基于MCGS和PLC的全自动洗衣机模拟系统

基于MCGS和PLC的全自动洗衣机模拟系统

基于MCGS和PLC的全自动洗衣机模拟系统

无锡商业职业技术学院

冯志芬

［摘要］本文根据全自动洗衣机的控制过程，利用PLC技术对全自动洗衣机控制系统进行硬件及软件设计，并结合MCGS组态软件，设计全自动洗衣机仿真实验界面。［关键词］MCGSPLC全自动洗衣机

引言

可编程控制器（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，简称ＰＬＣ）是以微处

理器为基础，把计算机技术、

自动化技术和通信技术融为一体的，面向控制过程、面向用户，适应工业环境、操作方便、可靠性高的新一代通用

工业自动装置［１］

，

现已广泛应用于工业控制的各个领域，成为自动化技术的重要组成部分。ＭＣＧＳ（ＭｏｎｉｔｏｒａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＧｅｎｅｒａｔｅｄＳｙｓｔｅｍ）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，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。本文介绍的全自动洗衣机的模拟系统就是结合ＰＬＣ技术和ＭＣＧＳ技术，使学生能更加直观的了解ＰＬＣ的应用及洗衣机的运作过程。

１．基于ＰＬＣ全自动洗衣机的系统总体结构全自动洗衣机的工作过程一般包括启动、进水、洗涤、脱水及排水等，洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀

打开将水由外桶排到机外。

洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别是由高低水位开关进行检测。启动按钮用来启动洗衣机工作。

在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、比较和选择，再经信息线路反馈给洗衣机各控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。其系统总体结构如图１所示。

图１基于ＰＬＣ全自动洗衣机的系统总体结构图

２．基于ＰＬＣ全自动洗衣机系统的硬件设计２．１ＰＬＣ的选型

根据控制系统的需要，我们采用德国西门子公司生产的

Ｓ７－２００ＣＰＵ２２４型的ＰＬＣ，该机器结构紧凑、

功能强，具有很高的性价比，使用简单，通过专门的编程软件ＳＴＥＰ７－Ｍｉｃｒｏ／ＷＩＮ３２创建、测试、仿真和修改ＰＬＣ程序，使用专用电缆进行程序的上传下载。

２．２Ｉ／Ｏ接口配置

表

１

系统的Ｉ／Ｏ接口分配表

输入元件

输出元件输入继输入输出继输出电器元件作用电器元件作用Ｉ０．０ＳＢ０启动按钮Ｑ０．０ＤＣＦ１进水电磁阀Ｉ０．３ＳＱ１高水位开关Ｑ０．１ＫＡ１电机正转控制Ｉ０．４

ＳＱ２

低水位开关

Ｑ０．２ＫＡ２电机反转控制Ｑ０．３ＤＣＦ２排水电磁阀Ｑ０．４ＫＭ３脱水电磁离合器Ｑ０．５Ｓ报警蜂鸣器Ｑ０．６

ＨＬ

初始状态指示灯

根据总体结构可知，系统共有三个输入点和六个输出点，输入输出

设备及Ｉ／Ｏ点分配如表１所示。根据Ｉ／Ｏ接口分配表，

即可完成ＰＬＣ的硬件接线。

３．基于ＰＬＣ全自动洗衣机系统的软件设计

依据全自动洗衣机的运作特点，我们采用状态转移图进行软件设计，状态转移图设计过程分为：任务分解、弄清每个状态的功能、找出每

个状态的转移条件及方向和设置初始状态四个阶段。

根据分析，全自动洗衣机控制系统的状态转移图如图２所示。

图２全自动洗衣机控制系统的状态转移图

４．基于ＭＣＧＳ的全自动洗衣机仿真设计［２］４．１ＭＣＧＳ组态软件的整体结构

ＭＣＧＳ５．１软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。

图３

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。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。

４．２ＭＣＧＳ组态软件设计（１）用户窗口设计

用户窗口主要用于设置工程中人机交互的界面，通过图形库工具箱，设计出全自动洗衣机的模拟动画画面，进行（下转第１１３页）