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頁(yè)共22頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課題名稱全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)控制系別專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師起訖時(shí)間:年月日~年月日(共周)目錄TO(shè)C\o"1-3”\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc277441509"【摘要】 PAGEREF_Toc277441509\h2HYPERLINK\l"_Toc277441510"一、引言?PAGEREF_Toc277441510\h3HYPERLINK\l"_Toc277441511"(一)課題背景 PAGEREF_Toc277441511\h3HYPERLINK\l”_Toc277441512”(二)PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的研究意義?PAGEREF_Toc277441512\h3HYPERLINK(三)本文的主要工作 PAGEREF_Toc277441513\h4HYPERLINK\l"_Toc277441514"二、可編程程序控制器(PLC) PAGEREF_Toc277441514\h4HYPERLINK\l”_Toc277441515"(一)PLC概述 PAGEREF_Toc277441515\h4HYPERLINK2、PLC的發(fā)展趨勢(shì)?PAGEREF_Toc277441517\h6HYPERLINK\l”_Toc277441518”3、PLC的應(yīng)用?PAGEREF_Toc277441518\h6HYPERLINK\l”_Toc277441519"(二)PLC的硬件結(jié)構(gòu)?PAGEREF_Toc277441519\h7HYPERLINK\l"_Toc277441520”(三)PLC的工作原理?PAGEREF_Toc277441520\h8HYPERLINK\l”_Toc277441521"(四)小結(jié) PAGEREF_Toc277441521\h9HYPERLINK\l"_Toc277441522”三、系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF_Toc277441522\h10HYPERLINK(三)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 7441527\h11HYPERLINK\l”_Toc277441528"1、系統(tǒng)的梯形圖 441528\h11HYPERLINK\l"_Toc277441529"2、指令 PAGEREF_Toc277441529\h14HYPERLINK\l"_Toc277441530”3、程序控制說(shuō)明 PAGEREF_Toc277441530\h16HYPERLINK\l”_Toc277441531"(四)小結(jié) PAGEREF_Toc277441531\h16HYPERLINK\l”_Toc277441532”四、系統(tǒng)檢測(cè)與調(diào)試 PAGEREF_Toc277441532\h17HYPERLINK\l"_Toc277441533"(一)檢測(cè)與調(diào)試 PAGEREF_Toc277441533\h17HYPERLINK\l”_Toc277441534"(二)小結(jié) PAGEREF_Toc277441534\h18HYPERLINK\l”_Toc277441535"總結(jié)?PAGEREF_Toc277441535\h18HYPERLINK參考文獻(xiàn)?PAGEREF_Toc277441537\h19HYPERLINK\l”_Toc277441538”附錄1S7-200PLC的CPU的I/O規(guī)范 PAGEREF_Toc277441538\h20HYPERLINK\l"_Toc277441539"附錄2S7—200PLC的CPU的輸入規(guī)范 PAGEREF_Toc277441539\h21HYPERLINK\l”_Toc277441540”附錄3S7-200PLC的CPU的輸出規(guī)范 277441540\h22?全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)控制【摘要】可編程控制器(PLC)以微處理器為核心,普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì),編程容易,功能擴(kuò)展方便,修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng)。西門(mén)子可編程控制器指令豐富,可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備,有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備,其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)。本文選擇西門(mén)子可編程控制器S7-200為核心部件,著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì),利用梯形圖和指令進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化?!娟P(guān)鍵詞】PLC、簡(jiǎn)單、自動(dòng)化、西門(mén)子【Abstract】Thgrammablecontroller(PLC)takesmicroprocessorascoreandwidespreadlyadoptbasisafterelectricitycontactmachinecontrolthesystemelectricityprinciplediagramdrawupofthetrapezoiddiagramlanguagecarryonprogramdesign,plaitdistanceeasy,thefunctionexpandsconvenienceandmodifyvivid,andthestructureissimple,theanti-interferenceabilityisstrong。Siemensgrammablecontrollerinstructionisabundant,canconnectthevariousoutputandinputdevices,thespecialexpansionequipmentisveryanalog,inputdevicesandcommunicationsequipmentamongthemisinlinewithanautomaticwashingsystemrequirementsandcharacteristics。ThisselectedworkschoosestheprogrammablecontrollerS7—200ofSiemensascorepartsandemphasizestocarryonhardwaretoconnectapeople'sdesignandmakesuseoftrapezoiddiagramandinstructiontocarryonweavingandcarriedouttheautomationofthefull-automaticwashercontrolsystem【Keywords】PLC,simple,automation,Siemens一、引言(一)課題背景全自動(dòng)洗衣機(jī)就是將洗衣的全過(guò)程(泡浸—洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好N個(gè)程序,洗衣時(shí)選擇其中一個(gè)程序,打開(kāi)水龍頭和啟動(dòng)洗衣機(jī)開(kāi)關(guān)后洗衣的全過(guò)程就會(huì)自動(dòng)完成,洗衣完成時(shí)由蜂鳴器發(fā)出響聲。目前市場(chǎng)上出售的全自動(dòng)洗衣機(jī)大體分為三類(lèi)。發(fā)明最早的是前置式側(cè)開(kāi)門(mén)滾筒式洗衣機(jī),這種洗衣機(jī)是歐洲發(fā)明的,擅長(zhǎng)洗滌真絲、棉毛等面料,不纏繞無(wú)磨損,在洗滌時(shí)保證衣物不受損害,而且有良好的加溫措施。但也有它不好的一面,由于不纏繞無(wú)磨損洗滌方式等因素,這種洗衣機(jī)洗滌時(shí)間長(zhǎng)、洗凈度差、用水用電量大,是其它洗衣機(jī)的幾倍,尤其是采用了不銹鋼內(nèi)筒,產(chǎn)生的噪音較大.這種洗衣機(jī)適用于生活水平較高,穿著大體以真絲、純毛、棉毛之類(lèi)較高檔的面料為主,而且更換衣服較勤的家庭。發(fā)明最晚的洗衣機(jī)是亞洲人發(fā)明的波輪上開(kāi)門(mén)洗衣機(jī)。市場(chǎng)上有多種品牌,如“小天鵝”、“海棠”、“榮事達(dá)”等,這種洗衣機(jī)的特點(diǎn)是洗滌時(shí)間短,用水量小,洗凈度高,是滾筒式的很多倍,由于內(nèi)筒是塑料材料制成,噪音小,而且上開(kāi)蓋,能使洗滌液反復(fù)利用,價(jià)格也比較經(jīng)濟(jì)。這種洗衣機(jī)適用于居住在綠化較差,空氣塵埃量較大,平均每2至3天換一次衣服的家庭,主要以洗凈度為主,服裝面料以化纖、腈綸為主.另外一種是美洲人發(fā)明的“攪拌式”洗衣機(jī),由于美洲風(fēng)沙比較大,人們主要穿著牛仔服裝之類(lèi)粗厚面料的服裝,所以他們適用攪拌式洗衣機(jī),這種洗衣機(jī)洗凈度非常高,是波輪式洗衣機(jī)的十幾倍,但由于洗凈度和磨損率成正比,所以很損傷衣物,這種洗衣機(jī)市場(chǎng)上很少見(jiàn)。(二)PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的研究意義PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的編程語(yǔ)言容易掌握,是電控人員熟悉的梯形語(yǔ)言,使用術(shù)語(yǔ)依然是"繼電器”一類(lèi)術(shù)語(yǔ),大部分與繼電器觸頭的連接相對(duì)應(yīng),使電控人員一目了然。PLC控制使用簡(jiǎn)單,它的I/O已經(jīng)做好,輸入輸出信號(hào)可直接連接,非常方便,輸出口具有一定驅(qū)動(dòng)能力。PLC是專門(mén)應(yīng)用手工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制裝置,在系統(tǒng)軟硬件上采用抗干擾措施,當(dāng)工作程序需要改變時(shí),只需改變PLC的內(nèi)部,只需重新編程而無(wú)需對(duì)外圍進(jìn)行重新改動(dòng)。?加深對(duì)PLC的理解,熟練掌握PLC技術(shù),使PLC學(xué)習(xí)者能夠?qū)LC技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)中。(三)本文的主要工作1、回顧全自動(dòng)洗衣機(jī)的歷史,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,采用可編程程序控制器來(lái)代替中間繼電器和過(guò)程控制的微型機(jī),設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng),才會(huì)滿足穩(wěn)定可靠的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)需求.2、敘述了可編程程序控制器的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用的歷程,通過(guò)論述可編程程序控制器的各種優(yōu)點(diǎn)、卓越性能、結(jié)構(gòu)、原理,有一個(gè)感性的總體認(rèn)識(shí).3、結(jié)合全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求,進(jìn)行硬件、程序設(shè)計(jì),從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來(lái)完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。4、通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試和檢測(cè),再進(jìn)行系統(tǒng)性梳理,將隱藏的不足之處加以修正和完善,確保系統(tǒng)能順利運(yùn)行。二、可編程程序控制器(PLC)(一)PLC概述可編程序控制器(ProgrammabieLogicController,縮寫(xiě)PLC)是以微處理器為基礎(chǔ),綜合計(jì)算機(jī)、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動(dòng)控制技術(shù)而開(kāi)發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置??删幊绦蚩刂破魇请S著技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變,為適應(yīng)多品種.小批量生產(chǎn)的需要,生產(chǎn)。發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC從1969年問(wèn)世以來(lái),雖然至今還不到40年,但由于其具有通用靈活的控制性能.簡(jiǎn)單方便的使用性能,可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性,因此在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)工業(yè)機(jī)械人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱??删幊绦蚩刂破髟谖覈?guó)的發(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史,現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強(qiáng)大支柱。隨著全球一體化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,努力發(fā)展可編程序控制器在我國(guó)的大規(guī)模應(yīng)用,形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù),應(yīng)該是廣大技術(shù)人員努力的方向。1、PLC的發(fā)展歷程在可編程控制器出現(xiàn)前,在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中,繼電器控制占主導(dǎo)地位,應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn),特別是其接線復(fù)雜、不易更改,對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司(G。M)為了適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)的不斷更新,生產(chǎn)工藝不斷變化的需要,實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn),希望能有一種新型工業(yè)控制器,它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線,以降低成本,縮短周期。于是就設(shè)想將計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),制成一種通用控制裝置,而且這種裝置采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程,使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用.1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)美國(guó)通用汽車(chē)公司的這種要求,研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器,并在通用汽車(chē)公司的自動(dòng)裝配線上試用,取得很好的效果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能,只是用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,20世紀(jì)70年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中,使PLC不僅具有邏輯控制功能,還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。20世紀(jì)80年代以后,隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中,使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強(qiáng),同時(shí)可靠性提高,功耗、體積減小,成本降低,編程和故障檢測(cè)更加靈活方便,而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能,使PLC真正成為具有邏輯控制、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。PLC的發(fā)展過(guò)程大致可以分為如下幾個(gè)階段:1970—1980年:PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段,由于PLC剛誕生,各種類(lèi)型的順序控制器不斷出現(xiàn)(如邏輯電路型、1位機(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等),但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結(jié)構(gòu)形成,取得了市場(chǎng)的認(rèn)可,得以迅速發(fā)展.推廣。PLC的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟,PLC的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機(jī)床、生產(chǎn)線擴(kuò)展。1980-1990年:PLC的普及階段。在這一階段,PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大,價(jià)格不斷下降,PLC被迅速普及.各PLC生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格。品種開(kāi)始系列化,并且形成了固定I/O點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型.PLC的應(yīng)用范圍開(kāi)始向順序控制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有F、F1、F2小型PLC系列產(chǎn)品,K/A系列中、大型PLC產(chǎn)品等.1990—2000年:PLC的高性能與小型化階段.在這一階段,隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步,PLC的功能日益增強(qiáng),PLC的CPU運(yùn)算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加,使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開(kāi)發(fā),PLC的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場(chǎng)控制拓展。此外,PLC的體積大幅度縮小,出現(xiàn)了各類(lèi)微型化PLC.三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品,AIS/A2US/Q2A系列,大型PLC系列產(chǎn)品等。2000年至今:PLC的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段,為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要,PLC的各種功能不斷進(jìn)步。一方面,PLC在繼續(xù)提高CPU運(yùn)算速度,位數(shù)的同時(shí),開(kāi)發(fā)了適用于過(guò)程控制,運(yùn)動(dòng)控制的特殊功能與模塊,使PLC的應(yīng)用范圍開(kāi)始涉及工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。與此同時(shí),PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展,PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備,還可以通過(guò)各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品(包括最新的FX3u系列產(chǎn)品),Qn,QnPH系列,大型PLC系列產(chǎn)品等。2、PLC的發(fā)展趨勢(shì)從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來(lái)看,PLC發(fā)展趨勢(shì)仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。(1)體積小型化。電子產(chǎn)品體積的小型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果.現(xiàn)代PLC無(wú)論從內(nèi)部元件組成還是硬件、軟件結(jié)構(gòu)都已經(jīng)與早期的PLC有了很大的不同,PLC體積被大幅度縮小。(2)性能的提高.PLC的性能主要包括CPU性能與I/O性能兩大方面.可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r如下:我國(guó)可編程序控制器的發(fā)展與國(guó)際上的發(fā)展有所不同,國(guó)際上可編程序控制器的發(fā)展是從研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)到應(yīng)用,而我國(guó)則是從成套設(shè)備引進(jìn)、可編程序控制器引進(jìn)應(yīng)用、消化移植、合資生產(chǎn)到廣泛應(yīng)用。大致可劃分為下述三個(gè)階段:a、可編程序控制器的初級(jí)認(rèn)識(shí)階段(70年代后期到80年代初期)。國(guó)際上可編程序控制器的發(fā)展,首先引起了國(guó)內(nèi)工程技術(shù)界的極大興趣,所以我國(guó)對(duì)可編程序控制器的認(rèn)識(shí)始于70年代后期到80年代初期的成套設(shè)備引進(jìn)中,當(dāng)時(shí)的上海寶鋼一期工程中有多項(xiàng)工程引進(jìn)了十幾種機(jī)型約200多臺(tái)可編程序控制器。這些可編程序控制器用于原料碼頭到高爐、軋鋼、鋼管等整個(gè)鋼鐵冶煉以及加工生產(chǎn)線上,取代了傳統(tǒng)的繼電器邏輯系統(tǒng),并部分取代了模擬量控制和小型DDC系統(tǒng)。繼寶鋼一期工程后,國(guó)內(nèi)許多廠家陸續(xù)引進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)線大都配備了可編程序控制器,其應(yīng)用范圍包括電站、石油化工、汽車(chē)制造、港口和碼頭等各領(lǐng)域。正是在成套設(shè)備引進(jìn)過(guò)程中,我們打開(kāi)了眼界,了解認(rèn)識(shí)了可編程序控制器,這也促進(jìn)了可編程序控制器在我國(guó)的發(fā)展。b、可編程序控制器的引進(jìn)應(yīng)用和消化移植階段(80年代初期到90年代初期)。80年代初期開(kāi)始,隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入,在成套設(shè)備引進(jìn)的同時(shí),國(guó)外原裝的可編程序控制器開(kāi)始涌入國(guó)內(nèi)市場(chǎng).許多部門(mén)和單位相繼引進(jìn)可編程序控制器并自己設(shè)計(jì)組成控制系統(tǒng)。c、可編程序控制器的廣泛發(fā)展階段(90年代初期到現(xiàn)在)。進(jìn)入90年代,我國(guó)的可編程序控制器進(jìn)入了廣泛發(fā)展階段。3、PLC的應(yīng)用(1)PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置,使得其應(yīng)用受到限制。但最近十多年來(lái),PLC的應(yīng)用面越來(lái)越廣,其主要原因是:一方面由于微處理器芯片幾有關(guān)元件的價(jià)格大大下降,使得PLC的成本下降;另一方面PLC的功能大大增強(qiáng),它也能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問(wèn)題。目前PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、通信、化工、HYPERLINK"http://www.paper800.com/paper-103-1/”電力、HYPERLINK"http://www.paper800。com/paper-189—1/"機(jī)械制造、汽車(chē)、裝卸、環(huán)保和娛樂(lè)等行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通常可分成以下5種類(lèi)型:a、順序控制這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域,也是最適合PLC使用的領(lǐng)域.它用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。例如:注塑機(jī)械、印刷機(jī)械、、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、交通燈及電梯控制等。b、運(yùn)動(dòng)控制PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,在多數(shù)情況下,PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊,其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)據(jù)到目標(biāo)位置。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí),位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)奈恢煤图铀俣?,確保運(yùn)動(dòng)平滑。c、過(guò)程控制PLC還能控制大量的過(guò)程參數(shù),例如:溫度、流量、壓力、液位和速度。PID模塊提供了使PLC具有閉環(huán)控制的功能,即一個(gè)具有PID控制能力的PLC可用于過(guò)程控制。當(dāng)過(guò)程控制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí),PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出,把變量保持在設(shè)定植上。d、數(shù)據(jù)處理在機(jī)械加工中,PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中,可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作.e、通信網(wǎng)絡(luò)PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC和其他智能控制設(shè)備(如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置)之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起,可以組成“集中管理、分散控制"的分布式控制系統(tǒng)。(2)PLC在我國(guó)的應(yīng)用

雖然我國(guó)在PLC生產(chǎn)方面比較弱,但在PLC應(yīng)用方面,我國(guó)是很活躍的,近年來(lái)每年約新投入10萬(wàn)臺(tái)套PLC產(chǎn)品,年銷(xiāo)售額30多億人民幣,應(yīng)用的行業(yè)也很廣.在我國(guó),一般按I/O點(diǎn)數(shù)將PLC分為以下級(jí)別(但不絕對(duì),國(guó)外分類(lèi)有些區(qū)別):微型:32I/O小型:256I/O中型:1024I/O大型:4096I/O巨型:8192I/O(二)PLC的硬件結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分,PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種.固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖2—1所示.圖2-1PLC的結(jié)構(gòu)圖中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞,它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(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);并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí),首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入I/O映象區(qū),然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序,經(jīng)過(guò)命令解釋后,按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi),等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后,最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置,如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。(三)PLC的工作原理PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式,即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi),該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作,必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作.考慮到繼電器控制裝置各類(lèi)觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上,而PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms,因此,PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式掃描技術(shù).這樣在對(duì)于I/O響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合,PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒(méi)有什么區(qū)別了。當(dāng)PLC投入運(yùn)行后,其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。1、輸入采樣階段在輸入采樣階段,PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后,轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中,即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化,I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此,如果輸入是脈沖信號(hào),則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入.2、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段,PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí),又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路,并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算,然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果,刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。3、輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后,PLC就進(jìn)入輸出刷新階段.在此期間,CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路,再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。圖2-2PLC的掃描工作過(guò)程圖?用戶用戶輸出設(shè)備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設(shè)備寫(xiě)讀讀圖2—3PLC的掃描周期圖輸入刷新輸入刷新程序執(zhí)行輸出刷新一個(gè)掃描周期輸入刷新(四)小結(jié)本章介紹的是PLC的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用,通過(guò)這些基礎(chǔ)知識(shí),更好地理解PLC的控制,基于PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)上應(yīng)用這一范疇,使下一步PLC的程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和實(shí)際需要有機(jī)地融合在一起。三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)(一)程序控制要求程序要求:進(jìn)水—洗滌(正轉(zhuǎn)15S,反轉(zhuǎn)15S,停3S,循環(huán)3次)—排水-脫水(10S),如此循環(huán)三次后報(bào)警10S停止。(二)硬件設(shè)計(jì)1、PLC的地址分配列出全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC的定時(shí)器、輸入/輸出口分配表,見(jiàn)表3-1、表3-2.定時(shí)器T=PT×S;定時(shí)實(shí)際時(shí)間=設(shè)定值×精度1ms:T32,T9610ms:T33~T36,T97~T100100ms:T37~T63,T101~T255表3—1定時(shí)器分配表定時(shí)器名稱功能T37正轉(zhuǎn)15S定時(shí)T38正轉(zhuǎn)停止暫停3S定時(shí)T39反轉(zhuǎn)15S定時(shí)T40反轉(zhuǎn)停止暫停3S定時(shí)T41脫水10S定時(shí)T42報(bào)警10S定時(shí)表3-2I/O分配表輸入輸出啟動(dòng)I0。0進(jìn)水Q0。0停止I0.1電機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.1高水位限位開(kāi)關(guān)I0.2電機(jī)反轉(zhuǎn)Q0.2低水位限位開(kāi)關(guān)I0.3排水閥Q0.3脫水閥Q0.4單獨(dú)脫水開(kāi)關(guān)I0.4蜂鳴器Q0.5單獨(dú)脫水線圈Q0.62、PLC的接線形式圖3-4PLC控制接線圖(三)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)的梯形圖2、指令LDI0.0//NET1啟動(dòng)OSM0.0ANI0.1=SM0.0LDSM0.0//NET2進(jìn)水ANC7ANI0.2ANT41=Q0。0LDSM0.0//NET3正轉(zhuǎn)LDNI0.3ANC6LDI0.2ANQ0。3OLDALDLPSANT37=Q0.1LPPANT40TO(shè)NT37,150LDSM0.0//NET415S定時(shí)到,停止正轉(zhuǎn),啟動(dòng)3S定時(shí)器AT37TONT38,30LDSM0。0//NET53S定時(shí)到,啟動(dòng)反轉(zhuǎn),同時(shí)啟動(dòng)15S定時(shí)器AT38LPSANT39=Q0.2LPPTONT39,150LDSM0。0//NET615S定時(shí)到,啟動(dòng)3S定時(shí)器AT39TONT40,30LDSM0.0//NET7進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)三次計(jì)數(shù)LPSAT40LPPAT41OSM0。1CTUC6,3LDSM0.0//NET8排水AC6ANT41=Q0.3LDSM0.0//NET9到低水位脫水,脫水10SAI0.3LPSANT41=Q0.4LPPTONT41,100LDSM0.0//NET10進(jìn)行脫水計(jì)數(shù)三次LPSAT41LPPAT42OSM0.1CTUC7,3LDSM0。0//NET11按下I0.4單獨(dú)脫水LDI0.4OQ0.6ALDANT42=Q0.6LDSM0.0//NET12單獨(dú)脫水或脫水三次后報(bào)警10SLDC7OQ0.6ALDLPSANT42=Q0.5LPPTONT42,1003、程序控制說(shuō)明當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí),PLC內(nèi)部輔助繼電器SM0。0接通,對(duì)啟動(dòng)按鈕形成自鎖,保持洗衣機(jī)持續(xù)工作,此時(shí)進(jìn)水閥門(mén)接通開(kāi)始進(jìn)水,當(dāng)水位到達(dá)一定高度時(shí),高水位傳感器使高水位限位開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作,使洗衣機(jī)停止進(jìn)水,電動(dòng)機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn),同時(shí)15S定時(shí)器通電,當(dāng)15S定時(shí)到,電動(dòng)機(jī)停止正轉(zhuǎn),3S定時(shí)器通電,當(dāng)3S定時(shí)到,電動(dòng)機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn),同時(shí)15S定時(shí)器通電,當(dāng)15S定時(shí)到,電動(dòng)機(jī)停止反轉(zhuǎn),3S定時(shí)器通電,當(dāng)3S定時(shí)到,CTU6計(jì)數(shù)一次,如此以上循環(huán)三次(正反轉(zhuǎn)三次)后,進(jìn)行排水(只要水位下降了就能保證正轉(zhuǎn)停止),脫水10S,CTU7計(jì)數(shù)一次,如此以上循環(huán)三次(正反轉(zhuǎn)九次)后,蜂鳴器報(bào)警10S,至此洗衣機(jī)完成整個(gè)洗衣過(guò)程。當(dāng)主人只想給衣服脫水時(shí),首先按下啟動(dòng)按鈕,然后按下單獨(dú)脫水按鈕,則洗衣機(jī)只進(jìn)行脫水,脫水10S后洗衣機(jī)將報(bào)警10S,至此洗衣機(jī)停止整個(gè)過(guò)程。(四)小結(jié)本章介紹S7—200系列PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),關(guān)鍵是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),核心則是控制程序設(shè)計(jì)。重點(diǎn)要掌握PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和設(shè)計(jì)的一般流程,要有一個(gè)整體的概念.在滿足控制要求、環(huán)境要求和性價(jià)比等條件下,合理選擇PLC的機(jī)型和硬件配置,正確地進(jìn)行估算,合理選擇輸入/輸出模塊,完成PLC的硬件與軟件的設(shè)計(jì)。通過(guò)這次可編程控制器的課程設(shè)計(jì),終于發(fā)現(xiàn)腦海里有了工程的思想。以前單方面的學(xué)習(xí)了電子硬件知識(shí)和軟件知識(shí)。有人說(shuō)只懂硬件,那是一個(gè)技術(shù)員,只懂軟件的,那是程序員。系統(tǒng)結(jié)合,要軟硬兼施,才能具備一個(gè)工程師綜合素質(zhì)。四、系統(tǒng)檢測(cè)與調(diào)試(一)檢測(cè)與調(diào)試大體思路流程如下:1、硬件調(diào)試:硬件調(diào)試是利用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器(萬(wàn)用表、示波器等),檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障.硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。(1)靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測(cè)。第一步:目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。第二步:用萬(wàn)用表測(cè)試。先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn),再檢測(cè)各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象.第三步:加電檢測(cè)。給板加電,檢測(cè)所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值第四步:聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏每删幊炭刂破鏖_(kāi)發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試。(2)動(dòng)態(tài)調(diào)試動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊,當(dāng)調(diào)試電路時(shí),與該元件無(wú)關(guān)的元器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉,這樣可以將故障范圍限定在某個(gè)局部的電路上。當(dāng)各塊電路無(wú)故障后,將各電路逐塊加入系統(tǒng)中,在對(duì)各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試即告完成。由近及遠(yuǎn)是將信號(hào)流經(jīng)的各元器件按照距離可編程邏輯控制器的距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)地分層,然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí),仍采用去掉無(wú)關(guān)元件的方法,逐層調(diào)試下去,就會(huì)定位故障元件了。2、軟件調(diào)試:軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程。程序調(diào)試后,查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。如果出現(xiàn)故障,應(yīng)返回編程環(huán)境,檢查梯形圖的錯(cuò)誤并修改程序再進(jìn)行調(diào)試,如此反復(fù)直到調(diào)試成功。(二)小結(jié)系統(tǒng)的檢測(cè)與調(diào)試是一個(gè)很枯燥無(wú)味的過(guò)程,要求一步一腳印地嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致進(jìn)行,才能將意料之外的錯(cuò)誤的地方找出來(lái)并改正。總結(jié)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),我覺(jué)得這個(gè)課題是很容易的。當(dāng)真正做起來(lái)的時(shí)候,還是覺(jué)得有點(diǎn)困難的,有些東西以前學(xué)了,但現(xiàn)在用起來(lái)可能又有點(diǎn)疑問(wèn)。就如畫(huà)電氣原理圖,整體的構(gòu)造腦海里都有一個(gè)整體的概念。而你要畫(huà)出來(lái)的話,你可能會(huì)遇到細(xì)節(jié)上的問(wèn)題,比如說(shuō)按鈕開(kāi)關(guān)的方向是怎樣,以及怎么劃分區(qū)域等。遇到這些問(wèn)題的時(shí)候都能讓你主動(dòng)去翻書(shū),復(fù)習(xí)這些陌生的知識(shí)。我認(rèn)為這是一種最好的學(xué)習(xí)方法—-通過(guò)實(shí)踐去檢驗(yàn)自己的知識(shí).這個(gè)只有你自己投入進(jìn)去你才能發(fā)現(xiàn)自己知識(shí)點(diǎn)的欠缺。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中,我對(duì)以前的編程方法做了歸納,之前我習(xí)慣用功能流程寫(xiě)程序,遇到難點(diǎn)的時(shí)候習(xí)慣翻書(shū),對(duì)照例子提取點(diǎn)精華。只要你能熟悉掌握,靈活應(yīng)用的話,那么編程對(duì)你來(lái)說(shuō)將變的非常容易。更加體會(huì)到PLC的可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),通用性強(qiáng),控制程序可變,使用方便等優(yōu)點(diǎn)。更加熟悉了各種基本指令,自己學(xué)會(huì)了西門(mén)子編程軟件的基本使用方法。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我把可編程控制器的理論知識(shí)用在實(shí)踐中,實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐相結(jié)合,從中更懂得理論是實(shí)踐的基礎(chǔ),實(shí)踐又能檢驗(yàn)理論的正確性,讓我受益匪淺,對(duì)我以后工作中遇到問(wèn)題或者繼續(xù)學(xué)習(xí)將會(huì)產(chǎn)生巨大的幫助和影響.致謝本論文從10月份開(kāi)題以來(lái),到目前為止已經(jīng)有1個(gè)月的時(shí)間了,這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,雖然都沒(méi)太多的經(jīng)驗(yàn),但是在老師的指導(dǎo)下,同學(xué)鼓勵(lì)、幫助下,最終圓滿地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。在整個(gè)過(guò)程當(dāng)中,有許多人給了我啟發(fā)和幫助,在畢業(yè)論文完成之際,我要在此表達(dá)對(duì)他們最誠(chéng)摯的感謝.首先,最需要感謝的人是我的指導(dǎo)老師.老師平日里工作繁多,但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段,從選題到查閱資料,方案可行的確定和論文綱領(lǐng)細(xì)節(jié)的修改,中期檢查,后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程給予了我悉心的指導(dǎo)。每一次的批評(píng)和教育,使我受益匪淺,值此論文完成之際,謹(jǐn)向老師再一次向他們致以衷心的謝意,感謝他們?yōu)閷W(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍,以及學(xué)習(xí)上的耐心細(xì)致幫助!最后我還要感謝我的同學(xué)與朋友,他們也給我很大的幫助,給我提供了不少的建議,讓我少走了許多的彎路。參考文獻(xiàn)[1]倪濤。電機(jī)與電氣控制.華中科技大學(xué)出版社,2008[2]毛臣健等主編。電氣控制與PLC原理及應(yīng)用。電子工業(yè)出版社,2007[3]陳志新等主編。電氣與PLC控制技術(shù).北京大學(xué)出版社,2006[4]韓志國(guó)。PLC應(yīng)用技術(shù)。國(guó)防工業(yè)出版社,2010[5]殷興

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