【正文】 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 進行排水和脫水。 開 始設(shè) 定 水 位按 啟 動 鍵進 水水 位 到 位停 止 進 水計 時 2 s正 轉(zhuǎn) 洗 衣計 時 2 0 s反 轉(zhuǎn) 洗 衣計 時 2 0 s洗 衣 5 次排 水停 止 洗 衣計 時 2 s停 止 洗 衣計 時 2 s水 排 完脫 水計 時 3 0 s洗 衣 過 程 運 行 3 次洗 衣 報 警計 時 3 s結(jié) 束 否 是 是否是否否是 是否是否是 否否 是 否是否 是否是是否 圖 41 正常運行流程圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 強制停止流程圖如圖 42所示。 順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè) 計的編程語言。每一步代表一個控制功能任務(wù)，用方框表示。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 維護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時間 。 全自動洗衣機控制系統(tǒng) PLC 控制狀態(tài)流程圖如圖 43所示。 （ 1） 在進行控制程序編程之前，首先需要創(chuàng)建一個項目。項目以擴展名為 的文件格式保存。 設(shè)置與讀取 PLC 的型號的方法是：執(zhí)行菜單【 PLC】→【類型】選項，在出現(xiàn)的對話框中，選擇 PLC 型號 和 CPU版本。 在本設(shè)計中選用了 CPU224的 PLC，需要在對話框中選擇正確的 CPU 版本。 （ 3）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。 編程軟件可實現(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】選項便可進入相應(yīng)的編程環(huán)境。編程時可以點擊編輯窗口下方的選項來實現(xiàn)切換以完成不同程序結(jié)構(gòu)的程序編輯。 圖 46用戶程序結(jié)構(gòu)選擇編輯窗口 主程序在每個掃描周期內(nèi)均被順序執(zhí)行一次。中斷程序的指令也放在獨立的程序塊中，用來處理預(yù)先規(guī)定的 中斷事件，在中斷事件發(fā)生時操作系統(tǒng)調(diào)用中斷程序。 （ 4）編譯 程序編輯完成后 ,用“ PLC”菜單中的“編譯”命令進行離線編譯。 梯形圖重點程序段落分析 輔助繼電器梯形圖如圖 47,48 所示。按下啟動按鈕， 輸出。 圖 49 進水梯形圖 如圖 49所示程序段落，按下啟動按鈕或者脫水完畢（ T40 定時時間到），而且洗衣大循環(huán)未到 3次時，開始進水。在強制停止情況下，當停止按鈕按下時立即停止進水。當水位上升到與選擇的水位相一致時，相一致的水位傳感器 (、 )傳出信號， 斷開停止進水， T37 開始計時。 T38 計時 30 秒， 斷開，正洗暫停， T39 開始計時。 T40 計時時間到， 斷開，反洗暫停， T43 開始計時。 排水梯形圖如圖 413 所示。當水排空后停止排水。因為判斷水排空是否在排水完畢后，所以要用到排水完畢輔助繼電器。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 27 5 系統(tǒng)仿真 S7200 的仿真軟件 該仿真軟件可以仿真大量的 S7200 指令（支持常用的位觸點指令、定時器指令、計數(shù)器指令、比較指令、邏輯運算指令和大部分的數(shù)學(xué)運算指令 等，但部分指令如順序控制指令、循環(huán)指令、高速計數(shù)器指令和通訊指令等尚無法支持。 另外，仿真軟件還有讀取 CPU 和擴展模塊的信息、設(shè)置 PLC 實時時鐘、控制循環(huán)掃描次數(shù)等功能。 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 運行狀態(tài)和 I/O 點的狀 態(tài)，燈亮為 1，燈滅為 0。 CPU 模塊的下方是用于輸入數(shù)字量信號的小開關(guān)面板，具有和 CPU224 對應(yīng)的 14個河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 28 輸入點，單擊面板中的開關(guān)按鈕可使其 0， 1 狀態(tài)切換，在 CPU 面板上的模擬 LED 燈對應(yīng)滅，亮。 仿真測試 （ 1） CPU 選型 執(zhí)行圖中菜單命令“ configuration”→“ CPU Type”，在 CPU 型號對話框中選擇自己對應(yīng)的 CPU型號， CPU224。 圖 52 CPU 選型框 （ 2）程序的下載 仿真軟件不能直接接收 S7200 程序代碼，在 STEP7Micro/WIN 中將程序編譯并導(dǎo)出成 ASCII 文本文件（擴展名為 awl），文件名為：全自動洗衣機 .awl。 加載成功后，在仿真軟件中的 AWL 和 KOP 觀察窗口中就可以分別觀察到加載的語句表程序和梯形圖程序。 （ 3）仿真測試 在仿真軟件中點擊工具欄上的 按鈕，啟動運行，使仿真 PLC 切換到 RUN 模式開始仿真測試。 圖 53 文件下載框 圖 54 仿真結(jié)果圖 仿真結(jié)果分析 由圖 54 仿真結(jié)果圖可以得知 ： 單擊面板中的開關(guān)按鈕 0、 2使其狀態(tài)切換到到 1，CPU 面板上的模擬 LED 燈 1 對應(yīng)亮，再單擊面板上的開關(guān)按鈕 7（高水位傳感器）使其狀態(tài)切換到 1， CPU 面板上的模擬 LED 燈 1滅，模擬 LED 燈 2對應(yīng) 亮。進水完成后，高水位傳感器傳出數(shù)據(jù)，進水電磁閥關(guān)閉，洗滌電動機開始正轉(zhuǎn)，洗衣過程開始。各水位傳感器需要手動使其置位，洗衣機不能完全按照自動方式進行工作。它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計。 組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。它還具有豐富的 設(shè)備驅(qū)動程序 和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能，擁有豐富的動畫制作功能，其動畫鏈接功能更是使工程技術(shù)人員運用組態(tài)王制作畫面如虎添翼。 數(shù)據(jù)庫變量的變化可以改變畫面的動畫效果，通過“動畫連接”建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系。圖形對象與變量之間有豐富的連接類型，給工程人員設(shè)計圖形界面提供了極大的方便。通過這些功能的良好運用，可以制作出動畫效果內(nèi)容豐富，監(jiān)控全 面的監(jiān)控系統(tǒng)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 32 命令語言都是靠事件觸發(fā)執(zhí)行的，如定時、數(shù)據(jù)的變化、鍵盤鍵的按下、鼠標的點擊等。它具有完備的詞法語法查錯功能和豐富的運算符、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、 SQL函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。 組態(tài)王軟件的工程管理器界面如圖 61所示。 圖 61 工程管理器界面 一般情況下啟動組態(tài)王系統(tǒng)后，在信息窗口中可以顯示的信息有： “組態(tài)王”系統(tǒng)的啟動、關(guān)閉、運行模式； 歷史記錄的啟動、關(guān)閉； I/O 設(shè)備的啟動、關(guān)閉； 網(wǎng)絡(luò)連接的狀態(tài)；與設(shè)備連接的狀態(tài)； 命令語言中函數(shù)未執(zhí)行成功的出錯信息。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 33 圖 62 工程瀏覽器界面 圖 63 信息窗口 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 34 監(jiān)控系統(tǒng)功能要求 用組態(tài)王設(shè)計的全自動洗衣機控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面需要實 現(xiàn)洗衣機自動洗衣的功能，直觀、形象地顯示全自動洗衣機洗衣時的工作畫面。設(shè)計的畫面要實現(xiàn)這兩種情況下洗衣機的工作狀態(tài)。 新建一個工程 啟動“組態(tài)王”工程管理器，選擇菜單“文件 \新建工程”或單擊“新建”按鈕。并將把新建工程設(shè)定為組態(tài)王當前工程。如圖 64 所示。由于本次畢業(yè)設(shè)計是采用軟件編程與仿真的，沒有具體的 PLC 設(shè)備，因此新建的設(shè)備選用的是亞控公司的仿真 PLC 設(shè)備，如圖 65所示。 然后為設(shè)備選擇連接的串口： COM2 口。 由于定義的是一個仿真設(shè)備，所以串口通訊參數(shù)可以不必設(shè)置，但在工程中連接實際的 I/O 設(shè)備時，必須對串口通訊參數(shù)進行設(shè)置且置頂，要與實際設(shè)備中的設(shè)置項完全一致，否則會導(dǎo)致通訊失敗。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 36 本設(shè)計創(chuàng)建的畫面名稱依次為：全自動洗衣機控制畫面，中水位。過程如下： 點擊畫面左側(cè)的“數(shù)據(jù)庫”，雙擊右側(cè)的“新建”出現(xiàn)定義變量對話框； 變量名：可以根據(jù)需要設(shè)定； 變量類型：根據(jù)離散信號還是整型信號來定義； 連接設(shè)備：仿真 PLC(剛剛定義的設(shè)備 )； 寄存器：離信號寄存器是 CommErr，實型信號寄存器是 INCREA 或 DECREA。在實際運用中，應(yīng)將從 PLC 中直接input\output 的信號變量定義為離散型信號，如啟動、停止、正反轉(zhuǎn)等。 有些變量是原系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)定義好的變量，如時間和日期等等，可以直接放入界面使用，并且會訪問到操作系統(tǒng)的時鐘。 （ 4） 動畫連接 給圖形對象定義動畫連接是在 “ 動畫連接 ” 對話框中進行的。 圖形對象可以按動畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分數(shù)等，一個圖形對象又可以同時定義多個連接。 在畫面制作過程中經(jīng)常用到指示燈，指示燈可以用作報警顯示，開關(guān)狀態(tài)指示。此次設(shè)計的畫面中指示燈用來顯示全自動洗衣機的工作狀態(tài)。此外，畫面需要有退出按鈕，方便畫面在運行時退出，選擇函數(shù)Exit(0)來實現(xiàn)。主畫面為全自動洗衣機控制畫面，默認水位選擇是高水位。設(shè)計好的組態(tài)界面 全自動洗衣機控制畫面如圖 67所示，中水位畫面如圖 68所示。選擇要運行的畫面點擊確定即可進入監(jiān)控界面。 圖 69所示畫面分析：按下啟動按鈕，水位選擇高水位后，進水閥打開，開始進水，啟動指示燈亮。暫停 2秒之后洗滌電機正轉(zhuǎn)，對應(yīng)正轉(zhuǎn)指示燈亮，正轉(zhuǎn)持續(xù)幾秒后電機反轉(zhuǎn)。當水排空時，開始進行脫水。報警指示亮幾秒后，高水位按鈕、啟動指示燈 、洗滌完成指示燈滅，整個過程完成。不同結(jié)構(gòu)的洗衣機，各自有不同的規(guī)定用水量和規(guī)定水位高度。 圖 69 全自動洗衣機正常運行時的畫面 圖 610 所示畫面分析：水位選擇中水位時洗衣過程同水位選擇高水位一樣，當水位到達設(shè)定水位后停止進水，洗衣機開始洗衣過程。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 40 圖 611 手動排水時的運行畫面 圖 611 所示畫面分析：當系統(tǒng)處在正常運行方式時，按下停止按鈕，電機停轉(zhuǎn)，所有的指示燈滅。同樣，當按下手動脫水按鈕時，開始脫水，脫水指示燈亮。當選擇水位開關(guān)，進行動畫演示時，通過對水位這個參數(shù)進行設(shè)定使洗衣機在達到設(shè)定水位時，暫停幾秒后電機開始正轉(zhuǎn)，洗衣過程開始。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 41 7 總結(jié)與展望 總結(jié) 通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)有了深入的理解。由于每遍的洗滌 ,排水 ,脫水的時間由 PLC 內(nèi)計數(shù)器控制 ,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間 。 只要稍作改變 ,就可以設(shè)計出諸如要多 洗多甩的 牛仔 類衣物 ,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標準洗滌程序 ,充分表其實用性 。 在本次設(shè)計中主要完成了以下工作： （ 1） 通過分析把整個系統(tǒng)分成了若干個模塊，分析全自動洗衣機控制系統(tǒng)框圖； （ 2） 根據(jù)輸入 /輸出點，對 CPU 進行選型，設(shè)計 PLC 的外圍接線圖，并進行 I/O 地址和內(nèi)部元件地址的分配； （ 3） 繪制了系統(tǒng)的正常運行流程圖和強制停止流程圖，對其順序功能圖進行分析； （ 4） 使用 STEP7Micro/WIN32 軟件進行 了梯形圖的編程； （ 5） 使用 S7200 的仿真軟件對程序進行了仿真； （ 6） 利用組態(tài)王軟件制作了該控制系統(tǒng)的工作畫面。系統(tǒng)仿真時，最初用的是 S7200 系列 PLC 的仿真軟件漢化版，但在經(jīng)過 CPU選型和程序下載后，按動面板上的 開關(guān)按鈕使其 0， 1 狀態(tài)切換，在 CPU 面板上的輸出模擬 LED 燈不會亮。 在組態(tài)畫面的設(shè)計過程中，按下啟動按鈕時，洗衣 機中的變量水位在沒有按下啟動按鈕時就開始上升，出現(xiàn)此問題的原因是因為在進行新建設(shè)備時選擇的是仿真 PLC，水位是從其得到。為了更貼近實際工作情況，在畫面開始運行時，就按下啟動按鈕。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 42 展望 經(jīng)過幾年的平穩(wěn)發(fā)展，洗衣機無論在質(zhì)量上還是功能上都有很大的提升。 在今后一個時期內(nèi)，自動洗衣機將朝著多功能、節(jié)電、節(jié)水方 向發(fā)展。 （ 2） 洗滌容量的多樣化。如機械定時器、電動程控器、電子程控器、模糊電腦控制。 具有以下優(yōu)點的幾種洗衣機將會是消費者青睞的。 品種多樣化：波輪式、滾筒式和仿生搓洗式洗衣機滿足了不同偏好的消費者的需求。 大容量和微型化：大容量 洗衣機滿足了人們洗大件衣物的需求。 組合化：兩桶并列，縮小了較大一部分空間，而且具有人工智能模糊控制功能。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 43 致謝 在老師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助以及自己的努力下，畢業(yè)設(shè)計終于完成 。 通過這次畢業(yè)設(shè)計 ，我深刻地發(fā)現(xiàn)理論 與實踐的區(qū)別與聯(lián)系， 發(fā)現(xiàn)自己對知識的理解還不夠透徹，要學(xué)習(xí)的東西還很多 。 在論文寫作