当PLC遇上滚筒：聊聊洗衣机控制系统的硬核操作

基于S7-200 PLC组态王组态和触摸屏的洗衣机控制系统的设计 熟悉工业电气控制系统的组成熟悉PLC系统的设计。 全自动洗衣机能够根据衣物的质地、数量及脏污程度 来实现标准洗涤、柔顺洗涤等多功能模式。 各个功能 模式均包括洗涤、漂洗、排水、脱水等过程各个 过程的时间设定都与不同模式有关并且同时能够分 过程单独执行。 编制系统梯形图控制程序利用组态 王软件进行仿真或作出实物。 重点问题PLC的选型如何判断模式的自动选择 如何判断衣服的数量和脏污程度。 摘要I ABSTRACTII 1 引言- 1 - 1.1设计目的和意义- 1 - 1.2主要设计内容- 1 - 2 总体设计- 2 - 2.1设计要求- 2 - 2.2方案设计- 2 - 3 硬件设计- 4 - 3.1 PLC选择- 4 - 3.2 主电路设计- 4 - 3.3 控制电路设计- 5 - 3.4 PLC输入和输出分配- 6 - 3.5 PLC输入和输出接线图- 7 - 4 软件设计- 9 - 4.1 控制流程图- 9 - 4.2 PLC内部使用地址- 10 - 4.3 梯形图程序- 13 - 4.3.1 主程序- 13 - 4.3.2 参数设定子程序- 19 - 4.3.3 自动动作步骤子程序- 29 - 4.3.4 参数选择子程序- 43 - 4.3.5 衣量判断子程序- 44 - 4.3.6 衣质判断子程序- 47 - 4.3.7 脏污判断子程序- 51 - 4.3.8 模式选择子程序- 53 - 4.4 语句表程序- 56 - 5 组态设计- 86 - 5.1 通讯定义- 86 - 5.2 变量定义- 87 - 5.3 组态画面- 88 - 5.4 命令语言- 91 - 6 调试和仿真测试- 106 - 6.1 调试- 106 - 6.2 PLC仿真测试- 106 - 6.3 组态仿真测试- 108 - 7结束语- 116 - 参考文献- 117 - 致谢- 118 - 附录一 电气图纸- 119 -洗衣机这玩意儿家家都有但要把它的控制系统玩明白可不容易。这次咱们用西门子S7-200 PLC搭个全自动洗衣机控制平台重点聊聊怎么让机器自动判断衣服数量和脏污程度——这事儿听着玄乎其实硬件软件配合起来还真有门道。一、硬件选型那些事儿选PLC就跟配电脑似的得看需求下菜碟。S7-224XP这款自带两路模拟量输入/输出正好用来接浊度传感器和电流检测模块。数字量I/O点方面16进/16出的配置足够控制电机正反转、排水阀、水位开关这些外围设备。基于S7-200 PLC组态王组态和触摸屏的洗衣机控制系统的设计 熟悉工业电气控制系统的组成熟悉PLC系统的设计。 全自动洗衣机能够根据衣物的质地、数量及脏污程度 来实现标准洗涤、柔顺洗涤等多功能模式。 各个功能 模式均包括洗涤、漂洗、排水、脱水等过程各个 过程的时间设定都与不同模式有关并且同时能够分 过程单独执行。 编制系统梯形图控制程序利用组态 王软件进行仿真或作出实物。 重点问题PLC的选型如何判断模式的自动选择 如何判断衣服的数量和脏污程度。 摘要I ABSTRACTII 1 引言- 1 - 1.1设计目的和意义- 1 - 1.2主要设计内容- 1 - 2 总体设计- 2 - 2.1设计要求- 2 - 2.2方案设计- 2 - 3 硬件设计- 4 - 3.1 PLC选择- 4 - 3.2 主电路设计- 4 - 3.3 控制电路设计- 5 - 3.4 PLC输入和输出分配- 6 - 3.5 PLC输入和输出接线图- 7 - 4 软件设计- 9 - 4.1 控制流程图- 9 - 4.2 PLC内部使用地址- 10 - 4.3 梯形图程序- 13 - 4.3.1 主程序- 13 - 4.3.2 参数设定子程序- 19 - 4.3.3 自动动作步骤子程序- 29 - 4.3.4 参数选择子程序- 43 - 4.3.5 衣量判断子程序- 44 - 4.3.6 衣质判断子程序- 47 - 4.3.7 脏污判断子程序- 51 - 4.3.8 模式选择子程序- 53 - 4.4 语句表程序- 56 - 5 组态设计- 86 - 5.1 通讯定义- 86 - 5.2 变量定义- 87 - 5.3 组态画面- 88 - 5.4 命令语言- 91 - 6 调试和仿真测试- 106 - 6.1 调试- 106 - 6.2 PLC仿真测试- 106 - 6.3 组态仿真测试- 108 - 7结束语- 116 - 参考文献- 117 - 致谢- 118 - 附录一 电气图纸- 119 -电机电流检测是个关键点这里用了个取巧的办法——在电机启动阶段通过电流互感器采样把模拟量信号送到PLC的AIW0通道。具体接线时要注意信号隔离别让强电把PLC模块烧了。// 电机电流检测程序段 LD SM0.0 MOVW AIW0, VW100 // 读取电流原始值 -I 6400, VW100 // 减去零点偏移 MOVW VW100, VW102 // 当前电流值暂存这段梯形图完成了电流信号的基础处理VW102里存的就是实际电流值。当负载增加时电机电流会明显上升这个变化量就是我们判断衣物重量的依据。二、玄学传感器与硬核算法衣物量判断可不是靠猜。实践中发现空载时电机启动电流约0.8A每增加1kg衣物电流上升约0.3A。程序里设了三个阈值// 衣量分级判断 LDW VW102, 1200 // 1200对应1.2A O V0.0 M0.0 // 轻量标记 LDW VW102, 1500 O V0.1 M0.1 // 标准量标记 LDW VW102, 1800 O V0.2 M0.2 // 超重标记脏污检测更有意思。浊度传感器输出的4-20mA信号接入AIW2但直接读数会受水温影响。解决办法是动态校准——在进水阶段先取清水基准值// 浊度基准采样 LD I0.3 // 进水完成信号 MOVW AIW2, VW200 // 存入清水基准正式洗涤时每5分钟做一次差值比较SUBW AIW2, VW200, VW202 // 当前浊度差值 MOVW VW202, VW204 // 脏污程度参数三、模式选择的决策树把上面这些参数喂给模式选择子程序整个系统的智能程度就体现出来了。程序里用了个类决策树结构// 模式选择核心逻辑 LD M0.0 // 轻量衣物 AW VW204, 300 // 低脏污 Q1.0 // 启动轻柔模式 LD M0.1 AW VW204, 600 Q1.1 // 强力去污模式 LD M0.2 O VW204800 Q1.2 // 特殊护理模式这里有个设计细节当检测到超重负载时即便脏污程度不高也会触发特殊护理流程防止电机过载。四、组态王上的面子工程控制系统的脸面得靠组态王撑着。触摸屏上做了三组关键控件动态水位显示用填充动画绑定VW300变量实时曲线同时显示设定电流和实际电流模式状态灯用多态图素关联Q1.0-Q1.2通讯配置里有个坑要注意——S7-200的PPI通讯速率得降到9.6kbps以下否则组态王容易丢包。变量字典里把V区地址直接映射成组态变量省去了中间转换的麻烦。// 启动按钮命令语言 if(\\本站点\启动按钮 1){ \\本站点\PLC_WriteBit(M1.0,1); Delay(100); \\本站点\启动按钮 0; }五、调试中的血泪史仿真阶段遇到过灵异事件脱水流程总是提前启动。后来发现是T37定时器的时基单位搞错了——本应用100ms时基结果手滑选成了10ms。改完后的定时器配置// 正确的脱水定时 TON T37, 300 // 300*100ms30秒组态联调时还发现个隐蔽问题触摸屏频繁操作会导致PLC程序扫描周期波动。解决办法是在OB1里加了看门狗指令LD SM0.0 WDR // 每次循环触发看门狗六、说点人话总结这套系统真正跑起来后最大的惊喜是衣量判断准确率能达到85%以上。当然也有翻车的时候——有次塞了条吸水浴巾系统误判为超重模式结果多耗了半小时。看来在模糊控制算法上还有优化空间。搞工控的都知道现场调试永远比理论设计复杂十倍。下次如果再迭代打算加入振动传感器来辅助判断负载平衡也许能让脱水流程更稳当。说到底让洗衣机变聪明这事儿还真是个跨硬件、软件、算法的综合工程。