毕业设计（论文）PLC全自动煮饭机的控制系统设计.doc

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1、摘要全自动煮饭机的控制系统是由PLC设计的，它能根据使用者需要设定控制量的。可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。如今，PLC在我国各个工业领域中的应用越来越广泛。在就业竞争日趋激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研究技术人员必须掌握的一门专业技术。本文主要应用PLC技术设计出一套全自动煮饭机。它轻松的解决了人们在日常生活中遇到的诸如加工米饭时间长，不能离开人等等难题。本论文公分五章。第

2、一章是绪论，简要介绍可编程控制的和PLC的控制系统的基础知识。第二章介绍全自动煮饭机控制系统的选型和资源配置。第三章介绍全自动煮饭机控制系统程序设计和调试。第四章介绍全自动煮饭机控制系统程序。关键词全自动煮饭机，可编程控制器，s7-200 ABSTRACT The control system of the full-automatic cooking machine is designed by PLC , it can follow users demand and establish the controlling amount. The programmable controller

3、is developed on the development foundation of computer technology, communication and relay control technology, have already applied to each filed of industrial control extensively now. It regards microprocessor as the core, carries on logic control, timing, counting and arithmetic operation, etc. Wi

4、th the procedure written, and it is through figure amount and inputs of analog quanlity / fail it if coming out, for mechanical equipment or production process. Nowadays, PLC two more and more extensive in our country each industry application of the controlled field. Today, employment is fierce day

5、 by day in competition, grasp PLC design and application to engaged in industrial control research a professional technique that technical staff must kown. This text mainly employs PLC technology to design a set of full automatic cooking machines. For example what its relaxed settlement people met i

6、n daily life processes the time of rice long, can leave difficult problems such as people, etc. This thesis is divided into chapter five together. Chapter one is introduction, the rudimentary knowledges of the control systems of ones that introduce the programmable controller briefly and PLC. Chapte

7、r two introduce PLC selecting type of the control system of the full-automatic cooking machine and resource distribution. Chapter three recommends the control system of the full-automatic cooking machine to design program and debug. Chapter four introduces the control system PLC procedure of the ful

8、l-automatic cooking machine. Keywords Automatically cooking machine, PLC, s7-200 1 概论本章主要介绍可编程控制器（PLC）和PLC控制系统的基础知识，粗略介绍现在工业生产中常用的西门子公司的S7-200型，OMRON C200H 型，松下FPO，FP1，FP2，FP3.，FP e , FP-X等型PLC。以及全自动煮饭机设计背景，包括它的功能介绍。1.1 课题的提出随着生活水平的提高和生活节奏的加快，人们已经很难每天再待在窗户房里烹饪饭食。许多人选择了时尚，方便的西方快餐，但当西方快餐越来越被人们认为是垃圾食品，

9、有害我们的身体健康时，人们又重新关注起营养附加值高的东方食品来。人们很难接受它作为快节奏的主食。这就和人们对中餐的喜爱形成强烈的矛盾。比如你想在中午12:00吃上午饭，那么你就必须在上午11:30前到达家中开始煮饭，显然在这个时间我们大多数上班族还没有下班。那有什么方法可以解决这样的问题呢？随着科技的进步，人们已经生产出电饭煲来烹饪米饭，可其给人们带来的便利是有限的，因为人们始终要在电饭煲加工大米前守在其身边做类似洗米的工作。那我们是否可以生产出一套比电饭煲更加聪敏的机器为我们做出美味的米饭而人们又不必守在其身边呢？通过思考，答案是肯定的。这样的机器，将它叫做全自动煮饭机，它能够充分解决之前提

10、出的中餐加工难问题，使我们不用呆在家里做饭，工作完回家后就能够立刻品尝到可口的米饭。基于PLC技术设计的全自动煮饭机，用定时芯片自动控制启动机器的运行，只要设定好运行时间和加米量，加米、洗米、煮饭、保温等一系列操作都能自动运行。1.2 设计要求根据上面提到的问题，我们要解决的问题就是怎样做到无人参与的情况下将大米做成米饭。根据日常生活中做饭的步骤可以对本设计提出如下设计要求： 定时进行机器启动； 无人参与下进行大米的清洗； 无人参与由洗净到煮饭的传输； 无人参与下进行大米加工为米饭的过程。1.2.1 全自动煮饭机的工作原理 在以前我们做饭时往往要经历这样几个过程： 从储米桶将米取出放入洗米的容

11、器； 反复的将米洗上几次； 将米放入电饭煲或其他加工工具进行加工。这些过程在以前都是不能离开人的参与的，而我设计的这套全自动煮饭机就是要做到将前述几个步骤在编译的程序下自动依次运行，并做到能定时定量，而不需要人的参与。其工作流程示意图如图1.1所示： 开始 大米进入洗米仓 水进入洗米仓 洗米完成 开始煮饭程序先大米后水进入煮米仓 图1.1 全自动煮饭机流程示意图全自动煮饭机排米、进水，搅拌和排水时通过水位开关、电磁排米阀、电磁进水阀和电磁排水阀，配合进行控制，从而实现自动控制的。水位判断开关控制水进入洗米仓的水位；电磁排米阀打开，将米注入；进水时，电磁进水阀打开，将水注入；排水时，电磁排水阀打

12、开，将水排出；洗米时，搅拌电动机启动；煮饭时，煮米仓电源启动。1.2.2 设备控制要求全自动煮饭机不是机械的将1千克的大米加工为3千克的米饭。而是能够通过设置实现大米的定时清洗，加工，并能判断大米某一天的加工量。根据其设计要求，我们设计的控制系统在正常运行下是根据程序一步一步地完成控制要求，但俗话说计划赶不上变化,所以我在正常运行情况下考虑到了非正常状况，我在设计中添加了强制运行程序用来完成用户做非正常动作。下面就是自动煮饭机的正常运行和强制停止的控制要求。 正常运行“正常运行”方式具体控制要求如下：1） 定时将大米从储米仓输送到洗米仓，同时要通过人数选择开关判断进米量，按下“启动”按钮后就开

13、始进米，进米量达到设定量时就要停止进来；2） 进米停止后洗米仓开始进水，当进水达到设定高度时停止进水；3） 进水停止3秒后就要启动一台搅拌机开始搅拌大米即清洗；4） 搅拌机搅拌达到60秒后停止搅拌，之后开始排水；5） 然后再进水，重复2步，如此循环3次；6） 当完成搅拌循环后大米就通过洗米仓与煮米仓的通道将大米送入煮米仓，然后煮米仓开始进水，当水位达到设定高度时停止进水；7） 当进水停止3秒后煮米仓的电源开通，开始煮饭。 强制停止强制停止过程是在全自动煮饭机已经开始启动情况下要求停止即将要进行操作而设计的，因为我们经常会遇到比如人数设定错误，突然不用做饭等等情况。此时自动煮饭机就要执行特殊的操

14、作。“强制停止”方式具体控制要求如下：1） 若按下“停止”按钮烹饪的全过程都要停止，储米仓往洗米仓的输送通道要关闭，进水，排水，搅拌机电源要关上，煮米仓电源要关上。2） 若按下“停止”按钮，洗米仓到煮饭仓的输米通道要打开，因为全自动煮饭机无法判断当人们作出停止行为时正处于什么状态，有可能此时正处于洗米状态，大米还留在洗米仓中，如果不将大米排走将会影响下一次的操作，所以打开洗米仓到煮米仓的输米通道便于大米的取出。1.2.3 控制系统的选择在提出以上控制要求后我们需要选择出合适的控制设备来实现。如果我们采用早期的将接触器、各种继电器、定时器、其他电器及其触头按一定逻辑关系连接的继电接触器控制系统。

15、虽然它机构简单、价格便宜、便于掌握，在一定范围内能满足控制要求，但也存在着设备体积大，动作速度慢，功能少而固定，可靠性差，难于实现较复杂的控制的特点，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，但全自动煮饭机的控制要求有什么改变时，原有的接线盒控制盘就要更换，缺乏通用性和灵活性。再者如果我们采用小型计算机来实现，虽说通用性和灵活性较前者有很大提高，但由于价格高，输入、输出电路不匹配和编程技术复杂等原因，也不适合在本设计中使用。而现在广泛应用于工业控制系统的PLC正是对控制系统的实现的最佳选择。1.3 PLC概述可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已

16、广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。1.3.1 PLC的定义PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）经过四年的调查工作，于1984年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller），并给PC作了如下定义：“PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令，用来执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等

17、功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”以后国际电工委员会（IEC）又先后颁布了PLC标准的草案第一稿，第二稿，并在1987年2月通过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的，它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，并通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，可编程控制及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”总

18、之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编程。1.3.2 PLC的特点高可靠性1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms。3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。4）采用性能优良的开关电源。5）对采用的器件进行严格的筛选。6）良好的自我诊断功能，一旦电源或其他软件、硬件发生异常情况，

19、CPU立即采用有效措施，一防止故障扩大。丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流，脉冲或电位；强电或弱电等，有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关;接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 采用模块化结构为了适应各种各业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可

20、根据用户的需要自行组合。 编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行，使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。1.3.3 常用PLC介绍西门子S7-200系列可编程控制器介绍：SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各

21、种场合的检测、监测及控制的自动化。强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列产品具有极高的性能/价格比。在以下几方面均有出色的表现：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块。S7-200系列PLC适用于在集散自动化系统中充分发挥极其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。S7-200产品凭借其先进性、成熟性和广泛的适用性在自动化产品中受到广泛的重视，相信此次发布的新产品一定能够满足部分用户的需求，同时在自动化领域中获得更广泛的应用。OMRON C200H

22、可编程控制器介绍：先进的、小型的可编程序控制器，OMRON的可编程序控制器更加小型化。SYSMAC CPMIA的大小仅相当于一个PC卡（对于10点的机型来说），从而使安装体积大幅度减小，同时也进一步节省了控制柜的空间。它不仅具备了以往小型PLC所具备的功能，而且还可连接可编程序终端。为生产现场创造了新的环境。可连接可编程终端，选用通讯适配器以相应的上位Link或高速NTink与PT之间进行高速通讯。有10点至40点多种CPU单元，CPU单元与扩展I/O并用，可完成10点到100点的输入输出要求，并有AC和DC两种电源型号可选择。汇集了各种先进的功能，如高速响应功能、高速计数功能、中断功能，还备

23、有2个模拟量设定。充足的程序容量，具有2048字的用户程序存储器和1024字的数据存储器。编程环境与CQMI及SYSMACA等机种相同。由于原有SYSMAC支持软件及编程器都可继续使用，故而系统的扩展及维护都可简单进行。 松下可编程控制器介绍：包括FPO，FP1，FP2，FP3，FPe, FP-X等系列FP-X特点：超高速处理，浮点数PID运算只有32Ps，基本指令只需0.32Ps，可快速扫描充裕的程序容量达到32K步，注释区域也可以保证；I/O最多300点；通过8位密码和禁止上传功能，有效保护程序；配备USB端口，可与计算机实现简单连接。FPe（晶体管输出，继电器输出）特点：面板式安装型控制

24、器，电源电压24VDC，程序容量2.7K步，运算速度0.9s。FP2、FP3、FP10sh系列（输出类型同上）：最多可控制2048点（使用远程I/O），编程容量大16K，30K步，可扩展到120K步，CPU运行世界最快（1ms/20步，快速起运0.1ms以下）。FPO系列（输出同上）：世界产品体积最小，扫描周期1ms，选择点从10到128点。 三菱FX系列可编程控制器介绍：FX系列可编程控制器是当今国内外最新、最具特色、最具代表性的微型PLC。特点与日本三菱电机公司研发的。在FX中，除基本的指令表编程方式外，还可以采用梯形图编辑及对应机械动作流程进行顺序设计的SFC顺序功能图编程，而且这些编程

25、可互相转换。在FX系列PLC中设置了高数计数器，对来自特定的输入继电器的高频脉冲进行中断处理，扩大了PLC的应用领域。其FX2NPLC还可以采用作为扩展设备的硬件计数器，可获取最高50kHz的高速脉冲。FX系列PLC基于“基本功能、高速处理、便于使用”的研发理念，使其具有数据传送与比较，四则运算与逻辑运算、数据循环与移动等应用指令系统。除此之外，还具有输入输出刷新、中断、高速计数器比较指令、高速脉冲输出等高速处理指令，以及在SFS控制方面，将机械控制的标准动作封装化的状态初始化指令等，使功能大大增加。FX系列PLC在特殊控制方面不但具备模拟量输入输出控制，而且具有定位控制机PID系统控制。在通

26、信方面，能够方便的与PC计算机链接实现数据交换与管理。2 全自动煮饭机控制系统的PLC选型和资源配置本章主要介绍全自动煮饭机控制系统的PLC选型和资源配置，首先根据控制要求判断出所需的外围设备，并判断出最佳的PLC及CPU型号。最后是要做好资源配置工作，并简单的介绍了一下I/O接口。2.1 控制系统构成根据上一节提出的控制要求，能够基本判断出全自动煮饭机所需的外围设备。在这个设计中我们的最终想法是在无人参与的情况下完成变大米为米饭的课程，所以我们能提前想象到设计中应该用到的元器件等等，首先我觉得必须要有一个储米的容器，因为只有这样才能适时地保证大米供应，为了在以后设计中便于理解我将之取名为储米

27、仓，有了储米仓当然要有一个通道，用来完成从储米仓取米。这样才能保证大米的有序进入，而这个通道要完成自动控制就必须设定一个电磁阀。这是其功能及控制要求决定的。又因为我们在日常生活中买的大米都是必须经过清洗才能加工进食的，所以在本设计中也必须有一个能进行清洗的装置，在这个装置中应该包括一个进水通道，一个排水通道和一个搅拌机。为了在以后设计中便于理解我将之取名为洗米仓。当大米在搅拌仓完成清洗工作后，就是要完成大米的烹饪过程。因为现在市面上已经具有了包括模糊控制理论在内的米加工工具，如电饭煲，所以本设计只需在设计中镶嵌一个类似煮饭装置即可。当然在设计中必须涉及到对其的控制。普通电饭煲的结构：普通电饭煲

28、主要由发热盘、限温器、保温开关、杠杆开关、限流电阻、指示灯、插座等组成。 1、发热盘：这是电饭煲的主要发热元件。这是一个内嵌电发热管的铝合金圆盘，内锅就放在它上面，取下内锅就可以看见。 2、限温器：又叫磁钢。它的内部装有一个永久磁环和一个弹簧，可以按动，位置在发热盘的中央。煮饭时，按下煮饭开关时，靠磁钢的吸力带动杠杆开关使电源触点保持接通，当煮米饭时，锅底的温度不断升高，永久磁环的吸力随温度的升高而减弱，当内锅里的水被蒸发掉，锅底的温度达到1032C时，磁环的吸力小于其上的弹簧的弹力，限温器被弹簧顶下，带动杠杆开关，切断电源。 3、保温开关：又称恒温器。它是由一个弹簧片、一对常闭触点、一对常开

29、触点、一个双金属片组成。煮饭时，锅内温度升高，由于构成双金属片的两片金属片的热伸缩率不同，结果使双金属片向上弯曲。当温度达到80C以上时，在向上弯曲的双金属片推动下，弹簧片带动常开与常闭触点进行转换，从而切断发热管的电源，停止加热。当锅内温度下降到80C以下时，双金属片逐渐冷却复原，常开与常闭触点再次转换，接通发热管电源，进行加热。如此反复，即达到保温效果。 4、杠杆开关：该开关完全是机械结构，有一个常开触点。煮饭时，按下此开关，给发热管接通电源，同时给加热指示灯供电使之点亮。饭好时，限温器弹下，带动杠杆开关，使触点断开。此后发热管仅受保温开关控制。 5、限流电阻：外观金黄色或白色为多，大小象

30、3W电阻，按在发热管与电源之间，起着保护发热管的作用。常用的限流电阻为185C 5A或10A（根据电饭煲功率而定）。限流电阻是保护发热管的关键元件，有能用导线代替。 按下开关按键，开关横杆把磁铁向上顶贴着感温软磁。这时，发热线接通，开始加热。当锅内的饭沸腾后，锅内的水就渐渐减少。当水开始蒸干，锅内的温度就由100上升。当升至103时，感温软磁就不受磁铁吸引，开关的杠杆因弹簧的弹力及本身的重力而下降，压使接触点分开，发热线就断电。同时，接通另一保温电路，保持饭的温度在70左右 现在市面上的电饭煲几乎都有保温技术，采用了模糊控制技术，当用电饭煲煮饭时，饭熟后它将自动跳回到保温控制上，不会将饭煮过火

31、。而全自动煮饭机中嵌入了一个电饭煲，可以用PLC控制它的电源。根据控制要求在这套全自动煮饭机的外围设备大概包括：启动按钮，停止按年钮，人数选择按钮，水位判断开关，水位检测设备，电磁排米阀，电磁进/排水阀，搅拌电动机，煮米仓开关。2.1.1 控制系统图控制系统图是在控制要求既定的情况下最直观的观看PLC对外围设备的控制，因为所用的外围设备都要与PLC的I/O接口相连，所以在完成外围设备的选择后，决定PLC就成为最主要的工作了。因为只有在PLC确定的情况下，才有办法完成控制系统的设置。针对不同的PLC有着不同的设计思维方法，由于I/O接口不同有可能还涉及增添各种模块等。现在市面上PLC品种齐全，各

32、个生产厂家更是为自己的产品设计了独特的编程软件。现在市面上比较普遍的PLC产品有西门子公司的S7-200系列，OMRON公司的C200H系列，松下FP系列等。西门子公司的S7-200系列PLC，因其具有体积小、运行速度高、功能强等特点，所以我在本设计中采用了西门子公司的S7-200系列PLC，再根据设计中可能用到的I/O数等参数分析在本设计中最适合的CPU为CPU224。S7-200 CPU224的主要技术指标见下表外形尺寸1205用户程序4096字用户数据2560字用户存储类型EEPROM本机I/O14入/10出扩展模块数量7个模块数字量I/O映像区大小256模拟量I/O映像区大小32入/3

33、2出全自动煮饭机的控制系统图如图2.1所示。水位检测设备水位判断开关人数选择按钮停止按钮启动按钮时钟模块搅拌电动机电磁排水阀电磁排米阀电磁进水阀煮米仓电源开关 2.1.2 PLC框架配置图根据大概的全自动煮饭机的外围设备数及控制要求，再结合经济性来综合考虑，我认为此套设计采用西门子公司的S7-200系列整体式PLC性价比优势最高。首先,S7-200I/O设备齐全并丰富，无须再单独增加另外的电源模块，数字量输入和输出模块。PLC框架配置图如图2.2所示。2.1.3 I/O接口由于CPU模块有14点数字量输入，有10点数字量输出，所以不再需要输入/输出模块，采用I/O分配采用自动分配方式，模块上的

34、输入端子对应的输入地址是10.011.5，输入端子对应的输出地址是Q0.0Q1.1。主要I/O接口有：I/O扩展接口。用于扩展PLC的输入输出点数，它可将主机与I/O扩展单元连接起来。智能I/O接口。这种接口具有独立接口，是PLC主机与外部设备之间的连接电路，为提高抗干扰能力，一般输出接口均有光电隔离电路。来自现场的检测元件信号及指令元件信号经输入接口进入PLC，检测元件指传感器、按钮、寄存器的触点、行程开关等，由这些元件检测工业现场的压力、位置、电流、电压、温度等物理量即为检测元件信号，而指令信号是指操作者在控制台或键盘上发出的信号，有的是交流信号，所以要根据输入信号的类型选择合适的输入接口

35、。由PLC发出的各种控制信号经输出接口去控制和驱动负载，如控制电动机的启动、停止和正反转，控制指示灯的亮和灭，控制电磁阀的开闭、继电器线圈的通断电等。控制负载的输出信号形式不同，所以也要根据输入信号的类型选择合适的输出接口。为了扩展PLC的功能，除了I/O接口外，PLC还配置了其他一些接口端的微处理和控制软件，用于适用和满足复杂控制功能的要求等，如：位置闭环控制模块、PID调节器的闭环控制模块、高速计数模块（其计数品率可达计时千赫以上）等。通信接口。用于将PLC与计算机、打印机等外部设备相连，也可以构成集散型控制系统或局域网。A/D和/A接口。由于CPU只能处理数字信号，当输入输出信号为模拟量

36、时，则需要A/D和D/A接口进行信号转换。 PLC各功能模块的选用，应根据系统控制的需要进行合理的配置。2.2 模块功能概述CPU模块采用西门子的CPU-224（AC/DC/继电器）模块，本来224型CPU最大可连接的扩展模块数量是7个，它控制着整个系统按照控制要求有条不紊地运行，同时由于该模块采用220V供电，并且自带14个数字量输入点和10个数字量输出点，完全能满足全自动煮饭机系统的控制要求，所以不需要另外的电源模块、数字量输入和输出模块，但由于本设计中涉及到时间的定时开机。而编程软件不能大幅度实现控制要求，所以我在控制系统中加入了一个时钟模块。 3 全自动煮饭机控制系统程序设计和调试在本

37、章中主要介绍全自动煮饭机的工作流程，这是下一节软件实现的基础，并介绍了西门子公司专为S7-200设计的编程软件STEP7-MICRO/WIN32。3.1 编程软件 编程软件采用西门子公司为其生产的PLC而设计的编程软件STEP7-MICRO/WIN32，它是基于Windows的应用软件，它功能强大，主要为用户开发控制程序用，同时也可实时监控用户程序的执行状态。其操作界面见下图 图STEP7-Micro/WIN32编程软件界面 32程序的流程图 流程图通常叫作逻辑流程图，这是种用逻辑框图表示PLC程序的执行过程，反映输入与输出的关系。这里先画出逻辑流程图，再用梯形图编制PLC程序。 这里有 正常

38、运行和强制 停止两个运行过程，两个工作流程图 1 正常运行流程图 正常运行过程：1） 将进米量通过人数选择按钮设定储米仓排米电磁阀开通时间，按下启动按钮，开始排米，达到设定时间，停止排米；2)洗米仓进米停止3秒后开始进水；当进水达到设定高度时停止进水；3)洗米仓进水停止3秒后开始搅拌大米清洗；4)搅拌达到60秒后停止搅拌,开始排水；5)排水计时60秒后停止排水；6) 然后在进水，重复（2）（4）步，如此循环3次；7） 当完成搅拌过程后大米就通过洗米仓的排米电磁阀将大米送入煮米仓，等3秒后煮米仓开始进水；8） 当煮米仓水位达到设定高度时停止进水；9） 当进水停止3S后煮米仓的电源开，开始煮饭。正

39、常运行流程图如图3.1所示2强制停止流程图强制运行过程：1）若按下“停止”按钮，洗米过程停止，即煮米仓电源，储米仓排米电磁阀，搅拌机，洗米仓排水电磁阀，煮米仓进水电磁阀全部闭合；2）前述过程完成后洗米仓排水阀打开，以便有可能的积水排除设备；3）若按下“停止”按钮，洗米仓排米电磁阀打开，以便大米进入煮米仓，利于将未加工大米取出。 强制停止流程图如图3.2所示。 开始设定人数按启动按钮 洗米仓进米进米时间到停止进米 计时3秒 洗米仓进水水位到设定位停止进水搅拌 洗米仓排水搅拌过程运行3次再进水到设定位煮米仓电源开大米进入煮米仓计时3秒 煮米仓进水水位到设定位停止进水3秒 图3.1 正常运行流程图开

40、始按动停止按钮正常运行搅拌机，进水阀，储米仓排米电磁阀关洗米仓排水、排米阀开结束 3.2.2 程序的构成 此套控制系统的程序由一个主程序和两个子程序组成，主程序要完成正常运行，强制停止情况的判断，人数按钮设置的判断并决定执行下一步哪个程序。两个子程序分别执行全自动煮饭机在不同人数进餐的情况下完成控制要求，他们控制流程完全一样，不同的只是参数设置不同。从而完成不同量的加工工作。在这个程序中带有中断程序，在正常情况下PLC将运行已经设置好的程序和参数（使用于机械一切都工作正常的情况下）。在强制停止情况下将运行强制程序。在这里只做了能设置两种进餐情况的控制系统。而针对多种加工的选择情况能通过软件的设

41、置过程来实现。这就是说这套全自动煮饭机能根据用户需要设计出不同饭量加工选择，而用户需要多少种大米加工量的选择，只需添加多少个子程序即可。因为STEP7-MICRO/WIN32编程软件是在一个设计好的应用软件当中是最多可以镶嵌24个子程序的，所以通过设置子程序的个数是基本能满足不同用户需要的。 3.2.3 程序的下载，安装和调试将各输入/输出端子和实际控制系统中的各种按钮、所需控制的外围设备正确连接，完成硬件的安装。在完成全自动煮饭机的硬件安装后就要进行它的软件设计。这也是这套系统设计的关键部分。在选择用西门子S7-200型PLC情况下，我们自然是选择西门子公司为其生产的PLC而设计的编程软件S

42、TEP7-MICRO/WIN32.应用软件编写后正常工作时程序存放在存储卡中，若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下，运行STEP7-MICRO/WIN32 编程软件，打开全自动煮饭机程序，即可在线调试，也可以用编程器进行调试。 4 全自动煮饭机控制系统PLC程序本章主要介绍全自动煮饭机控制系统资源分配及程序设计。其中涉及到外围设备的选型，外围设备与PLC的连接等。这章是这篇毕业设计一文中的关键章节。 4.1 系统资源分配4.1.1 数字量输入部分在充分完成控制要求的情况下，这套全自动煮饭机的控制系统的输入有启动按钮完成系统的启动操作，停止按钮完成系统进入强制停止状态，人数选择按钮1，人

43、数选择按钮2即饭量的选择，也是程序子程序的选择，洗米仓水位浮球开关，煮米仓水位浮球开关判断进水量。加起来共有7个输入点。4.1.2 数字输出部分在充分完成控制要求的情况下，这套全自动煮饭机的控制系统需要控制的外围设备有储米仓排米电磁阀即储米仓到洗米仓的通道，洗米仓排米电磁阀即洗米仓到煮米饭仓的通道，洗米仓进水电磁阀、洗米仓排水电磁阀、搅拌机电源开关完成搅拌机的启停，煮米仓进水电磁阀、煮米仓电源开关完成煮米仓的开启。此外，由于系统中要完成的这套控制系统就占用8个输出接口。表4.1 输入地址分配输入地址对应的外部设配10.0启动按钮10.1停止按钮10.2人数选择按钮110.3洗米仓水位浮球开关1

44、0.4煮米仓水位浮球开关（低）10.5 煮米仓水位浮球开关（高）10.6人数选择按钮2表4.2 输出地址分配输出地址对应的外部设配Q0.0储米仓排米电磁阀Q0.1洗米仓排米电磁阀Q0.2洗米仓进水电磁阀Q0.3洗米仓排水电磁阀Q0.4搅拌机电源开关Q0.5煮米仓进水电磁阀Q0.6煮米仓电源开关Q0.7时钟模块根据上述I/O划分线我们可以按部就班的将外围设备与各种按钮与PLC的I/O接口连接起来。需要注意的是I/O接口除了要连接外围设备与各种按钮外，还要连接电源，PLC的供电电源是一般市电，也有用24V供电的。对电源稳定度要求不高，一般允许电源电压额度定植在的范围内波动。4.2源程序4.2.1 主程序主程序主要是控制全自动煮饭机的开关和判断调用何个自程序。在本程序中，.M0.0是按下启动按钮的辅助继电器。