基于西门子PLC的洗碗机控制系统设计.pdf

1 lI5 似 基于西门子P L C 的洗碗机控制系统设计 The desi gn o f t h e cont r oI s ys t em of t he di s hw ash er bas ed on si em ens PLC 张伏，邱兆美 ，王俊 ，满尊 ZHANG F u ，QI U Z h a o - me i ，V V ANG J u n ，MAN Zu n 河南科技大学 农业工程学院， 洛阳 4 7 1 0 0 3 摘要洗碗机由于其越来越突出的优点，越来越受到研究者的重视。根据洗碗机控制要求，分析了洗 碗机的控制过程，建立洗碗机P L _ C 控制流程，绘制了洗碗机的主电路，分析了P L C 控制程序l／ 0 端口分配情况 ，绘制了P L O 硬件接线图和编制梯形图，并对系统仿真及调试 ，实现了洗碗机 P L C 控制。 关键词洗碗机；P L C 控制；主电路；梯形图；仿真 中图分类号T M3 0 1 ． 2 文献标识码A D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 3 ． 1 0 上 ． 1 0 0 引言 随着生活节奏 的加快 ，人们将 时间更多的用 于工作 ，更加疲于家务劳动 ，特别是面对每次餐 后堆积的碗具 ，感到清洗起来 既脏 又浪费时 间。 随着厨 房的现代化 步伐开始逐 步加快和深入 ，洗 碗机作 为一种家 庭 自动化设备 ，避免 了人工洗碗 的烦恼 ，节约 了时间，将人们从 繁杂的家务劳动 中逐步解放 出来 。尤其 ，对于需要清洗大量餐具 的大型餐饮场所 、学校食堂等地方来说 ，自动洗 碗机的需求显得更加尤为重要n 】 。 根据参考资料 的控制要求 ，建立 了洗碗机 P L C 控制流程，表达出各控制对象的动作顺序，相 互 问的制约关 系。在明确P LC寄存器 空间分配 ， 确定专用寄存器及I ／ O口地址分配的基础上 ，进行 控制 系统的程序设计 通过主电路设计和控制电 路设计 ，进而编 制梯形图，然后对系统仿真 及调 试 ，实现了洗碗机P L C 控制。 1 设计要求 根据参考资料的洗碗机控制要求 】 ，洗碗机 控制方式分为手动与 自动模 式，可通过 自动 与手 动三位开关进行转换。 在手动状态下 将 自动 与手动 三位 开关扳到 手动位置状态下一按动总启动点动按钮一再 按动 文章编号 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 3 1 0 上 - o o 3 1 0 3 设 置的任意点动控制按钮均实现对 电机、电磁 阀 和加热电阻丝的控制 ’。 。 在 自动状态下 将 自动与手动三位开关扳到 自动 位置状 态下，按动 总启动点动按钮一水 箱水 不到规定水位 一进水 电磁 阀开一水箱进水一水箱 水到位一水箱水加温 lJ 9 0 C一在水箱水加温l O mi n 时一喷淋净水加温一水泵电机 1 启动一延时2 s 一水 泵 电机2 启动一延时2 s 一链排电机启动一延时2 s 一 喷淋电磁阀开喷淋 一洗碗结束一先停止水箱加温 和喷淋净水加温一延时2 s 一所有 电动机 、电磁阀 均停一 自动与手动三位开关扳到 中间位置 ” 。 如 出现意外情况 ，按动急停按钮会立即停止 一 切工作 ，打开急停按钮工作将会继续进行。当 任何一台电动机 发生过载 时，出现光报警 ，同时 洗碗机停止工作。 2 电路设计 2 ． 1 主电路设计 根据控制要 求，洗碗机P L C控制电路主电路 设计如图1 所示，图1 中M1 、M2 、M3 分别为水泵 电机 1 、水泵 电机2 、链排电机 ，E H1 、E H2 为水箱 水加热 电阻丝、喷淋水加热 电阻丝。熔断器可实 现对整个主电路或分支电路的短路保护或严重过 载保 护。F R1 、F R 2 、F R3 分别对M1 、M2 、M3 进 收稿日期2 0 1 3 - 0 5 - 2 0 基金项目河南省高校科技创新人才计划项 目 2 0 1 2 HS T I T 0 1 5 ；河南科技大学实验技术开发基金项目 S Y1 2 1 3 0 5 2 作者简介张伏 1 9 7 8一 ，男，河北邢台人，副教授，硕士生导师，博士，主要从事智能化装备技术和自动化研究工作。 第3 5 卷第1 O 期2 0 1 3 - 1 0 上 [ 3 1 l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 参l II8 4 b 行过载保护，电动机过载时，可有效可靠地保护电动 机。K MI K M5 分别为I 1 ～I 接触器的主触点。 图 1 主 电路控制 图 2 ． 2 P L C 控制程序I ／ 0端口分配 根据控制要求，P L C控制程序I ／ O端 口分配如 表1 和表2 所示。 表1 输入端口分配表表 【 3 2 】 第3 5 卷第1 O 期2 0 1 3 -1 0 上 在洗 碗机 的P L C控制 中 ，输 入点 为 l 7 点 ， 输出点为l 0 点，故P L C选用西门子S 7 2 0 0 系列 的 CPU2 2 6 AC／ DC／ RLY 。 2 ． 3 P L C 控制系统 P L C 控制系统接线图如图2 所示。 0 J ． ” f J6 6 6 6 6 o c 9 9 9 o 0 0 0 0 o 0 6 0 ， c1 J l l _ ⋯⋯ “⋯⋯I 7 l】 Q 0 o o o ⋯ o o o ⋯ oo a o o oo o o oo ml n 6 ．0 1 2 3 5 ．5 7 0 1 2 ] ．4 a j 。 。 a 口 】 _ d d d z 。 一 口 日 日 一 * 1 oJ ’ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 『l 、 n H 叵 m_I1 - Ⅷ 图2 P L C 控制系统接线图 3 语句表程序设计 洗碗机 的P LC 控 制系统能 实现 自动模式 和手 动模式，只以 自动模式控制过程为例说明控制过 程 。 自动模式的控制过程 在网格2 中，使S A转 至 自动状态 ，1 0 ． 0 接通 ，网格1 中按下 总启动按钮 S B1 ，M0 ． 3 线圈得电。网格2 中M0 ． 3 常开点闭合， Q1 ． 0 线圈得电，Q1 ． 0 常开点闭合形成 自锁，同时 自动指示灯亮。网格4 中M0 ． 3 常开点闭合，M0 ． 4 线 圈得电，M0 ． 4 常开点闭合 。如 出现意外情况，按 下急停按钮S B 2 ，M0 ． 4 线圈失 电，与M0 ． 4 相关常 开触点复位 。网格5 中M0 ． 4 常开点闭合 ，进水电磁 阀QO ． 5 动作 ，I 1 ． 3 为水位上极限触点 ，当水箱水达 到上极 限时 ，I 1 ． 3 使得进水 电磁 阀Qo ． 5 停止 ，I 1 ． 4 为防止I 1 ． 3 失效而设置的保护开关。网格6 中I 1 ． 3 闭 合 ，启动水箱加热器Q o ． 3 。网格7 中当水箱水加温 到9 0 ℃，I 2 ． 0 温控开关常开触点闭合 ，T 3 7 定时器 开始计时，在水箱水加温1 0 m i n 。网格8 中T 3 7 常开 点闭合 ，Q O ． 4 线 圈得电 ，喷淋加热器开始加热 。 网格9 中T 3 7 常开点 闭合，M0 ． 4 常开点闭合 ，QO ． 0 线圈得 电，水泵 1 电动机启动 ，同时T 3 3 定时器开 始计时 。网格1 O 中T 3 3 定时器达到2 s 后，T 3 3 常开 点闭合，QO ． 1 线圈得电，水泵2 电动机启动 ，同时 T 3 4 定时器开始计时 。网格 1 1 中T 3 4 定时器达到2 s 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 后 ，T 3 4 常开点闭合 ，Q0 ． 2 线圈得电 ，链排电动机 启动 ，同时T 3 5 定时器开始计时 。网格 1 2 中T 3 5 定 时器达到2 s 后，T 3 5 常开 点闭合，Q 0 ． 6 线圈得电， 喷淋电磁 阀打开 ，同时T 3 6 定时器开始计时。当定 时2 s 后，网格 1 中T 3 6 常 闭点打开 ，实现 所有电动 机 、电磁阀均停。 网格1 3 中，当任一台电机发生过载 等故障时， Q0 ． 7 得电，从而使事故报警灯亮，蜂鸣器响，实现 声光报警功能，同时网格1 中Q0 ． 7 常 闭点断开使得 洗碗机停机 。P L C 控制系统的语句表程序如下 网格1 总启停 LD I O． 2 o Q1 ． 0 o Q1 ． 1 AN T3 6 AN Q 0 ． 7 M 0 ． 3 网格2 自动 LD 1 0． O O Q1 ． O AN 1 0 ． 1 A M 0． 3 Q1 ． 0 网格3 手动 LD I O． 1 o Q1 ． 1 AN 1 0． 0 A M 0． 3 Q1 ． 1 网格4 急停 LD M O- 3 AN 1 0． 3 AN 1 0． 2 M 0． 4 网格5 进水电磁阀 L D N Q1 ． 1 AN I 1 ． 3 AN I 1 ． 4 LD 1 0． 4 A N Q1 ． O OLD A M 0． 4 Q0 ． 5 网格6 水箱加温 L D N Q1 ． 1 A I 1 ． 3 AN Q 0 ． 6 LD 1 0． 5 AN Q1 ． 0 OLD A M 0． 4 Q0 ． 3 网格 7 9 0 C延时 1 0 mi n LD M 0． 4 A I 2． 0 TON T3 7． 6 Oo 0 网格8 喷淋净水加温 L D N Q1 ． 1 A T37 AN Q 0 ． 6 LD I O． 6 AN Q1 ． 0 OL D A M 0． 4 Q0 ．4 网格9 水泵I 启停 L D N Q1 ． 1 A T37 LD 1 0． 7 AN Q1 ． 0 0LD A M 0． 4 Q O ． o AN Q1 ． 1 TON T33 ． 2 0 0 网格1 0 ．水泵Ⅱ 启停 L D NQ1 ． 1 A T3 3 LD I 1 ． 0 AN Q1 ． O OLD A M 0． 4 Q 0 ． 1 A N Q1 ． 1 ToN T3 4． 2 0 0 网格 l 1 链排 电机启停 L DNQ1 ． 1 A T3 4 LD I 1 ． 1 A N Q1 ． O OLD A M 0 ． 4 Q 0 ． 2 AN Q1 ． 1 TON T3 5． 20 0 网格l 2 喷水 L D N Q1 ． 1 A T35 LD I 1 ． 2 A N Q1 ． 0 OLD A M O． 4 Q0 ． 6 AN Q1 ． 1 T0N T3 6． 2 0 0 网格l 3 事故报警 LDN I 1 ． 5 ON I 1 ． 6 ON I 1 ． 7 Q 0 ． 7 4 仿真及调试 将上述 的梯 形 图转 为 “ ． a wl ”格式 ，导 入 S 7 2 0 0 仿真软件。通过S 7 2 0 0 仿真软件进行模拟， 对洗碗机的各工序 分析调试 ，采用先 自动再手动 的调试方法，逐步 进行。在调试过程 中，与设计 要求对比，发现 问题 ，认真分析其原因，得 出解 决方案并及时改正。 5 结论 参考 已有 的控 制要 求 ，设 计 了洗 碗机 的 主 电路 ，对 P LC控制 程序I ／ O端 口分配 ，利 用S 7 2 0 0 P L C 设计 了控制 电路，编制了梯形图，利用仿 真软件对梯形图进行了模拟仿真 ，实现了洗碗机 的P L C 控制 。 参考文献 [ 1 】王吴． 基于A T 8 9 C5 2 的洗碗机 自动控制 系统设计[ J 】 ． 电子 设计工程， 2 0 1 2 ， 2 0 2 0 7 7 7 9 ． 【 2 】孙嘉燕， 李保红， 王述洋． 洗碗机现状及实现中国洗碗机普 及新探索[ J ] ． 现代 科学仪器． 2 0 1 2 ， 1 1 3 7 - 1 4 1 ． [ 3 】李庆梅． 基于AT 8 9 C5 1 的 自动洗碗机的控制系统设计 【 J ] ． 机械制造与 自动化． 2 0 1 0 ， 3 9 1 1 6 9 ． 1 7 1 ． 【 4 】李庆梅， 瞿新． 基于P L C的洗碗机的自动控制系统的设计 【 J ] ． 科技 创业家， 2 0 1 2 ， 9 8 0 8 2 ． 【 5 】 吕以全， 张鹏 ． P L C对洗碗 烘干机 的控制 【 J 1 ． 机 电工程技 术， 2 0 0 6 ， 3 5 2 6 0 6 2 ． 【 6 】吕以全， 陈静 ．P L C 在洗碗机控 制系统 中的应用 [ J ] ． 天津理 工大学学报， 2 0 0 8 ， 2 4 3 6 7 ． 6 9 ． 第3 5 卷第1 O 期2 0 1 3 1 0 上 1 3 3 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m