基于WinCC和S7-300的自助洗衣系统设计.pdf

基于WinCC和S7-300的自助洗衣系统设计摘要本设计是基于WinCC和S7-300的自助洗衣机系统设计，主要是对自助洗衣机的软硬 件进行仿真设计。系统硬件以西门子S7-300系列的可编程控制器作为控制核心，由西门 子MM440变频器、三相异步电机、数码管模块、上位机等组成。PLC部分的程序采用梯 形图编程，人机界面部分采用WinCC软件进行界面设计，并通过MPI通信协议进行通信。本次设计的自助洗衣机能够实现洗衣模式的选择、投币金额的显示、洗衣时间的计时、完成提示以及退币等功能。随着社会的发展，当今社会自动化程度越来越高，在外从业 学习的人越来越多，自助洗衣机的应用将会越来越多，本课题的研究有着深远的意义。关键词：PLC WinCC自助洗衣机变频器The Design of Automatic Washing Machine System based onWinCC and PLC-300AbstractThis system design of Self-service Washing Machine based on WinCC and S7-300 is primarily a software and hardware simulation design of Self-service washing machine.The programmable controller of Siemens S7-300 series is the core control of the hardware of system,which consists of Siemens MM440 inverter,three-phase asynchronous motors,digital control module,PC and other components.The PLC uses ladder diagram programming.As for the human machine interface,it employs the software namely WinCC to design UI,communicating by the MPI communication protocol.This system design of Self-service Washing Machine can achieve these functions such as laundry mode selection,display of the amount of coin,laundry timing,finish reminder and coins refunding etc.With the development of society,automation has become increasingly higher in modem days.More and more people working outside bring about increasing application of Self-service Washing Machine.Hence,the study of this project has profound meanings.Key Words:PLC;WinCC;Washing machine;InverterI目录1.绪论.11.1 自助洗衣机的发展史及其意义.11.2 自助洗衣机的发展状况.11.3 洗衣机控制系统研究.21.4本课题研究的主要内容.32.自助洗衣机系统硬件电路设计.42.1 系统整体设计方案.42.2 控制系统工作原理.42.3 系统主电路设计.52.4 系统外部仿真电路设计.52.5 变频器的选型及参数设置.72.5.1变频器的简介.72.5.2变频器的选型.72.5.3变频器的参数设置.72.6 PLC的选型及功能分配.82.6.1 PLC 的介绍.82.6.2 PLC 的选型.92.6.3 PLC输入输出量分配表.102.7数码管显示模块.103.下位机PLC软件设计.123.1 Step7 V5.5 编程软件.123.2 PLC控制程序编写.133.2.1投币控制系统.143.2.2洗衣控制系统.154.上位机软件设计.24II4.1 WinCC软件简介.244.2人机界面（HMI）设计.244.2.1新建工程.244.2.2组态界面的设计.254.3建立变量.264.4变量的连接与画面的组态.285.系统调试与运行监控.355.1系统调试.355.2运行监控.356.2吉语.38参考文献.39附录.40致谢.56inIV常熟理工学院毕业设计（论文）1.绪论1.1 自助洗衣机的发展史及其意义1858年，一个叫汉密尔顿史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机，该洗衣机的主件是一只圆桶，桶内装有一根带有桨状叶子的直轴，轴是通过摇动和它相 连的曲柄转动的。1874年，在美国人比尔布莱克斯发明了木制手摇洗衣机之后，“手洗 时代”受到了前所未有的挑战。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，用手柄和齿轮传动装 载木桶里的6块叶片，使衣服在筒内翻转，从而达到“洗衣”的目的。1880年，美国又 出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。经历了上百年的发展改进，现代蒸汽洗衣 机较早期有了无与伦与的提高，但原理是相同的。1910年，世界上第一台电动洗衣机在 美国芝加哥由费希尔试制成功。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。1932年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。第一台自动洗衣机于1937年问世。这是一种“前置”式自动洗衣机。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许 多新水流洗衣机。洗衣机这种快速的发展不仅为人类生活提供了便利，这也是人类智慧 的一种杰出体现。1.2 自助洗衣机的发展状况随着科技的发展，人民生活节奏的加快，自助洗衣机应运而生。在欧美日韩，自助 洗衣机随处可见，在我国的大学宿舍、出租房等地方，有的也安装了这种机器。自助洗 衣机分为投币和刷卡两大类，可在无人看守的状况下，全天提供洗衣服务，尤其是校园、医院、军营、工厂等洗涤条件有限、人口集中居住场所，自助投币式洗衣机具有非常广 阔的应用前景。在未来的社会中，自助洗衣机将会扮演一个无法替代的重要角色。1.自助洗衣机的突出特点：1）体积小和普通家庭式洗衣机一样，安装容易。0常熟理工学院毕业设计（论文）2）控制面板为全封闭面板，洗衣卡通过电磁波与读卡模块交换数据。3）拥有低故障率和采用非接触控制技术，具有防尘、防水、防磁、防静电的功能，在潮湿、多尘的使用环境中同样能保持良好的读写性能。4）操作简单，在使用时按下电源开关后无须进行任何选择，只需在感应区内放上洗 衣卡或者投币，即可启动洗衣机进行正常工作。除了以上这些突出的特点外，自助洗衣机还有经济实惠、节约用时、节约用水的优 点。2.自助洗衣机的适用范围1）在校园投放自助洗涤设备，解决学生洗衣问题，提升学校形象，校园市场需求庞 大，收益可观。2）在大型企业的员工宿舍投放可以解决员工洗衣难题，体现人性化管理模式。3）自助洗衣机是中小型投资者的理想投资工具，通过投资自助式洗衣房，获取丰厚 回报。4）酒店旅馆可设置自助洗衣房，提升酒店服务，提高入住率。1.3洗衣机控制系统研究为了适应如今先进的自动化时代，传统的洗衣机控制系统已经远远不能满足现在的 需求，单片机控制系统和PLC控制系统因为其突出的优点，成为了目前全自动洗衣机使 用最广泛的控制系统。1.单片机控制单片机又称微控制器，或称嵌入式控制器。单片机用大量继电器布线逻辑实现顺序 控制用程序实现各种复杂控制，功能非常强。控制功能强、适应性好、开发方便、体积 小、价格适中的优点使其在家用电器上得到广泛的应用。但是系统的抗干扰能力相对较 差，无法适应电磁干扰、粉尘恶劣的环境，很难保证系统的可靠性和稳定性。由于单片 机系统的这些特点非常适合满足家用洗衣机的要求，所以市场上家用洗衣机多使用单片 机作为控制系统。2.PLC控制PLC是采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制,定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型 的机械或生产过程。它的稳定性很高，耗电少，抗干扰性强，运行速度快，寿命长，环 1常熟理工学院毕业设计（论文）境适应能力强，但是其价格相比单片机较高。PLC同样非常适合作为洗衣机的控制系统，并且比起单片机由于它的优秀环境适应能力，更加适合在自助洗衣机上运用。1.4本课题研究的主要内容本课题采用了西门子S7-300作为控制系统，利用WinCC编写程序来仿真其他硬件来 设计一个自助洗衣机的系统。通过WinCC的人机交互界面来控制下位机的运行。能实现 顾客根据所洗衣物的实际情况自助选择洗衣的方式，系统通过投币数量来控制洗涤的方 式，使用数码管来显示投币金额和洗衣时间的显示。考虑到自助洗衣机运行时大多在无 人状态，蜂鸣器的效果就体现不出来，而选择单独使用完成指示灯作为完成指示。人机 界面用来显示洗衣机进水量的情况、洗涤的速度、洗涤的进程等信息。2常熟理工学院毕业设计（论文）2.自 助洗衣机系统硬件电路设计2.1 系统整体设计方案课题的主要内容为对自助洗衣系统的硬件电路和软件编程进行仿真设计，要求模拟 实现以下各项功能：1）具有基于WinCC的较为美观且操作方便的自助洗衣系统人机界面。2）实现 WinCC与S7-300的通信。3）顾客能根据所洗衣物的实际情况自助选择洗衣的具体种类。4）洗衣时间显示。5）根据顾客的选择能提供正确的洗衣服务。6）在投入货币金额不够时，作无效操作处理，退币并给出提示。根据设计任务要求，确认了如图2-1所示的总体框图。图2-1系统总体框图自助洗衣机的控制系统由以上六部分组成，采用PLC作为控制模块，变频器作为变 频调速装置，电容式三相异步交流电机作为电机模块，WinCC界面作为操作模块以及显 示模块，WinCC组态程序作为监控反馈模块。通过该控制方式实现自助洗衣机系统的各 模块之间的连接和组建。2.2 控制系统工作原理自助洗衣机的洗衣方式和全自动洗衣机的方式相同。全自动洗衣机就是在洗衣的进 水、洗涤、漂洗、脱水这4个基本过程中预先设定好多个不同程序，洗衣时根据选择，3常熟理工学院毕业设计（论文）选择其中的一个洗涤方式，按动启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成。当洗衣 机进水时，水位一达到设定水位，电磁进水阀就会断开；同理排水也是如此。在洗涤，漂洗过程中，则是由PLC中定时器和继电器等的配合控制洗衣机的运行。当洗衣完成时，将启动完成指示灯发出完成指示。2.3 系统主电路设计如图2-2所示为洗衣机主电路图。首先合上QF电源开关，给系统供电。然后合上安 全开关S2,当控制器发出信号后，进水开关S3接通，进水阀Q1开始进水，达到设定的 水位，电机Ml会按照设定好的程序进行正、反转动。当洗衣完成后，同时在安全开关 S2闭合的情况下，电机Ml会按程序进行专门的脱水转动，脱水完成之后，排水开关S4 接通，排水阀Q2开始排水。脱水结束后，系统会打开完成指示灯。当系统出现故障时，熔断器FU会进行短路保护，QF进行短路保护和欠压保护，热继电器FR对系统作过载 保护。2.4 系统外部仿真电路设计由于各方面条件的限制，本课题设计以仿真的形式来模拟洗衣机系统的基本工作流 程，由外部输入信号和WinCC图形显示程序模拟变频器、电机、数码管等硬件的运行。在实际使用中本设计以PLC作为主控制器，用变频器控制来实现不同的洗衣转速，用液 位传感器来实现对进排水水位的控制，以及用数码管模块来显示用户投币的金额和洗衣 4常熟理工学院毕业设计（论文）所需的时间。通过PLC与计算机的通信，可以使用WinCC画面上的按钮来控制洗衣机系 统。如图2-3所示为主要硬件接线图。5常熟理工学院毕业设计(论文)图2-3实际硬件接线图2.5 变频器的选型及参数设置2.5.1 变频器的简介变频器(Variable-frequency Drive,VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变 电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部使用IGBT来控 制调整输出电源的电压与频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而 达到节能、调速的目的。另外，变频器还有如过流、过压、过载保护等很多的保护功能。随着自动化程度的持续快速提升，变频器的应用领域非常广泛。2.5.2 变频器的选型MICROMASTER 440是专门针对与通常相比需要更加广泛的功能和更高动态响应的 应用而设计的。这些高级矢量控制系统可确保一致的高驱动性能，即使发生突然负载变 化时也是如此。由于具有快速响应输入和定位减速斜坡，因此，甚至在不使用编码器的 情况下也可以移动至目标位置。该变频器带有一个集成制动斩波器，即使在制动和短减 速斜坡期间，也能以突出的精度工作。所有这些均可在0.12 kW(0.16 HP)直至250 kW(350 HP)的功率范围内实现。如图2-4所示为西门子MM440变频器。图2-4西门子MM440变频器2.5.3 变频器的参数设置根据本设计的需求，此自助洗衣机有标准洗(快速洗转速与标准洗相同)、轻柔洗、漂洗的正反转转速，脱水时的转速以及停止状态，共8种不同的频率。因此本设计采用 二进制编码选择+ON的频率选择方式进行对固定频率的选择，利用DINI、DIN2、DIN3 6常熟理工学院毕业设计(论文)进行排列组合刚好可以实现对8种固定频率的调节。在运行调试前需先设置相关变频器参数，如表2-1。表2-1变频器参数设置参数号出厂值设置值说明P000313设用户访问级为专家级P000407命令，二进制I/OP072510使用的PLC为三菱PLCP000311设用户访问级为标准级P000407命令，二进制I/OP070022命令源选择由端子排输入P100023选择固定频率设定值*P100109设置固定频率9(Hz)*P10025-9设置固定频率-9(Hz)*P1003103设置固定频率3(Hz)*P100415-3设置固定频率-3(Hz)*P1005202设置固定频率2(Hz)*P100625-2设置固定频率-2(Hz)*P10073045设置固定频率45(Hz)注：0参数表2-1中带号的参数可根据用户要求修改。2.6 PLC的选型及功能分配2.6.1 PLC的介绍可编程控制器早期又称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),可编程序控制器是集计算机技术、电子技术、通信技术和精良工艺制造技术为一体的先 进工业控制装置。它具有可靠性高、稳定性高、实时处理快、联网功能强等特点，被广 泛地应用于工业控制系统中，与工业自动化管理系统相融合。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点：1)重要的特点“可编程”o2)可靠性高，抗干扰能力强。3)配套齐全，功能完善，适用性强。7常熟理工学院毕业设计（论文）4）易学易用，深受工程技术人员欢迎。5）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。PLC是一种专门为工业控制设计的计算机，它的硬件结构和微型计算机基本相同，其主要是由CPU、存储器、输入输出接口、电源等部分组成。PLC结构框图如图2-5所 zj o图2-5 PLC结构框图2.6.2 PLC的选型PLC的品牌型号有多种多样，为了切合本次设计，结合多方面因素考虑，采用了西 门子的S7-300作为本设计的控制系统。S7-300是针对低性能要求的模块化中小控制系统设计的，可以配置不同档次的CPU 和不同类型的扩展模块，它的模块可以扩展多达32个。S7-300的模块内集成背板总线，网 络连接的方式也有多点接口（MPI）,PROFIBUS和工业以太网三种。为了适用本次设计且 考虑到一些外部因素影响，PLC的CPU型号选择为CPU315F-2 PN/DP,如图2-6所示，以下是该型号PLC的一些数据：图 2-6 西门子 CPU315F-2 PN/DP 系列 PLC1）可组态为一个故障安全型自动化系统，以提高安全运行的需要。8常熟理工学院毕业设计(论文)2)安全性满足 SIL 3(IEC 61508)和 Cat.4(EN 954-1)。3)在PROFINET上实现基于组件的自动化。2.6.3 PLC输入输出量分配表根据设计的需求，PLC的输入和输出量分配地址如表2-2所示。表2-2输入和输出量分配地址输入地址输出地址投币10.0浸泡Q0.2退币10.1洗涤Q0.3启动10.2漂洗Q0.4快速洗设置10.3脱水Q0.5轻柔洗设置10.4运行Q0.6标准洗设置10.5完成指示Q0.7低水位开关10.6DIN1Q1.0中水位开关10.7DIN2Q1.1高水位开关11.0DIN3Q1.2空水位开关11.1个位A0Q1.3进水阀Q0.0个位B0Q1.4排水阀Q0.1个位COQ1.5个位D0Q1.6十位COQ2.1十位A0Q1.7十位DOQ2.2十位B0Q2.0注：此为仿真分配表，在实际PLC使用中，由于分配表与机架槽号相关，故Q2.0、Q2.1、Q2.2三个输出分配应改为Q4.0、Q4.1、Q4.2。由于WinCC程序对开关量为 只读，故在调试时使用位存储器替代开关量。9常熟理工学院毕业设计（论文）2.7 数码管显示模块为了让使用者能清楚的知道自己所投的投币金额、洗衣所需要的时间，本设计采用 了 2个数码管显示，并用BCD码来控制2个数码管的8个控制输入，从而来控制数码管 显示不同的数值。表2-3所示为个位数码管4个控制端信号所对应的数码管显示的情况。（以一个数码管为例）表2-3控制信号对应的数码管显示信号控制端：DO CO BO AO数码管显示00000000110010200113010040101501106011171000810019在本次设计中，由于控制器采用的是S7300型号的PLC,它的输出端不能直接给数 码管的4个控制端，之间需要加一个中间继电器，通过中间继电器把信号送给4个控制 端。由PLC输出端QL3到QL6控制电子线圈KA1到KA4。当PLC发出信号后，对应 的电子线圈就会得电，数码管就会接收到来自PLC的信号。同理，十位数码管的控制方 式与此相同。图2-7为个位数码管的外部接线图。常熟理工学院毕业设计(论文)图2-7个位数码管外部接线图3.下位机PLC软件设计3.1 Step7 V5.5编程软件Step7 V5.5是西门子专门为S7-300/400所配套的编程软件，包含梯形图(LAD)、语句 表(STL)、功能块图(FBD)、顺序功能图(SFC)、结构文本(ST)以及S7-HIGraph等编程语言,功能强且易学易懂。SIMATIC管理器是STEP 7的中央窗口，在STEP 7启动时激活。缺省设置启动 STEP 7向导，它可以在您创建STEP 7项目时提供支持。用项目结构来按顺序存储和排 列所有的数据和程序。图3-1 Step7 V5.5项目创建界面如图3-1,在对话框中可以编辑项目的名称、保存路径等数据。在新建完项目后，就 可以进行对站点的添加和硬件的编辑。如图3-2所示为硬件的编辑画面，在这个页面可以对项目的硬件进行选择和参数的设 置，例如CPU、电源模块、数字量输入输出模块等。以下为本设计PLC中部分硬件的参 数：11常熟理工学院毕业设计（论文）1）电源模块：PS 307 5A2）CPU 模块：CPU315F-2 PN/DP3）数字量输入输出模块：DI16/DO16x24V/0.5A DI8/DO8xDC24V/0.5A编辑完硬件之后就可以进行程序的编写，Step7 V5.5的编程语言多种多样，本次设计 使用梯形图语言进行编程。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优 点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。Sfe HW Config-(SIMATIC 300(1)(Configuration)-111的 Station Edit Insert PLC View Options Window Help口 K 4&解昌时 曲曲的口需4?Q(0)URMM)S.Q|Module.Order number Firiwar*IPI address I add.Q address CoMtntPS 307 5A BEST 3O7-1UO1-QMO2 S CPU 315F-2PI/1P 6IS7 315-2FJ14-0AB0 3 1口间|MMbrofil Standard Il 肥9 2 2W*12 Port 2 2044DI16/D016x24V/0.5A DI8/D08xDC24V/0,5A AI4/A02x8/8BitSBS7 323-1BIJD0-0M0 6ES7 323-lBHOl-OAAO 6ES7 334-OCIOi-OAAOPress Fl to get Help.ST-300 signal aodules f 恒中 J，/1图3-2硬件编辑画面如图3-3所示为程序的编辑窗口，在此窗口中可以使用FBD、STL、LAD语言进行 程序的编写。ft=Cdl七|秀圜)|母|?B-_a qzdxyj名称潮：.g计算机计算机计算机 II!变量管理!变量告理变量管理1一占结构变量U 朝IiA图形编辑器火图形编辑器；”三|采军札3菜单和工具栏f:a报警记录:丸本B录 1SL报僦解:北全局脚本M报警记录 加录 国报表编辑器；蠢双库元全局脚本:空文本分配器群文本库；的用户管理器都文本器1 ri交叉索引衲用户肯理器L力速在线更改壬交叉素引1 3冗余为力曦谈M改1用户归档q冗余i.9时间同步用户归档=23 Then di.Write 1 Else di.Write 0 End If If a.Value=48 Then zhong.Write 1 Else zhong.Write 0 End If If a.Value=75 Then gao.Write 1 Else gao.Write 0 End If If a.Value=0 Then kong.Write 1 Else kong.Write 0 End If End Function菖项.目标I代II确定 取消图4-12进排水画面VB动作对话框在对话框中输入以下程序:Function Visible_Trigger(Byval Item)Dim a,b,cDim gao,zhong,di,kongSet a=HMIRuntime.Tags(njinshuifan)Set b=HMIRuntime.Tags(npaishuifan)Set c=HMIRuntime.Tags(nshuiwein)Set gao=HMIRuntime.Tags(ngaoshuiweikaiguann)Set zhong=HMIRuntime.Tags(nzhongshuiweikaiguann)Set di=HMIRuntime.Tags(ndishuiweikaiguann)Set kong=HMIRuntime.Tags(nkongshuiweikaiguann)a.Readb.Readc.ReadIf c.Value=23 Thendi.Write 1Elsedi.Write 0End If32常熟理工学院毕业设计（论文）If c.Value=48 Thenzhong.Write 1Elsezhong.Write 0End IfIf c.Value=75 Thengao.Write 1Elsegao.Write 0End IfIf c.Value=0 Thenkong.Write 1Elsekong.Write 0End IfIf a.value=l And c.Value0 Thenc.Value=c.Value-2End Ifc.WriteEnd Function这段VB程序就是先使变量shuiwei”以触发器1秒为周期进行数值变化。当“jinshuifa”值为1时，“shuiwei”的值以每秒2的速度增加；当paishuifa”值为1时，“shuiwei”的值以每秒2的速度减少，即对进排水的模拟。其它部分的意思是对变量shuiwei”的值进行判定，从而对几个水位开关进行控制，即对液 位传感器的模拟。当shuiwei”等于0时，空水位开关打开；shuiwei”大于等于23时，低 水位开关打开；shuiwei”大于等于48时，中水位开关打开；shuiwei”大于等于75时，高 水位开关打开。进排水画面中除此之外并没有复杂的组态，故不再详细讲解。33常熟理工学院毕业设计（论文）电机运行画面中为了体现电机的正反转情况，采用了“状态显示”控件。通过使同 一张风扇的三张不同角度的图片不断变换来达到旋转的效果。打开“状态显示”控件的 属性，点击“状态”，跳出如图4-13所示的界面。在“基本画面”中按顺序输入三张图片 的名称，使“当前状态”直接连接变量xuanzhuan”，触发器设为有变化时。这样组态是 使用变量xuanzhuan”的值对应控制图片，当xuanzhuan”的值为1时，显示图片1,以此类推。属性事件E状态呈小属性当前状态基准画面参考基本透明低色 基本画面透明颜色打开 闪烁画面闪烁画面参考闪烁画面逶明颜色 闪烁画面透明颜色打开闪烁画面频率 激活闪烁画面静态动态 更.D.1 曾xuanz有变化JX是 O 否 Q 图4-13状态显示属性界面变量xuanzhuan值的变化采用了 C动作的组态方式，右击画面，同样打开“显 示”添加C动作，在跳出的C动作对话框中输入以下程序：int a,b,c,d;a=GetTagBit(nDINln);/Return-Type:BOOLb=GetTagBit(nDIN2n);/Return-Type:BOOLc=GetTagBit(nDIN3n);/Return-Type:BOOLd=a+b*10+c*100;if(d=l|d=ll|d=101|d=lll)c=GetTagWord(nxuanzhuann);/Return-Type:WORDif(c2)c=0;SetTagFloat(nxuanzhuann,c+1);/Return-Type:BOOLif(d=10|d=100|d=110)c=GetTagWord(nxuanzhuann);/Return-Type:WORDif(c2)c=4;SetTagFloat(nxuanzhuann,c-1);/Return-Type:BOOLreturn 1;34常熟理工学院毕业设计（论文）这段C语言程序就是使用PLC输出的DINI、DIN2、DIN3组成的二进制编码进行解 码，对应变频器的设置，分别控制画面的正反转。（由于受到WinCC软件限制，旋转速 度很慢且变化很不明显，故不使用该方式直接体现旋转速度）当PLC输出信号表示正转 时，变量xuanzhuan”每250毫秒以1-2-3的顺序变化，翻转同理。为了体现电机转速的变化，使用了将一个静态文本的“文本”属性进行组态，对应 显示电机转动的不同频率，组态的方式与上述的方式类似，故不详细讲解。5.系统调试与运行监控5.1 系统调试为了能使设计的系统更加稳定，达到最优的效果，对于设计的系统调试是不可或缺 的环节。为了更好地调试程序，采取先在实验室进行实际的调试。首先要进行的是下位机PLC的调试，使用的硬件有西门子S7300系列PLC、MM440 变频器、三相异步电机、按钮模块以及PC机。将硬件按照设计所需的方式用导线连接起 来，用MPI通信方式将PC机中的PLC程序下载入PLC中（载入时需将PLC的“RUN/STOP”开关打到“STOP”状态，在载入运行前，将开关打到“RUN”状态）。如 图5-1为硬件实物图。35常熟理工学院毕业设计(论文)图5-1硬件模块的实物图通过一方面观察PLC的输出点与程序是否对应，另一方面观察硬件模块是否正确动 作。进行多次调试并加以修改。最终完成对PLC程序的检测和调试。5.2 运行监控本设计中PLC与WinCC的连接方式采用的是单个计算机内仿真连接，通信方式为 MPL打开WinCC中“变量管理，右击“MPI”打开“系统参数”，如图5-2所示在“单位”界面中找到“逻辑设备名称(D)”，将其改为“PLCSIM.MPI.1，这样就完成了 PLC对 WinCC的连接。36常熟理工学院毕业设计（论文）系统参数-MPI图5-2 MPI系统参数界面完成通信设置后，打开PLCSIM并下载好工程，同时WinCC激活画面，完成后就可 以在WinCC画面中进行运行监控。如图5-3所示为运行监控时的进排水画面，进排水时，画面中的水位会自动变化并启 动水位开关。图5-3进排水画面运行截图如图5-4所示为运行监控时的电机运行画面，点击运行时，能正确显示电机的运行状 态和转速。37常熟理工学院毕业设计（论文）显示界面全自动自助洗衣机界面电机运行画面电机转速:运行状态:I时间II进水I 1排水I|浸泡|Q|漂洗|脱水|O|完成指示|辛X画面切换进排水画面图5-4电机运行画面运行截图通过反复运行监控，程序画面运行流畅，能对变化做出正确动作，并无错误。38常熟理工学院毕业设计（论文）6.结语本课题设计的PLC全自动自助洗衣机在使用时，用户只需再放入衣物后投币、按下 启动按钮，系统会自动根据投币金额选择对应的洗衣模式，大大减少了操作量，即使老 年人也能轻松操作。洗衣机采用了 PLC作为控制系统，提高了使用寿命，减少了环境对 于系统的影响，运行速度快；即使故障后，由于使用PLC控制系统，维修也会十分方便。本次设计完成的主要工作有：1、系统整体设计方案；2、硬件的电路设计及PLC程序的编写；3、人机界面WinCC软件的监控。通过本次设计，使我真正将理论和实践结合在了一起，将我在大学中学习到的知识 运用到了实际的研究中，这也是我检验自己4年学习成果的一次测试。在设计过程中，我也是遇到了不少困难，但是通过老师同学的帮助以及自己的不懈努力，最后都一一解 决了这些难题。这次课题的设计对我有着很大的影响，我认识到了自己的不足，当然也 更加清楚了自己的强项，希望在将来的学习生活中能够扬长避短，更加完善自己，成为 一个优秀的电气工程方面的优秀人才。39常熟理工学院毕业设计(论文)参考文献1刘伟光.PLC在电气自动化系统中的应用与发展J.黑龙江科技信息，2011,19:49-492章乐.基于Kingview技术的智能楼宇自控系统J.软件导刊，2012,11(2):46-483朱玉宾，余亮，贾明等.变频器的故障处理实例及使用中的注意事项J.硅谷，2011,18期：126-1264程站立，陈维荣等.分布式发电中燃料电池并网的建模及其仿真J.电力系统及其自动化学报，2011,23(6):51-565陶文华.PLC在太阳能光伏发电中的应用赤子，2012,8期：200-2006王飞雪.可编程逻辑控制器(PLC)的发展趋势与应用J.科技创新导报，2010,(30):15-167韩服善，张石平.全自动洗衣机PC控制系统设计J.家用电器，2002,6期：33-338刘福伟.全自动洗衣机的技术革新J.新建设：现代业务上旬刊,2012,9期：21-229蒋金周.全自动洗衣机的PC智能控制J.机电一体化，2004,1(X5):83-8510吴锦锋.PLC控制系统在全自动洗衣机中的应用J.科教创新，2010,1期11陈继飞.单片机在全自动洗衣机中应用J.家用电器科技，2000,03期：48-5012王亚欣.全自动洗衣机的PLC控制J.科技广场，2008,03期：212-21413曾璐,李明.基于AT89c52单片机的洗衣机智能控制系统J.电子技术，2006,11期：67-6914史春雷.洗衣机自动控制系统的设计J.科技创新导报，2010,25期：14-1415梁小布.可编程控制器M.中国水利水电出版社，2004.816马宁，孔红.S7-300PLC和MM440变频器的原理与应用M.北京：机械工业出版社，2006.817张宏林.PLC应用开发技术与工程实践M.第2版.北京：人民邮电出版社，2008.718白娟娟，郭军.PLC技术应用M.北京：北京理工大学出版社，2010.719李迅.可编程控制器PLC实训M.北京：北京理工大学出版社，2011.820杜逸鸣.智能电器及应用M.北京：中国电力出版社，2010.121陈清彬.PLC实用制作快速上手M.北京：电子工业出版社，2012.122殷庆纵，李洪群.可编程控制器原理与实践(三菱FX2N系列)M.北京：清华大学出版社，2010.323廖常初.FX系列PLC编程及应用M.北京：机械工业出版社，2005.424史国生.电气控制与可编程控制器技术M.第三版.北京：化学工业出版社，2010.540常熟理工学院毕业设计（论文）程序清单:附录41常熟理工学院毕业设计（论文）M5.3T卜4.3快速洗设S.ODT-S QS5TO2OM-1V BIT20 Q0.7完创旨示-（S）-1-W1000.7 BCD垸曲旨示一RMOVEEN ENOMflO-INfshijian OUT-tshijian42常熟理工学院毕业设计（论文）M5.3H414.4轻柔洗设 置.T21Q0.714.5标准洗设 置.T22Q0.743常熟理工学院毕业设计（论文）M5.3 _I I_DIVEN ENOINI OUTIN2DIVEN ENOINI OUTIN21 1fshijian#shijian-6 fshijian-tshijianfshijian fshijian-10-fshiveifshivei-10-fshijian tshijian-MW9-fshivei-fshiwei-MW9fgerei-fgeweiMUL EN ENOINI OUTIN2SUBJ EN ENOINI OUTIN244常熟理工学院毕业设计（论文）TC保隹洗/快速洗暂停Ml.1 定B寸 1 Ml.3T I-1 I_I/FMl.2MO.3T/一Ml.2 101 17 标准洗/快速洗反转 定时 L_(sd)_|S5T4S45常熟理工学院毕业设计（论文）46常熟理工学院毕业设计（论文）47常熟理工学院毕业设计（论文）M2.2T13“漂洗脱水 正转定时.-I I12.344-M0.5H/1-M2.2T)-I14.6“低水位开 M2.2 关“T I I H14.7中水位开 关.I 115.0“高水位开 关.4.3，快速洗设 置，I I4.4轻柔洗设 er 114.5标准洗设 置.M2.4T/1M2.34)ITVM2.313.-MM2.4M2.40IT14“漂洗洗涤 定时(SD)|S5T#15s48常熟理工学院毕业设计（论文）T15漂洗正转 定时“M2.5M2.6)-IT16漂洗暂停定时1SD)一|S5T#2sM3.1 _I I_1 1T3.标准洗/轻柔洗洗涤定时_I I_LT4快速洗洗 涤定时._1 1_C#3-ClS_CDMO.4CD QT)1CV CV_BCDS PVR49常熟理工学院毕业设计（论文）50常熟理工学院毕业设计（论文）Q0.0M0.0 _I I_“进水阀_ _IL L)M2.21 1M0.2_I I_Q0.3_ _IL LM2.4_I I_1 1Q1.0M1.0DINI_I I_ _ _I1 11)Ml.4 _I I_LM2.5 _I I_1 1QO.5脱水_I I_1 1Ml.2 _I I_Q1.1“DIN2 _(_I1 1Ml.4 _I I_LM2.