基于PLC的工业洗衣机控制系统（西门子）
基于PLC的工业洗衣机控制系统（西门子）[20200410140034]
摘 要
人们在上个世纪初就已经发明出洗衣机，这就说明了洗衣机的发明是工业发展的产物，极大的便利了人类的生活。那时的洗衣机仅仅是一个盛水桶，在工作中只能进行简单的操作而无法满足人们的其他要求。随着历史的变迁，如今洗衣机已发生了巨大的变化，具有多种功能的洗衣机在人们的生活中得到广泛使用。伴随着工业技术日趋成熟，人们利用现有的技术，改进了多功能型的大容量洗衣机，从而达到工业类衣物的大量清洗。
本文介绍了由西门子PLC控制的工业洗衣机的主要功能、PLC的I/O接口分配、PLC的编程方法，利用PLC与组态王对工业洗衣机控制操作系统设计等。通过对工业洗衣机控制系统设计，实现了工业洗衣机开关控制以及在工业洗衣机运行方式下衣物的洗涤、漂洗、脱水以及多水位和多选择控制功能，并能对非正常运行选择控制和警报。通过对软件程序的编译、硬件的连接以及组态王与PLC程序的关联，使得控制系统在电机模型运行过程中直观的表现出来，实现了对洗衣机功能的控制。
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关键字:PLC组态王工业洗衣机
目 录
第一章 绪论 1
1.1 工业洗衣机的背景 1
1.2 系统的设计方案步骤 2
1.3 本设计的主要要求与内容 2
1.3.1设计内容 2
1.3.2下位机PLC部分主要设计要求 2
1.3.3 上位机组态王部分主要设计要求 2
第二章 硬件设计 3
2.1 系统硬件 3
2.2 西门子PLC的介绍 4
2.2.1 PLC简介和基本构成 4
2.2.2 PLC S7-200的特点及组成 6
2.3 变频器 7
2.3.1 变频器概述 7
2.3.2 变频器的控制方法与分类 7
2.3.3 变频器的选型 8
2.4 工业用洗衣机三相异步电机介绍 8
2.5 工业用洗衣机水位传感器介绍 9
第三章 软件设计 10
3.1 编程语言介绍 10
3.2 程序介绍 10
3.2.1 系统的工作流程图 10
3.2.2 梯形图程序段落分析 12
3.3 组态王 20
3.3.1 组态王的介绍 20
3.3.2 组态与PLC通信 20
3.3.3 系统中数据词典的的建立 22
3.3.4 系统组态画面设置 23
第四章 程序的调试 28
4.1 调试前的准备工作 28
4.2 调试工具 28
4.3 程序过程及结果 28
结束语 29
参考文献 30
附录 31
致谢 43
第一章 绪论
1.1 工业洗衣机的背景
1874年，“手洗时代”遭到了空前绝后的挑战。美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。比尔·布莱克斯发明的洗衣机结构非常简易，只是在木筒装上6块木片，利用手柄和齿轮带动，让衣服在木筒内翻转，因此达到“洗衣”的目标。该洗衣机的问世，让那些为提升生活质量而费尽苦心的人士大受启迪，洗衣机改良的过程开始大大加速。
随着蒸汽机的问世，1880年美国又出现以蒸气为动力的洗衣机，蒸气动力开始代替人力。在那以后，以水力和内燃机为动力的洗衣机也依次问世。1911年美国创造成功出世界上第一台以电能为动力的洗衣机。电动洗衣机的问世，代表着人们家务自动化的开端。
电动洗衣机多次改进，终于在1922年迎来崭新的洗衣方式——搅拌式。美国的Maj Tagg公司成功研制出搅拌式洗衣机。这类洗衣机是在筒的中间装上立轴和搅拌翼，电动机转动来带动立轴，进行重复转动，使衣物和水流不停的翻滚，相互摩擦达到洗净污垢的目的。搅拌式洗衣机结构设计科学合理，得到人们的普遍认可。然而10年之后，美国The Dex航空公司研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，各种洗涤步骤在同一滚筒内进行并完成。这标志着电动洗衣机上升了一个新台阶，向着自动化又跨出了一步！直至今天，滚筒式洗衣机依旧风行于全世界。
工业洗衣机是一种普通、简易并且易于维护的洗涤设备，它构造紧凑，操纵简单、运行稳定，使用年寿长，它的主要部件、内胆和外壳都用采用优质不锈钢，具有水洗效率高，占地面小，机能优良，使用耐久等优点。适用于各种材质的衣物织品，广泛应用于学校、酒店、宾馆和医院等洗衣房，可以减少劳动强度，提升工作效率，降低能源消耗。第一台洗衣机的问世意味着工业洗衣机的诞生。就像工业革命所带来的巨变，如今自动化的洗涤设备使得当年“手洗时代”改头换面。
工业洗衣机优势：
（1）工业洗衣机去除油污的优势
工业洗衣机技术的最大优势是去除油污;生活环境中含有的各类油脂都可以在工业洗衣机中可以得到很好洗除。
（2）工业洗衣机保护衣物形态的优势
因为工业洗衣机中衣物的大环境是工业洗衣溶剂，所以洗衣机机内的水份十分有限。
（3）衣物颜色保护的优势
工业洗衣机里只有有限的水份，大大降低了工业洗衣机在运行过程中衣物褪色的可能性。
1.2 系统的设计方案步骤
（1）首先利用一根串口线连接PLC与电脑，并且使其能够进行通信。
（2）将变频器、滑动变阻器电机和分别连接到PLC。
（3）为PLC写程序。
（4）实际的调试程序，使程序能够达到控制要求。
（5）用组态王为工业洗衣机控制系统做监控系统，并且能够控制。
1.3 设计的主要要求与内容
1.3.1设计内容
（1）进行PLC选型及I/O分配；
（2）编写下位机PLC控制程序，并且进行调试；
（3）编写组态王程序，并且进行调试。
1.3.2下位机PLC部分主要设计要求
（1）控制程序主要有以下的部分：工业洗衣机正常运行的启动、进水、洗涤、漂洗、脱水、停止以及标准、轻柔、强劲模式选择，高、中、低水位控制。并且能进行直接脱水和对脱水时衣物不均匀的平衡调整。
（2）变频器控制电机实现转速改变。
1.3.3上位机HMI部分主要设计要求
（1）设置主画面：在主画面中设置用户名称，并且在主画面可以直接退出监控程序。
（2）设置控制画面：能看到工业洗衣机内的水位状态，可以选择水位控制与模式选择，并且直观的了解当前洗涤步骤、转动次数与时间。
第二章 硬件设计
2.1 系统硬件
PLC的I/O资源配置及选择
①数字量输入部分
在这个洗衣机控制系统中，数字量输入点共5个，如表2—1所示：
表2—1 数字量输入地址分配表
序号 名 称 输入点 序号 名 称 输入点
1 启动按钮 I0.1 4 脱水按钮 I0.4
2 停止按钮 I0.2 5 暂停按钮 I0.7
3 平衡感应 I0.3
②模拟量输入输出部分
在这个控制系统中，模拟量输入点一个，模拟量输出点一个具体分配如表2—2所示：
表2—2 模拟量输入输出地址分配表
输入地址 输入设备 输出地址 输出设备
AIW0 水位传感器 AQW0 转速
③数字量输出部分
该控制系统共7个输出点，其分配情况如表2—3所示：
表2—3 数字量输出地址分配表
序号 名 称 输出点 序号 名 称 输出点
1 电机正转 Q0.1 6 脱水 Q0.6
2 电机反转 Q0.2 7 电源指示灯 Q2.0
3 进水阀 Q0.3 8 洗涤灯 Q1.0
4 排水阀 Q0.4 9 漂洗灯 Q1.1
5 声光警报开关 Q0.5 10 脱水灯 Q1.2
综上，课题总共用了5个数字量输入，1个模拟量输入，10个数字量输出，一个模拟量输出，故采用西门子S7-200系列CPU224XP。
硬件接线图如图2—1所示：
图2—1硬件接线图
摘 要
人们在上个世纪初就已经发明出洗衣机，这就说明了洗衣机的发明是工业发展的产物，极大的便利了人类的生活。那时的洗衣机仅仅是一个盛水桶，在工作中只能进行简单的操作而无法满足人们的其他要求。随着历史的变迁，如今洗衣机已发生了巨大的变化，具有多种功能的洗衣机在人们的生活中得到广泛使用。伴随着工业技术日趋成熟，人们利用现有的技术，改进了多功能型的大容量洗衣机，从而达到工业类衣物的大量清洗。
本文介绍了由西门子PLC控制的工业洗衣机的主要功能、PLC的I/O接口分配、PLC的编程方法，利用PLC与组态王对工业洗衣机控制操作系统设计
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关键字:PLC组态王工业洗衣机
目 录
第一章 绪论 1
1.1 工业洗衣机的背景 1
1.2 系统的设计方案步骤 2
1.3 本设计的主要要求与内容 2
1.3.1设计内容 2
1.3.2下位机PLC部分主要设计要求 2
1.3.3 上位机组态王部分主要设计要求 2
第二章 硬件设计 3
2.1 系统硬件 3
2.2 西门子PLC的介绍 4
2.2.1 PLC简介和基本构成 4
2.2.2 PLC S7-200的特点及组成 6
2.3 变频器 7
2.3.1 变频器概述 7
2.3.2 变频器的控制方法与分类 7
2.3.3 变频器的选型 8
2.4 工业用洗衣机三相异步电机介绍 8
2.5 工业用洗衣机水位传感器介绍 9
第三章 软件设计 10
3.1 编程语言介绍 10
3.2 程序介绍 10
3.2.1 系统的工作流程图 10
3.2.2 梯形图程序段落分析 12
3.3 组态王 20
3.3.1 组态王的介绍 20
3.3.2 组态与PLC通信 20
3.3.3 系统中数据词典的的建立 22
3.3.4 系统组态画面设置 23
第四章 程序的调试 28
4.1 调试前的准备工作 28
4.2 调试工具 28
4.3 程序过程及结果 28
结束语 29
参考文献 30
附录 31
致谢 43
第一章 绪论
1.1 工业洗衣机的背景
1874年，“手洗时代”遭到了空前绝后的挑战。美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。比尔·布莱克斯发明的洗衣机结构非常简易，只是在木筒装上6块木片，利用手柄和齿轮带动，让衣服在木筒内翻转，因此达到“洗衣”的目标。该洗衣机的问世，让那些为提升生活质量而费尽苦心的人士大受启迪，洗衣机改良的过程开始大大加速。
随着蒸汽机的问世，1880年美国又出现以蒸气为动力的洗衣机，蒸气动力开始代替人力。在那以后，以水力和内燃机为动力的洗衣机也依次问世。1911年美国创造成功出世界上第一台以电能为动力的洗衣机。电动洗衣机的问世，代表着人们家务自动化的开端。
电动洗衣机多次改进，终于在1922年迎来崭新的洗衣方式——搅拌式。美国的Maj Tagg公司成功研制出搅拌式洗衣机。这类洗衣机是在筒的中间装上立轴和搅拌翼，电动机转动来带动立轴，进行重复转动，使衣物和水流不停的翻滚，相互摩擦达到洗净污垢的目的。搅拌式洗衣机结构设计科学合理，得到人们的普遍认可。然而10年之后，美国The Dex航空公司研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，各种洗涤步骤在同一滚筒内进行并完成。这标志着电动洗衣机上升了一个新台阶，向着自动化又跨出了一步！直至今天，滚筒式洗衣机依旧风行于全世界。
工业洗衣机是一种普通、简易并且易于维护的洗涤设备，它构造紧凑，操纵简单、运行稳定，使用年寿长，它的主要部件、内胆和外壳都用采用优质不锈钢，具有水洗效率高，占地面小，机能优良，使用耐久等优点。适用于各种材质的衣物织品，广泛应用于学校、酒店、宾馆和医院等洗衣房，可以减少劳动强度，提升工作效率，降低能源消耗。第一台洗衣机的问世意味着工业洗衣机的诞生。就像工业革命所带来的巨变，如今自动化的洗涤设备使得当年“手洗时代”改头换面。
工业洗衣机优势：
（1）工业洗衣机去除油污的优势
工业洗衣机技术的最大优势是去除油污;生活环境中含有的各类油脂都可以在工业洗衣机中可以得到很好洗除。
（2）工业洗衣机保护衣物形态的优势
因为工业洗衣机中衣物的大环境是工业洗衣溶剂，所以洗衣机机内的水份十分有限。
（3）衣物颜色保护的优势
工业洗衣机里只有有限的水份，大大降低了工业洗衣机在运行过程中衣物褪色的可能性。
1.2 系统的设计方案步骤
（1）首先利用一根串口线连接PLC与电脑，并且使其能够进行通信。
（2）将变频器、滑动变阻器电机和分别连接到PLC。
（3）为PLC写程序。
（4）实际的调试程序，使程序能够达到控制要求。
（5）用组态王为工业洗衣机控制系统做监控系统，并且能够控制。
1.3 设计的主要要求与内容
1.3.1设计内容
（1）进行PLC选型及I/O分配；
（2）编写下位机PLC控制程序，并且进行调试；
（3）编写组态王程序，并且进行调试。
1.3.2下位机PLC部分主要设计要求
（1）控制程序主要有以下的部分：工业洗衣机正常运行的启动、进水、洗涤、漂洗、脱水、停止以及标准、轻柔、强劲模式选择，高、中、低水位控制。并且能进行直接脱水和对脱水时衣物不均匀的平衡调整。
（2）变频器控制电机实现转速改变。
1.3.3上位机HMI部分主要设计要求
（1）设置主画面：在主画面中设置用户名称，并且在主画面可以直接退出监控程序。
（2）设置控制画面：能看到工业洗衣机内的水位状态，可以选择水位控制与模式选择，并且直观的了解当前洗涤步骤、转动次数与时间。
第二章 硬件设计
2.1 系统硬件
PLC的I/O资源配置及选择
①数字量输入部分
在这个洗衣机控制系统中，数字量输入点共5个，如表2—1所示：
表2—1 数字量输入地址分配表
序号 名 称 输入点 序号 名 称 输入点
1 启动按钮 I0.1 4 脱水按钮 I0.4
2 停止按钮 I0.2 5 暂停按钮 I0.7
3 平衡感应 I0.3
②模拟量输入输出部分
在这个控制系统中，模拟量输入点一个，模拟量输出点一个具体分配如表2—2所示：
表2—2 模拟量输入输出地址分配表
输入地址 输入设备 输出地址 输出设备
AIW0 水位传感器 AQW0 转速
③数字量输出部分
该控制系统共7个输出点，其分配情况如表2—3所示：
表2—3 数字量输出地址分配表
序号 名 称 输出点 序号 名 称 输出点
1 电机正转 Q0.1 6 脱水 Q0.6
2 电机反转 Q0.2 7 电源指示灯 Q2.0
3 进水阀 Q0.3 8 洗涤灯 Q1.0
4 排水阀 Q0.4 9 漂洗灯 Q1.1
5 声光警报开关 Q0.5 10 脱水灯 Q1.2
综上，课题总共用了5个数字量输入，1个模拟量输入，10个数字量输出，一个模拟量输出，故采用西门子S7-200系列CPU224XP。
硬件接线图如图2—1所示：
图2—1硬件接线图
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