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        基于PLC控制的全自動洗衣機系統(tǒng)設(shè)計

        2017-08-21 04:43:22錢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的全自動洗衣機仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)上位PC對于洗衣機系統(tǒng)的實時監(jiān)控,還可以實現(xiàn)直接對系統(tǒng)的控制。

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

        0 引言

        洗衣服對于每個家庭來說是一項繁重而又不可避免的家務(wù),在現(xiàn)代社會,洗衣機在我們生活中的扮演了一個非常重要的角色?,F(xiàn)在市場上全自動洗衣機主要的控制方式有單片機控制和PLC控制兩種。單片機即微型控制器,一個小而完善的計算機系統(tǒng),但因為它對使用環(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,因此能滿足一些家用洗衣機,而工業(yè)上運用較少。而PLC即可編程序控制器,雖然生產(chǎn)成本高于單片機,但是其穩(wěn)定性高,耗電少,運行速度快,使用壽命長,對于使用環(huán)境要求不苛刻,輸入輸出接口多,但卻可以提高全自動洗衣機的性能,避免傳統(tǒng)控制的一些弊端。因此,本文將采用PLC對全自動洗衣機進行控制,并通過組態(tài)軟件對洗衣機運行過程進行監(jiān)控。

        1 程序設(shè)計

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

        通過分析洗衣流程,我們知道了在運行程序時,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),不符合編程時精簡的原則。因此在這次的設(shè)計中,我們使用步進指令。

        2 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計

        組態(tài)王是一種新式的工業(yè)自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)軟件,為使用者提供了可視化的監(jiān)控畫面,便于使用者對于實時現(xiàn)場的監(jiān)控。在使用組態(tài)軟件過程中,我們最先開始需要的是對我們在設(shè)計過程中所有運用到的變量進行定義。根據(jù)我們自己的需要,新建多個變量,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,我們將開關(guān)、高水位傳感器、低水位傳感器、進水閥、電機正轉(zhuǎn)、電機反轉(zhuǎn)、排水閥、脫水、警報、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。為了方便對于變量的屬性,我們可將讀寫屬性全部定義為讀寫。

        變量定義完成后,我們再退回到設(shè)計的動畫面界面上,進行動畫和變量的連接。這樣就完成了對于按鈕的動畫連接。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。在運行過程中,水位的變化,實際是顏色的填充。水位的動畫連接時,我們將使用填充選項,對于電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的動畫,我們則需要使用到動畫連接中的“隱含”。對于攪拌器的葉片進行編組,分編寫隱含的條件,則能夠萬成正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的動畫。

        3 系統(tǒng)調(diào)試

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

        在實驗平臺上我們需要的硬件模塊有:FX2N系列PLC、指示燈模塊、按鈕模塊、限位開關(guān)模塊。我們先將各個硬件按照要求連接起來。在電腦上打開FXGPWIN編程軟件,編寫好程序后,將梯形圖轉(zhuǎn)換后寫入PLC。準(zhǔn)備完成后,在編程軟件里,打開“監(jiān)控模式”。按照設(shè)計要求,我們操作按鈕部分,觀察指示燈是否有正確亮暗。如果有問題,可以通過編程軟件的監(jiān)控模式,觀察是否為程序問題。如果不是程序問題,我們再檢查實驗平臺上的連線。

        實驗平臺調(diào)試成功后,我們就要進行聯(lián)機調(diào)試。在開始這一步前,我們需要將編程軟件的監(jiān)控模式關(guān)閉,因為組態(tài)王軟件與編程軟件是共用一個通信口的。上述步驟完成后,我們打開組態(tài)王軟件,將界面切換到View。我們通過操作組態(tài)王界面上的按鈕,觀察實驗平臺上的硬件模塊的動作是否與組態(tài)王界面上的動畫一致。如果組態(tài)王界面上動畫未按照預(yù)想實現(xiàn),我們檢查動畫連接有無問題。經(jīng)過多次調(diào)試,多次修正后,系統(tǒng)才能更加得完善。

        通過反復(fù)的調(diào)試,最后終于實現(xiàn)了同時在試驗平臺與組態(tài)王上操作的功能,并且組態(tài)王還能對系統(tǒng)進行監(jiān)控。洗衣機的洗滌過程在組態(tài)王監(jiān)控畫面如圖所示。

        圖1 洗滌過程中組態(tài)畫面

        4 結(jié)論

        本設(shè)計使用PLC作為控制單元,能很好的實現(xiàn)各項功能。使用梯形圖編程,有很好的靈活性,并且開發(fā)周期很短,便于產(chǎn)品的升級與換代。在實際生產(chǎn)中,這些優(yōu)勢也能帶來更好的經(jīng)濟效益。三菱PLC還可以使用步進指令,在實現(xiàn)一些循環(huán)功能方面很便利,因此在設(shè)計該洗衣機系統(tǒng)時,采用步進指令,在一定程度上使編程的變得更加簡潔。組態(tài)王在人機交互時,能很好地對系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控,并且在編輯界面時,可以根據(jù)用戶的實際需求進行選擇,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,連接并進行調(diào)試,所設(shè)計的系統(tǒng)要求能夠達到控制方案的要求。

        [責(zé)任編輯:朱麗娜]

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