【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)器7個(gè)，計(jì)數(shù)器2個(gè)，需內(nèi)存18B，考慮余量后需要內(nèi)存370B?！?CPU的選型　PLC的功能日益強(qiáng)大，一般PLC都具有開關(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、在線編程和離線編程的選擇。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡(jiǎn)單，小型PLC就能滿足要求了。　　該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU224（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時(shí)由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊?！【C上所述此次設(shè)計(jì)選用西門子S7200系列整體式PLC，CPU模塊為CPU224（AC/DC/繼電器）模塊?！LC的框架配置圖如34所示。　　　　　　　　圖34 PLC框架配置圖　　　 PLC的外圍接線圖設(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的外部接線進(jìn)行設(shè)計(jì)?！　　LC的外圍接線圖如圖35所示?！≡趫D35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，注意電源和接地的連接?！　　　　　　D35 PLC外部接線圖　　 系統(tǒng)資源分配　 輸入地址分配　根據(jù)不同的PLC配置情況確定I/O地址是PLC編程的前提與基礎(chǔ)，程序中的地址必須與實(shí)際物理連接點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，才能確保動(dòng)作的正確執(zhí)行?！　∵@個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、高水位選擇開關(guān)、中水位選擇開關(guān)、低水位選擇開關(guān)、手動(dòng)排水開關(guān)、自動(dòng)排水開關(guān)、高水位傳感器、中水位傳感器、低水位傳感器、水排空傳感器共11個(gè)輸入點(diǎn)?！‖F(xiàn)在根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的輸入地址進(jìn)行分配?！【唧w的輸入地址分配如表31所示。　　　　　表31輸入地址分配表　輸入地址　　對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備　　　啟動(dòng)按扭　　停止按扭　　　　水位選擇開關(guān)（高水位）　　　　水位選擇開關(guān)（中水位）　　　水位選擇開關(guān)（低水位）　　　手動(dòng)排水開關(guān)　　　　　手動(dòng)脫水開關(guān)　　　　高水位傳感器　　　　中水位傳感器　　　　低水位傳感器　　　水排空傳感器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 輸出地址分配　　　這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動(dòng)機(jī)、脫水桶、報(bào)警器共5個(gè)設(shè)備。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)?！　【唧w的輸出分配如表32所示。　　　表32 輸出地址分配表　輸出地址　對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備　　　　　進(jìn)水電磁閥　　　　排水電磁閥　　　洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器　　　　洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器　　　　　脫水桶　　報(bào)警器　　　　　　　　　　　　　　　 內(nèi)部元件地址分配　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程中，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?！?nèi)部地址分配表歸納如表33所示。　　表33 內(nèi)部地址分配表　　　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)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　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?！　　TEP7Micro/WIN32是西門子公司專為SIMATIC S7200系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)?！TEP7Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)，其主要實(shí)現(xiàn)以下功能：　　（1）在脫機(jī)（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機(jī)方式時(shí)，計(jì)算機(jī)與PLC斷開連接，此時(shí)能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計(jì)算機(jī)的磁盤上。?。?）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?！　。?）在編輯程序的過程中進(jìn)行語法檢查，可以避免一些語法錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯(cuò)誤。經(jīng)語法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線，語句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫上紅色叉，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線。?。?）對(duì)用戶程序進(jìn)行文檔管理，加密處理等?！　。?）設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等?！　　≤浖鹘缑嬉话憧煞譃橐韵?個(gè)區(qū)域：菜單欄（包含8個(gè)主菜單項(xiàng)）、工具欄（快捷按鈕）、瀏覽欄（快捷操作窗口）、指令樹(快捷操作窗口)、輸出窗口和用戶窗口（可同時(shí)或分別打開圖中的5個(gè)用戶窗口）。　除菜單欄外，用戶可根據(jù)需要決定其他窗口的取舍和樣式的設(shè)置?！　　?程序流程圖設(shè)計(jì)　 PLC采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，其程序設(shè)計(jì)同樣可遵循軟件工程設(shè)計(jì)方法，程序工作過程可用流程 圖表示。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?！　　∪詣?dòng)洗衣機(jī)工作方式有自動(dòng)方式和手動(dòng)方式兩種?！　　≡谧詣?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），按照用戶設(shè)定好的程序來進(jìn)行工作。手動(dòng)方式是在緊急停止情況下，可以手動(dòng)進(jìn)行排水和脫水。全自動(dòng)洗衣機(jī)正常運(yùn)行流程圖如圖41所示?！　　　D41 正常運(yùn)行流程圖　　強(qiáng)制停止流程圖如圖42所示。　　　　圖42 強(qiáng)制停止流程圖　　 PLC控制順序功能圖設(shè)計(jì)　　順序功能圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語言。　順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語言。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。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。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。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間?！∵@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?！　∪詣?dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖如圖43所示。 　　　　　 圖43 PLC控制順序功能圖　 梯形圖編寫　打開STEPMicro/Win32編程軟件，軟件主界面如圖44所示?！。?） 在進(jìn)行控制程序編程之前，首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目?！【唧w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　　　　　　　圖44 STEPMicro/Win32主界面　　成一個(gè)新的項(xiàng)目?！。?）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?！　≡O(shè)置與讀取PLC的型號(hào)的方法是：執(zhí)行菜單【PLC】→【類型】選項(xiàng)，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，選擇PLC型號(hào)和CPU版本?！　∫部梢噪p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。　　　在本設(shè)計(jì)中選用了CPU224的PLC，需要在對(duì)話框中選擇正確的CPU版本?！　　PU選型對(duì)話框如圖45所示?！　。?）程序的結(jié)構(gòu)及編寫　　S7200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC11313兩種?！　IMATIC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?！　【幊誊浖蓪?shí)現(xiàn)3種編程語言之間的任意切換，執(zhí)行菜單【查看】→【梯形圖】或【STL】或【FBD】選項(xiàng)便可進(jìn)入相應(yīng)的編程環(huán)境?！　　　? 　　　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。編程時(shí)可以點(diǎn)擊編輯窗口下方的選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)切換以完成不同程序結(jié)構(gòu)的程序編輯?！　　∮脩舫绦蚪Y(jié)構(gòu)選擇編輯窗口如圖46所示?！　　? 　　　　　 圖46用戶程序結(jié)構(gòu)選擇編輯窗口　主程序在每個(gè)掃描周期內(nèi)均被順序執(zhí)行一次。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。中斷程序的指令也放在獨(dú)立的程序塊中，用來處理預(yù)先規(guī)定的中斷事件，在中斷事件發(fā)生時(shí)操作系統(tǒng)調(diào)用中斷程序?！　≡谥噶顦渲羞x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?！。?）編譯　　程序編輯完成后,用“PLC”菜單中的“編譯”命令進(jìn)行離線編譯。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?！　?梯形圖重點(diǎn)程序段落分析　輔助繼電器梯形圖如圖47,48所示?！　　　　　　D47 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，。按下啟動(dòng)按鈕。當(dāng)水位與設(shè)定水位不一致時(shí)，；反之?！　　　? 　　　圖49 進(jìn)水梯形圖　　　如圖49所示程序段落，按下啟動(dòng)按鈕或者脫水完畢（T40定時(shí)時(shí)間到），而且洗衣大循環(huán)未到3次時(shí)，開始進(jìn)水。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。在強(qiáng)制停止情況下，當(dāng)停止按鈕按下時(shí)立即停止進(jìn)水。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，，開始進(jìn)水。當(dāng)水位上升到與選擇的水位相一致時(shí)，相一致的水位傳感器(、)傳出信號(hào)，T37開始計(jì)時(shí)。　　　　　圖410 洗衣梯形圖（一）　　　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，T38計(jì)時(shí)開始。T38計(jì)時(shí)30秒，正洗暫停，T39開始計(jì)時(shí)。T39計(jì)時(shí)時(shí)間到，反洗，T40開始計(jì)時(shí)。T40計(jì)時(shí)時(shí)間到，反洗暫停，T43開始計(jì)時(shí)。T43計(jì)時(shí)時(shí)間到，C50計(jì)數(shù)一次，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)，開始排水，C50復(fù)位，準(zhǔn)備下次循環(huán)時(shí)再計(jì)數(shù)?！　　∨潘菪螆D如圖413所示。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。當(dāng)水排空后停止排水。　　　　　　　　　　 　　　圖413 排水梯形圖　　　　　圖414 脫水梯形圖　　　如圖414所示程序段落是脫水梯形圖，水排空后，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。因?yàn)榕袛嗨趴帐欠裨谂潘戤吅?，所以要用到排水完畢輔助繼電器?！　　　　　　D415 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。　　　　　　　　　　　　5 系統(tǒng)仿真　　　 S7200 　　該仿真軟件可以仿真大量的S7200指令（支持常用的位觸點(diǎn)指令、定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指令、比較指令、邏輯運(yùn)算指令和大部分的數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等，但部分指令如順序控制指令、循環(huán)指令、高速計(jì)數(shù)器指令和通訊指令等尚無法支持。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?！　　×硗?，仿真軟件還有讀取CPU和擴(kuò)展模塊的信息、設(shè)置PLC實(shí)時(shí)時(shí)鐘、控制循環(huán)掃描次數(shù)等功能。軟件的主界面如圖51所示。 　　　　　　　圖51 S7200仿真軟件主界面　　　圖中灰色部分為是CPU 224類型的PLC面板可顯示CPU運(yùn)行狀態(tài)和I/O點(diǎn)的狀態(tài)，燈亮為1，燈滅為0?！PU224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。　　　CPU模塊的下方是用于輸入數(shù)字量信號(hào)的小開關(guān)面板，具有和CPU224對(duì)應(yīng)的14個(gè)輸入