。洗滌正傳反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)撥盤(pán)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。它是整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。 PLC 的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨(dú)特的，多種面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡(jiǎn)潔、明了，適合各類(lèi)技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒(méi)有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員也很容易掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易連接，深受工程技術(shù)人員歡迎。 PLC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快。普通型和半自動(dòng)型洗衣機(jī)，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過(guò)程；而全自動(dòng)洗衣機(jī)在整個(gè)洗滌、甩干、排水過(guò)程中，無(wú)需人為操作和監(jiān)控。 第二類(lèi)：電腦控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由微型計(jì)算機(jī)組成。 1922年，美國(guó)改造了洗衣機(jī)的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動(dòng)式改為攪拌式，使洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)固定下來(lái)，這也就是第一臺(tái)攪拌式洗衣機(jī)的誕生。自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展使得洗衣機(jī)由初始的半自動(dòng)式洗衣機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的全自動(dòng)洗衣機(jī)，又正在向智能化洗衣機(jī)方向發(fā) 展。 full automatic washing machine。 總體看來(lái)，高效節(jié)能、節(jié)水以及環(huán)保的全自動(dòng)洗衣機(jī)一直在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。為了能更直觀的顯示出整個(gè)自動(dòng) 控制過(guò)程，本設(shè)計(jì)運(yùn)用組態(tài)王軟件建立了一個(gè)全自動(dòng)洗衣機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面。 傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們對(duì)洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度的要求了。 1880 年， 美國(guó)發(fā)明了蒸氣洗衣機(jī)，蒸氣動(dòng)力開(kāi)始取代人力。 全自動(dòng)洗衣機(jī)的特點(diǎn)是能自動(dòng)完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作。目前 ,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大都是波輪式和滾筒式，供應(yīng)最多的是波輪式洗衣機(jī)。 本文的課題源于市場(chǎng)上的洗衣機(jī)產(chǎn)品。 （ 2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。 （ 5）體積小，重量輕，能耗低。內(nèi)桶的周?chē)性S多小孔，使內(nèi)桶和外桶的水流相通，洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來(lái)執(zhí)行。水位開(kāi)關(guān)用來(lái)控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高中低水位，電磁進(jìn)水閥起著通斷水源的作用。 （ 6） 洗衣過(guò)程完成，報(bào)警 3秒并自動(dòng)停 機(jī)。 控制電路的組成主要包括：可編程控制器、繼電器組和連接電路（變頻器）。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 7 系統(tǒng)的硬件電路圖如圖 32 所示。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 8 接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。內(nèi)部使用的電源是整體的供給中心，大部河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 9 分 PLC采用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。 ⑦ 特殊功能單元 PLC 的特殊功能模塊用來(lái)完成某些特殊的任務(wù)，如定時(shí)、計(jì)數(shù)等。由于它有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線(xiàn)圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。 控制線(xiàn)圈與 PLC的輸出口相連，電動(dòng)機(jī)高壓電源 通過(guò)變頻器以后與繼電器“常開(kāi)引腳”相連，公共端接地。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè) I/O點(diǎn)及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下： 開(kāi)關(guān)量輸入元件： 10— 20B/點(diǎn) 開(kāi)關(guān)量輸出元件： 5— 10B/點(diǎn) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器： 2B/個(gè) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 模擬量： 100— 150B/個(gè) 通信接口：一個(gè)接口一般需要 300B 以上 根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加 25%左右的備用量，就可估算出用戶(hù)程序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的 PLC 內(nèi)存。 C P U 模 塊C P U 2 2 4 （ A C / D C /繼 電 器 ） 圖 34 PLC 框架配置圖 PLC 的外圍接線(xiàn)圖設(shè)計(jì) 根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求，對(duì)系統(tǒng)控制的 I/O 點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和 PLC 型號(hào)進(jìn)行了選擇，現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計(jì)和選擇對(duì)控制系統(tǒng) PLC 的外部接線(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是由于洗滌電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，分別為正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點(diǎn)應(yīng)該有 6 個(gè)。 （ 2）在聯(lián)機(jī)（在線(xiàn)）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(hù)程序和組態(tài)數(shù)據(jù)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(kāi)始輸進(jìn)掃描，循環(huán)執(zhí)行。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過(guò)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。 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(shuō)明書(shū) 20 圖 44 STEPMicro/Win32 主界面 成一個(gè)新的項(xiàng)目。 SIMATIC 編程模式的選擇，可以通過(guò)執(zhí)行菜單【工具】→【選項(xiàng)】→【常規(guī)】→【 SIMATIC】選項(xiàng)來(lái)確定。 在指令樹(shù)中選擇需要的編程元件 ,在指令工具條中選擇輸入連接線(xiàn)，完成梯形圖的編寫(xiě)。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(guò)程。 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(kāi)始的全部動(dòng)作，直到 C50 計(jì)滿(mǎn) 5 次數(shù)時(shí)， 接通并自保，開(kāi)始排水， C50 復(fù)位，準(zhǔn)備下次循環(huán)時(shí)再計(jì)數(shù)。仿真程序提供了數(shù)字信號(hào)輸入開(kāi)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。如圖 52 所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 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(kāi)關(guān)后，進(jìn)水閥打開(kāi)，開(kāi)始進(jìn)水。尤其考慮三方面問(wèn)題：畫(huà)面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫(huà)。動(dòng)畫(huà)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(lái)，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(yǔ)言連接來(lái)增強(qiáng)圖形界面的功能。各種命令語(yǔ)言通過(guò)“命令語(yǔ)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。 建立一個(gè)新的組態(tài)王工程的一般過(guò)程是： (1)設(shè)計(jì)圖形界面（定義畫(huà)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(huà)連接； (5)運(yùn)行和調(diào)試。 為仿真 PLC設(shè)備取一個(gè)名字：仿真 PLC。 在定義變量的過(guò)程中，首先要確定變量類(lèi)型。把這些動(dòng)畫(huà)連接組合起來(lái)， 應(yīng)用程序?qū)⒊尸F(xiàn)出令人難以想象的圖形動(dòng)畫(huà)效果。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(shuō)明書(shū) 37 或低水位時(shí)，需要進(jìn)行畫(huà)面切換。反轉(zhuǎn)后再次進(jìn)行正轉(zhuǎn)，循環(huán)3 次后出水閥打開(kāi)，進(jìn)行排水。 圖 610 中水位時(shí)運(yùn)行的畫(huà)面 全自動(dòng)洗衣機(jī)處于強(qiáng)制停止模式運(yùn)行畫(huà)面如圖 611 所示。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門(mén)子 PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、電磁閥、開(kāi)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(guò)程的自動(dòng)化。經(jīng)過(guò)上網(wǎng)查詢(xún)資料和咨詢(xún)同學(xué)，下載了仿真軟件的英文版，解決了仿真中遇到的問(wèn)題，完成了系統(tǒng)的仿真。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。 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。 從開(kāi)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(huà)電路圖，到程序編寫(xiě)部分，軟件的分段調(diào)試和不斷的檢查問(wèn)題的過(guò)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(wèn)題和解決問(wèn)題，同時(shí)也在這個(gè)過(guò)程中我的學(xué)習(xí)能力有了很大的提高。同時(shí)，微型化洗衣機(jī)也備受青睞，可以滿(mǎn)足少量衣物即時(shí)洗的需要。 （ 3） 控制方式的多樣化。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。 可以把上面設(shè)定的程序時(shí)間定下來(lái) ,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(lái)編程 。當(dāng)按下手動(dòng)排水按鈕時(shí)，洗衣機(jī)開(kāi)始排水，出水閥打開(kāi)，排水指示燈亮。脫水完畢后，洗衣過(guò)程完畢，系統(tǒng)報(bào)警，洗滌完成指示燈亮。 圖 66 外部變量定義 圖 67 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制畫(huà)面 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 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(huà)面進(jìn)行配置，首先在開(kāi)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(huà)框。通過(guò)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(kāi)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。而在自動(dòng)控制過(guò)程中調(diào) 用從預(yù)先寫(xiě)入寄存器內(nèi)的參數(shù)時(shí)，應(yīng)將此類(lèi)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。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。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。 工程瀏覽器界面如 62所示。 “組態(tài)王”系統(tǒng)還為部分動(dòng)畫(huà)連接的圖形對(duì)象設(shè)置了訪問(wèn)權(quán)限，這對(duì)于保障系統(tǒng)的安全具有重要的意義。 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。 在該仿真過(guò)程中，按鈕需要手動(dòng)復(fù)位，否則無(wú)輸出或輸出混亂。 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。軟件的主界面如圖 51所示。 洗衣過(guò)程完畢，正反轉(zhuǎn)大循環(huán)達(dá)到 5 次后，即 C50 計(jì)滿(mǎn) 5次時(shí)，進(jìn)入排水過(guò)程。洗衣前根據(jù)衣物多少選擇好水位，按下水位選擇開(kāi)關(guān) (、 、 )任意一個(gè)，再按下啟動(dòng)按鈕， 接通， 接通，開(kāi)始進(jìn)水。編譯結(jié)束，在輸出窗口顯示編譯結(jié)果信息，顯示無(wú)錯(cuò)誤。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 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。 （ 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。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。 在 自動(dòng)方式下， PLC 將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)（適用于機(jī)械一切都正常的情況下），按照用戶(hù)設(shè)定好的程序來(lái)進(jìn)行工作。經(jīng)語(yǔ)法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線(xiàn)，語(yǔ)句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫(huà)上紅色叉，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線(xiàn)。 表 32 輸出地址分配表 內(nèi)部元件地址分配 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過(guò)程中 ，需要用到 PLC 內(nèi)部的計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行過(guò)程控制，現(xiàn)對(duì)控制中要用到的內(nèi)部元件地址進(jìn)行分配。 在圖 35中， PLC 的各個(gè) I/O 地址分別與全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)所有的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)連接起來(lái)，注意電源和接地的連接。 CPU 的選型 PLC 的功能日益強(qiáng)大，一般 PLC 都具有開(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些 PLC還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等 . 選型時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)， PLC 的處理速度應(yīng)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求、 PLC 結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線(xiàn)編程和離線(xiàn)編程的選擇。即當(dāng)洗衣機(jī)處在洗滌過(guò)程要求正轉(zhuǎn)時(shí)，正轉(zhuǎn)控制組閉和，反轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開(kāi)，三相電源按照原始順序接入，電源由變頻器控制頻率后給電動(dòng)機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值；當(dāng)洗衣機(jī)處在洗滌過(guò)程要求反轉(zhuǎn)時(shí)，反轉(zhuǎn)控制組閉和，正轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開(kāi)，此時(shí)，三相電源中的兩相已被繼電器互換相接，由于三相異步電動(dòng)機(jī)改變?nèi)我鈨上嚯姶帕叵喾?，電源再由變頻器控制頻率后給電動(dòng)機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值；當(dāng)洗衣機(jī)處在脫水過(guò) 程要求高速正轉(zhuǎn)時(shí)，脫水控制組閉和，正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)控制組斷開(kāi)，此時(shí)，三相電源按預(yù)定順序接入，電源直接接入電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)按額