毕业设计(论文)基于MCGS及PLC的全自动洗衣机系统设计.doc
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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计(论 文)论文题目: 基于MCGS及PLC的全自动洗衣机系统设计 所属系部: 自动化工程系指导教师: 职称: 讲 师学生姓名: 学号: 086033-11专业: 电气自动化技术西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院毕业设计(论文)任务书题目:基于MCGS及PLC的全自动洗衣机系统设计任务与要求: 全自动洗衣机功能的组态实现;编写完整的脚本控制程序;写出动画连接表达式;编写PLC控制程序;与PLC通信的实现。时间:2011年 2月23日 至2011 年 4月 30 日 共 8周所属系部:自动化工程系 学生姓名: 学 号:086033-11专业: 电气自动化技
2、术指导单位或教研室: 电气自动化教研室指导教师: 职 称: 讲 师西安航空职业技术学院制毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2011.2.23-2011.2.25分析课题2011.2.26-2011.3.1对设计的总体规划,请教知道老师2011.3.2-2011.3.18组态设计画面并调试,出现问题与老师沟通2011.3.19-2011.4.1编写PLC控制程序并调试。与老师讨论确定程序2011.4.2-2011.4.15在老师指导下,规范格式,撰写论文2011.4.16-2011.4.30修改论文并上交教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 摘 要
3、随着社会经济的发展和科学技术水平的提高,家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业,经过几年的平稳发展,国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。纵观洗衣机市场,高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。 尽管洗衣机有了很大发展,但消费者的需求不断提高。为使洗对衣机的操作更方便、更人性化,本论文就怎样利用MCGS来仿真并通过PLC控制全自动洗衣机进行了调查,对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究,实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能。关键词: PLC ; 全自动洗衣机 ; 控制
4、AbstractAlong with the social economy development and the science and technology level enhancement, the family electric appliance entire automation becomes the inevitable development tendency. Entire automatic washer production enormous convenience peoples life. The washer is the domestic electrical
5、 appliances industry does not only hit the profession which the price fights, passes through several year steady development, the domestically produced washer regardless of in quality or in function all with world leading horizontal synchronization. Looks over the washer market, the highly effective
6、 energy conservation, the province water, the province electricity, the environmental protection washer continuously occupy the dominant position in the market.In spite of the washing machine has been developed, consumers demand constant increase. for washing to the operation of more convenient and
7、humanized, this paper is how to use mcgs for simulation and plc control automatic washing machine, a survey to which the design of software, hardware design issue analysis and research, the automatic washing machine of the normal operation and forced to stop functionKey word: PLC ; entire automatic
8、washer ; control目录1绪论42 全自动洗衣机的工作原理及控制要求52.1整体系统介绍及原理52.2 全自动洗衣机的控制要求52.2.1 正常运行52.2.2 强制停止63全自动洗衣机的MCGS组态软件控制73.1 MCGS组态软件概述73.1.1 认识MCGS组态软件73.1.2 MCGS组态软件的系统构成73.2 全自动洗衣机工程及动画设计93.2.1 建立工程93.2.2 画面设计及动画连接103.3 全自动洗衣机的数据处理及相关曲线163.3.1 报警显示与数据163.3.2 历史报表与实时报表213.4编写控制流程283.4.1 新增策略283.4.2 编辑脚本程序29
9、4 全自动洗衣机控制系统PLC程序设计314.1全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置314.1.1 CPU功能与结构的选择314.1.2通讯方式324.2 全自动洗衣机PLC的硬件系统324.2.1 全自动洗衣机的硬件介绍324.2.2 硬件接线图334.3 全自动洗衣机的PLC的软件系统344.3.1控制系统程序流程图344.3.2 I/O地址分配表364.3.3 全自动洗衣机的PLC程序375 MCGS与PLC的连接与调试415.1概述415.2 西门子S7-200在线连接与调试42结束语46谢辞47参考文献481绪论现代科学技术的飞速发展,改变了世界,也改变了人类的生活。作为新世纪
10、的大学生,应该站在时代发展的前列掌握现代科学技术知识调整自己的知识结构和能力结构,以适应社会发展的要求.新世纪需要具有丰富的现代科学知识,能够独立解决面临的任务,充满活力,有创新意识的新型人才。洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电,已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。在工业生产中的应用也十分广泛,本课题在于自动控制洗衣机的研究,自动控制用洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣物。自动控制用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域,满足大容量的洗衣要求。但是传统的基于半手动的控制,已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需要更
11、好地满足人们的需求,必须借助于自动化技术的发展。而随着PLC技术的发展,用PLC作为控制器,就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求,并且控制方式灵活多样,控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机,又正在向智能化洗衣机方向发展。洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业,经过几年的平稳发展,国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。纵观省会的洗衣机市场,高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。本次毕业设计是利用欧姆龙C系列P型机PLC对洗衣机进行全自动控制,掌握STEP7-Micro/KIN
12、GVIEW组态王的组态理论和组态方法,制作整个洗衣过程监控界面,对电动机及其他设备进行实时监控。在实现以上全部功能的前提下,再对监控界面的控制功能作进一步研究,监控界面的控制功能就是不在现场的情况下,对现场的设备进行控制。最后,在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学,在此表示衷心的感谢。由于在设计过程中存在许多不足,希望老师指正。2 全自动洗衣机的工作原理及控制要求2.1整体系统介绍及原理洗衣机的工作流程由进水,洗衣,排水和脱水四个过程组成。在半自动洗衣机中,这四个过程分别用相应的按扭开关来控制。全自动洗衣机中,这四个过程可做到全自动依次运行,直至洗衣结束。洗衣机的工作流程示意图见图2-
13、1。 图2-1洗衣机的工作流程示意图自动洗衣机的进水,洗衣,排水,脱水是通过水位开关,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,水位开关用来控制进水到洗衣机内高低水位,电磁进水阀起着通断水源的作用。进水时,电磁进水阀打开,将水注入,排水时,电磁排水阀打开,将水排出,洗衣时,洗涤电动机启动,脱水时,脱水桶启动。2.2 全自动洗衣机的控制要求 全自动洗衣机控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。2.2.1 正常运行“正常运行”方式具体控制要求如下:(1)按下启动按扭;(2)开始进水直到水满(即水位达到高水位)时停止进水进水停止2s后开始洗衣;(3)洗衣时,正转3
14、0s,停2s,然后反转30s,停2s;(4)如此循环共5次,总共320s后开始排水,水位下降到低水位时开始脱水30s;(5)然后再进水,重复(2)(4)步,如此循环共2次;(6)洗衣过程完成,报警3s并自动停机。2.2.2 强制停止“强制停止”方式具体控制要求如下:(1)若按下“停止”按扭,洗衣过程停止,即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合;(2)可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水并报警。 3全自动洗衣机的MCGS组态软件控制3.1 MCGS组态软件概述3.1.1 认识MCGS组态软件MCGS(Monitor and Control Generated Syste
15、m)是一套基于Windows平台的,用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统,可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统。MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台,能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。使用MCGS,用户无须具备计算机编程的知识,就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定,功能全面,维护量小并且具备专业水准的计算机监控系统的开发工作。MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点,已成功应用于石油化工、钢铁行
16、业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域,经过各种现场的长期实际运行,系统稳定可靠。3.1.2 MCGS组态软件的系统构成(1) MCGS组态软件的整体结构MCGS 5.1软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。如图3-1。组态环境:组态生成应用系统运行环境:解释执行组态结果组态结果数据库 图3-1 MCGS的组成MCGS组态软件(以下简称MCGS)由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立,又紧密相关。MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境,由可执行程序McgsSet.exe支持,其存放于MCGS目录的Pr
17、ogram子目录中。用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后,生成扩展名为.mcg的工程文件,又称为组态结果数据库,其与MCGS 运行环境一起,构成了用户应用系统,统称为“工程” 。MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境,由可执行程序McgsRun.exe支持,其存放于MCGS目录的Program子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。(2)MCGS组态软件五大组成部分MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成,每一部分分别进行组态操作,完成不同的工作,具有不同的特性。如图3-2。主控窗
18、口:是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口,负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括:定义工程的名称,编制工程菜单,设计封面图形,确定自动启动的窗口,设定动画刷新周期,指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。设备窗口:是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备,注册设备驱动程序,定义连接与驱动设备用的数据变量。用户窗口:本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面,诸如:生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。实时数据库:是工程各个部分的数据交换与处理中心,它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。运行策略:本窗口主要完
19、成工程运行流程的控制。包括编写控制程序(ifthen脚本程序),选用各种功能构件,如:数据提取、定时器、配方操作、多媒体输出等。主控窗口设备窗口用户窗口实时数据库运行策略MCGS工控组态软件菜单设计设置工程属性设定存盘结构添加工程设备连接设备变量注册设备驱动创建动画显示设置报警窗口人机交互界面定义数据变量编写控制流程使用功能构件 图3-2 MCGS组态软件五大组成部分3.2 全自动洗衣机工程及动画设计3.2.1 建立工程(1)工程简介如何应用MCGS组态软件完成全自动洗衣的组态过程。应用MCGS组态软件建立一个比较简单的自动洗衣控制系统。本设计工程中涉及到动画制作、控制流程的编写、模拟设备的连
20、接、报警输出、报表曲线显示与打印等多项组态操作。(2)建立MCGS新工程如果已在计算机上安装了“MCGS组态软件”,在Windows桌面上,会有“Mcgs组态环境”与“Mcgs运行环境” 图标。鼠标双击“Mcgs组态环境”图标,进入MCGS组态环境。如图3-3所示。 图3-3 MCGS工作台窗口在菜单“文件”中选择“新建工程”菜单项,如果MCGS安装在D:根目录下,则会在D:MCGSWORK下自动生成新建工程,默认的工程名为新建工程X.MCG(X表示新建工程的顺序号,如:0、1、2等)。如下图3-4所示。 图3-4 工程另存为窗口在菜单“文件”中选择“工程另存为”选项,把新建工程存为:D:MC
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