基于S7-200PLC和MCGS的自动洗衣机模拟控制系统设计与调试

杨青峰

（山东工业职业学院电气工程系山东省淄博市 255000）

摘要本文从PLC 外部接线、I/O 点的分配及PLC程序设计以及触摸屏组态设计等方面详细介绍一种用S7-200PLC和触摸屏控制自动洗衣机的控制系统，并详细分析了程序的控制过程。然后利用MCGS组态完成连接PLC、建立数据库、设计组态监控界面,用计算机进行系统整体模拟和仿真调试。项目结果表明:该系统操作简单、稳定可靠、有友好的人机交互界面，完美解决了PLC控制系统无法实时显示监控的缺陷。本文虽然是一篇有关洗衣机的模拟运行控制，但是本控制模式完全可以应用在人机交互程序控制的多种行业。

关键词：S7-200PLC；自动洗衣机；模拟控制；触摸屏；MCGS组态软件

中图分类号：TM925

Design and debugging of automatic washing machine simulation control system based on S7-200 PLC and MCGS

Yang Qing Feng

（Shandong vocational college of industry Zibo Shandong 255000）

Abstract：In this paper, the control system of automatic washing machine with S7-200PLC and touch screen is introduced in detail from the aspects of PLC external wiring, distribution of I/O points, PLC programming and touch screen configuration design, and the control process of the program is analyzed in detail. Then, MCGS configuration is used to connect PLC, establish database, design configuration monitoring interface, and computer is used to carry on the whole system simulation and simulation debugging. The project results show that the system is simple to operate, stable and reliable, and has a friendly man-machine interaction interface, which perfectly solves the defect that PLC control system cannot display and monitor in real time. Although this paper is a simulation operation control about washing machine, but this control mode can be applied to many industries of man-machine interaction program.

keywords：S7-200PLC, automatic washing machine, Analog control; Touch screen, MCGS configuration software.

0 引言

PLC被广泛应用于各种工业自动控制装置中，TPC7062K触摸屏功能强大，运行可靠，是人机界面中经济实惠的一款，与MCGS 组态软件相结合，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等形式提供实际工程问题的解决方案，在工控自动化领域应用广泛。本文利用S7-200 PLC 实现自动洗衣机的模拟控制，使用TPC7062K 触摸屏及MCGS 组态，实时模拟自动洗衣机的工作控制过程。

1 自动洗衣机模拟控制中的设计与实现

1.1 硬件规划与软件设计

自动洗衣机的进水和排水分别由进水阀和排水阀执行。进水时由PLC控制进水阀打开，注水。排水时控制排水阀打开，排水。洗涤正转、反转由洗涤电动机正、反转实现。脱水时离合器合上后由洗涤电动机带动内桶正反转甩干。

1.1.1 实验模块的面板如图1。

图1实验模块的面板图

1.1.2 总体控制要求

洗衣机按如下顺序工作：启动后洗涤（1 次）→漂洗（2 次）→脱水→触摸屏报警，数码显示洗涤和漂洗的次数。

1.1.3 洗涤

进水→正转3秒，反转3秒，10个循环→排水、甩干4秒。

1.1.4 漂洗

进水→正转3秒，反转3秒，8个循环→排水、甩干4秒。

1.1.5 报警

报警灯亮5秒。

1.1.6 进水

进水阀打开后水面升高，首先液位开关SL2 闭合，然后SL1闭合，SL1闭合后，关闭进水阀。

1.1.7 排水

排水阀打开后水面下降，首先液位开关SL1 断开，然后SL2断开，SL2断开4秒后停止排水；按排水按钮可强制排水。

1.1.8 脱水

脱水4秒后报警。

1.2 I/O 地址分配

该系统有高、低水位传感器、启停按钮、排水等5个输入点；有进、排水控制、正反转控制、脱水控制、报警、译码输出等10个输出点。

输入点		功能	输出点		功能
I0.0	SD	启动	Q0.0	YV1	进水阀
I0.1	ST	停止	Q0.1	YV2	排水阀
I0.2	SP	排水	Q0.2	MZ	正转
I0.3	SL1	水位上限	Q0.3	MF	反转
I0.4	SL2	水位下限	Q0.4	TS	脱水
			Q0.5	BJ	报警

1.3 PLC外部接线以及程序流程图

图2 PLC外部接线图

图3 PLC程序流程图

1.4 主程序编程与分析

1.4.1 启动后I0.0通，M10.0置1，调用洗涤子程序SBR-0，Q0.4排水阀关闭时Q0.0置1进行注水。同时利用Q0.4下降沿计数器C3计数，共计3次。

1.4.2 当计数器C3等于1和2时共两次调用漂洗子程序SBR-1，当计数器C3等于3时，停止注水，同时启用定时器T41，定时5秒。

1.4.3 T41在0-5秒期间排水，T41定时时间到触摸屏和报警器同时报警。

1.5 洗涤子程序SBR-0

1.5.1 当启动开关I0.0时注水，当水位高于上线水位I0.3停止注水，同时启动定时器T37，定时6.6秒。

1.5.2 正反转各3秒，T37定时时间到，计数器C0计数一次，共计10次正反转洗涤。当C0计数10次时，T37停止工作，同时Q0.1得电，开始排水。

1.5.3 当排水到下限水位，I0.4由导通到断开，启动定时器T38，定时4秒，Q0.4甩干电机工作，4秒时间到停止甩干。同时M10.0清零，关闭SBR-0，返回主程序，开始再次注水。

1.6 漂洗子程序SBR-1

1.6.1 注水到水位上线，停止注水，同时启动定时器T39，正反转各3秒，漂洗，T39作为计数脉冲，计数器C1共计数8次。

1.6.2 计数满8次，定时器T39停止定时，Q0.1得电开始排水，排水时间4秒，排水到水位下线启动定时器T40，T40定时的0-4秒期间Q0.4得电甩干，4秒时间到，T40停止定时，甩干结束，返回主程序。至此，程序完成1次洗涤，2次漂洗、甩干，最后洗涤结束报警的工作。

2 基于MCGS 组态软件的监控程序设计

MCGS 嵌入版由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成。其中实时数据库是整个系统的核心，其余各部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制。在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干。本设计需要对设备窗口、用户窗口和运行策略进行组态，并在运行环境下监控洗衣机的工作过程。

2.1 设备窗口设计

该窗口中需要选择通用串口父设备及要与触摸屏通讯的PLC 的类型。本文选择S7-200系列编程口与触摸屏通讯。

2.2 用户窗口设计

该系统需一个窗口0：全自动洗衣过程窗口。可以根据控制要求随时增加窗口。该窗口中设计了启动按钮、停止按钮、各电机状态指示灯及返回按钮。按下启动按钮开始全自动洗衣过程，通过对各组件进行组态，可实现对电机的实时监控。窗口中有报警指示灯，过程结束，可报警提示。

图4 MCGS组态监控图

3 调试程序

按照I/O 端口分配表或接线图完成PLC 与实训模块之间的接线，打开控制程序，编译、下载程序至PLC中，点击STEP7中RUN,PLC运行。→按“启动”按钮，系统开始运行。进水阀YV1打开，水面升高，先闭合液位开关L2，后闭合L1，L1 闭合后，关闭进水阀，开始洗涤。→洗涤完成，排水阀YV2打开，水面下降，先断开液位开关SL1，然后断开SL2，SL2断开4秒后停止排水和甩干。→重复进水、第一次漂洗、排水、甩干两次。→第二次脱水4秒，发出报警，洗衣完成。→洗衣过程中按“停止”按钮，停止洗衣，按“排水”按钮，排水阀YV2打开排水。