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        基于PLC控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2017-08-21 04:43:22錢(qián)源陳光王三秀呂志鵬張耀
        科技視界 2017年10期
        關(guān)鍵詞:可編程控制器組態(tài)王仿真

        錢(qián)源 陳光 王三秀 呂志鵬 張耀

        【摘 要】本文建立了基于組態(tài)王6.53與三菱FX2N系列PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)上位PC對(duì)于洗衣機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,還可以實(shí)現(xiàn)直接對(duì)系統(tǒng)的控制。

        【關(guān)鍵詞】可編程控制器;組態(tài)王;洗衣機(jī);仿真

        0 引言

        洗衣服對(duì)于每個(gè)家庭來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)繁重而又不可避免的家務(wù),在現(xiàn)代社會(huì),洗衣機(jī)在我們生活中的扮演了一個(gè)非常重要的角色?,F(xiàn)在市場(chǎng)上全自動(dòng)洗衣機(jī)主要的控制方式有單片機(jī)控制和PLC控制兩種。單片機(jī)即微型控制器,一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),但因?yàn)樗鼘?duì)使用環(huán)境有一定要求,不能在有電磁干擾、嚴(yán)重粉塵的環(huán)境下使用,并且壽命也不很長(zhǎng),因此能滿足一些家用洗衣機(jī),而工業(yè)上運(yùn)用較少。而PLC即可編程序控制器,雖然生產(chǎn)成本高于單片機(jī),但是其穩(wěn)定性高,耗電少,運(yùn)行速度快,使用壽命長(zhǎng),對(duì)于使用環(huán)境要求不苛刻,輸入輸出接口多,但卻可以提高全自動(dòng)洗衣機(jī)的性能,避免傳統(tǒng)控制的一些弊端。因此,本文將采用PLC對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行控制,并通過(guò)組態(tài)軟件對(duì)洗衣機(jī)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。

        1 程序設(shè)計(jì)

        進(jìn)水、洗滌、排水、脫水是全自動(dòng)洗衣機(jī)的4個(gè)基本預(yù)先設(shè)定好的不同程序,洗衣時(shí)根據(jù)選擇,按啟動(dòng)按鈕后洗衣的全過(guò)程就會(huì)自動(dòng)完成。在全自動(dòng)洗衣機(jī)洗衣過(guò)程中,上述4個(gè)過(guò)程是自動(dòng)依次運(yùn)行并且實(shí)現(xiàn)循環(huán),直至蜂鳴器響起結(jié)束。進(jìn)水、洗滌、排水和脫水是通過(guò)高低水位傳感器、進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥與控制程序配合著才產(chǎn)生的動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。高低水位傳感器控制洗衣過(guò)程中水位位置,進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥就起著進(jìn)水、排水的作用。當(dāng)進(jìn)行進(jìn)水時(shí),進(jìn)水電磁閥打開(kāi),水位到達(dá)高水位傳感器時(shí),電磁閥閉合,停止進(jìn)水。在排水時(shí),排水電磁閥打開(kāi),水位降至低水位傳感器時(shí),排水電磁閥閉合,停止排水。脫水時(shí),電機(jī)啟動(dòng),進(jìn)行排水。最終洗衣完成,蜂鳴器響起,提示洗衣完成。在洗衣過(guò)程中,如想直接停止當(dāng)前動(dòng)作,則按下停止按鈕,洗衣機(jī)立即停止工作,回復(fù)初始狀態(tài)。如果直接想進(jìn)行脫水,直接按下脫水按鈕,洗衣機(jī)進(jìn)入脫水程序,脫水完成時(shí)蜂鳴器響起。

        通過(guò)分析洗衣流程,我們知道了在運(yùn)行程序時(shí),有很多跳轉(zhuǎn)。如果使用普通邏輯的梯形圖,則很多程序段就需要重復(fù),不符合編程時(shí)精簡(jiǎn)的原則。因此在這次的設(shè)計(jì)中,我們使用步進(jìn)指令。

        2 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)

        組態(tài)王是一種新式的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)軟件,為使用者提供了可視化的監(jiān)控畫(huà)面,便于使用者對(duì)于實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控。在使用組態(tài)軟件過(guò)程中,我們最先開(kāi)始需要的是對(duì)我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中所有運(yùn)用到的變量進(jìn)行定義。根據(jù)我們自己的需要,新建多個(gè)變量,內(nèi)容包括變量名稱的修改,變量類型、連接設(shè)備還有寄存器類型的選擇。在選擇變量類型時(shí),我們將開(kāi)關(guān)、高水位傳感器、低水位傳感器、進(jìn)水閥、電機(jī)正轉(zhuǎn)、電機(jī)反轉(zhuǎn)、排水閥、脫水、警報(bào)、指示燈、急停按鈕、脫水按鈕的變量類型定義為I/O離散型;將水位定義為內(nèi)存整型變量。為了方便對(duì)于變量的屬性,我們可將讀寫(xiě)屬性全部定義為讀寫(xiě)。

        變量定義完成后,我們?cè)偻嘶氐皆O(shè)計(jì)的動(dòng)畫(huà)面界面上,進(jìn)行動(dòng)畫(huà)和變量的連接。這樣就完成了對(duì)于按鈕的動(dòng)畫(huà)連接。其他按鈕以及指示燈由于都是離散型,定義方式與上述步驟類似。在運(yùn)行過(guò)程中,水位的變化,實(shí)際是顏色的填充。水位的動(dòng)畫(huà)連接時(shí),我們將使用填充選項(xiàng),對(duì)于電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的動(dòng)畫(huà),我們則需要使用到動(dòng)畫(huà)連接中的“隱含”。對(duì)于攪拌器的葉片進(jìn)行編組,分編寫(xiě)隱含的條件,則能夠萬(wàn)成正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的動(dòng)畫(huà)。

        3 系統(tǒng)調(diào)試

        我們要檢查這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行是否穩(wěn)定,能否達(dá)到預(yù)期的效果,調(diào)試是必不可少的一步。

        在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上我們需要的硬件模塊有:FX2N系列PLC、指示燈模塊、按鈕模塊、限位開(kāi)關(guān)模塊。我們先將各個(gè)硬件按照要求連接起來(lái)。在電腦上打開(kāi)FXGPWIN編程軟件,編寫(xiě)好程序后,將梯形圖轉(zhuǎn)換后寫(xiě)入PLC。準(zhǔn)備完成后,在編程軟件里,打開(kāi)“監(jiān)控模式”。按照設(shè)計(jì)要求,我們操作按鈕部分,觀察指示燈是否有正確亮暗。如果有問(wèn)題,可以通過(guò)編程軟件的監(jiān)控模式,觀察是否為程序問(wèn)題。如果不是程序問(wèn)題,我們?cè)贆z查實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的連線。

        實(shí)驗(yàn)平臺(tái)調(diào)試成功后,我們就要進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。在開(kāi)始這一步前,我們需要將編程軟件的監(jiān)控模式關(guān)閉,因?yàn)榻M態(tài)王軟件與編程軟件是共用一個(gè)通信口的。上述步驟完成后,我們打開(kāi)組態(tài)王軟件,將界面切換到View。我們通過(guò)操作組態(tài)王界面上的按鈕,觀察實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的硬件模塊的動(dòng)作是否與組態(tài)王界面上的動(dòng)畫(huà)一致。如果組態(tài)王界面上動(dòng)畫(huà)未按照預(yù)想實(shí)現(xiàn),我們檢查動(dòng)畫(huà)連接有無(wú)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多次調(diào)試,多次修正后,系統(tǒng)才能更加得完善。

        通過(guò)反復(fù)的調(diào)試,最后終于實(shí)現(xiàn)了同時(shí)在試驗(yàn)平臺(tái)與組態(tài)王上操作的功能,并且組態(tài)王還能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。洗衣機(jī)的洗滌過(guò)程在組態(tài)王監(jiān)控畫(huà)面如圖所示。

        圖1 洗滌過(guò)程中組態(tài)畫(huà)面

        4 結(jié)論

        本設(shè)計(jì)使用PLC作為控制單元,能很好的實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。使用梯形圖編程,有很好的靈活性,并且開(kāi)發(fā)周期很短,便于產(chǎn)品的升級(jí)與換代。在實(shí)際生產(chǎn)中,這些優(yōu)勢(shì)也能帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。三菱PLC還可以使用步進(jìn)指令,在實(shí)現(xiàn)一些循環(huán)功能方面很便利,因此在設(shè)計(jì)該洗衣機(jī)系統(tǒng)時(shí),采用步進(jìn)指令,在一定程度上使編程的變得更加簡(jiǎn)潔。組態(tài)王在人機(jī)交互時(shí),能很好地對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,并且在編輯界面時(shí),可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行選擇,十分靈活、方便。最終,系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)PLC和組態(tài)王通訊,連接并進(jìn)行調(diào)試,所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求能夠達(dá)到控制方案的要求。

        [責(zé)任編輯:朱麗娜]

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