毕业设计（论文）基于MCGS及PLC的全自动洗衣机系统设计

西安航空职业技术学院西安航空职业技术学院毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文）论文题目论文题目： 基于基于 MCGSMCGS 及及 PLCPLC 的全自动洗衣机系统设计的全自动洗衣机系统设计 所属系部：所属系部： 自动化工程系自动化工程系指导教师指导教师： 职职称称： 讲讲 师师学生姓名：学生姓名： 学学号号: : 086033-11086033-11专专业：业： 电气自动化技术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制西安航空职业技术学院西安航空职业技术学院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书题目：基于题目：基于 MCGSMCGS 及及 PLCPLC 的全自动洗衣机系统设计的全自动洗衣机系统设计任务与要求：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：时间：2011 年 2 月 23 日 至 2011 年 4 月 30 日 共 8 周所属系部：自动化工程系所属系部：自动化工程系 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号：086033-11086033-11专业：专业： 电气自动化技术电气自动化技术指导单位或教研室：指导单位或教研室： 电气自动化教研室电气自动化教研室指导教师：指导教师： 职职 称：称： 讲讲 师师西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院制毕业设计毕业设计( (论文论文) )进度计划表进度计划表日日 期期工工 作作 内内 容容执执 行行 情情 况况指导教师指导教师签签 字字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教师对进度计划实施情况总评情况总评 签名 年 月 日 西安航空职业技术学院 毕业设计论文1摘摘 要要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。关键词关键词： PLC ； 全自动洗衣机 ； 控制西安航空职业技术学院 毕业设计论文2AbstractAbstractAlong 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 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 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 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 functionKeyKey word:word: PLC ； entire automatic washer ； control西安航空职业技术学院 毕业设计论文3目录目录1 1 绪论绪论.42 2 全自动洗衣机的工作原理及控制要求全自动洗衣机的工作原理及控制要求.52.12.1 整体系统介绍及原理整体系统介绍及原理 .5 52.22.2 全自动洗衣机的全自动洗衣机的控控制要求制要求.5 52 2. .2 2. .1 1 正正常常运运行行.52 2. .2 2. .2 2 强强制制停停止止.63 3 全自动洗衣机的全自动洗衣机的 MCGSMCGS 组态软件控制组态软件控制.73.13.1 MCGSMCGS 组态软件概述组态软件概述 .7 73.1.13.1.1 认识认识 MCGSMCGS 组态软件组态软件.73.1.23.1.2 MCGSMCGS 组态软件的系统构成组态软件的系统构成.73.23.2 全自动洗衣机工程及动画设计全自动洗衣机工程及动画设计.9 93.2.13.2.1 建立工程建立工程.93.2.23.2.2 画面设计及动画连接画面设计及动画连接.103.33.3 全自动洗衣机的数据处理及相关曲线全自动洗衣机的数据处理及相关曲线.16163.3.13.3.1 报警显示与数据报警显示与数据.163.3.23.3.2 历史报表与实时报表历史报表与实时报表.213.43.4 编写控制流程编写控制流程 .28283.4.13.4.1 新增策略新增策略.283.4.23.4.2 编辑脚本程序编辑脚本程序.294 4 全自动洗衣机控制系统全自动洗衣机控制系统 PLCPLC 程序设计程序设计.314.14.1 全自动洗衣机控制系统的全自动洗衣机控制系统的 PLCPLC 选型和资源配置选型和资源配置 .31314.1.14.1.1 CPUCPU 功能与结构的选择功能与结构的选择.314.1.24.1.2 通讯方式通讯方式.324.24.2 全自动洗衣机全自动洗衣机 PLCPLC 的硬件系统的硬件系统.32324.2.14.2.1 全自动洗衣机的硬件介绍全自动洗衣机的硬件介绍.324.2.24.2.2 硬件接线图硬件接线图.334.34.3 全自动洗衣机的全自动洗衣机的 PLCPLC 的软件系统的软件系统.34344.3.14.3.1 控制系统程序流程图控制系统程序流程图.344.3.24.3.2 I/OI/O 地址分配表地址分配表.364.3.34.3.3 全自动洗衣机的全自动洗衣机的 PLCPLC 程序程序.375 MCGSMCGS 与与 PLCPLC 的连接与调试的连接与调试.415.15.1 概述概述 .41415.25.2 西门子西门子 S7-200S7-200 在线连接与调试在线连接与调试.4242结束语结束语.46西安航空职业技术学院 毕业设计论文4谢辞谢辞.47参考文献参考文献.481 1 绪论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/KINGVIEW 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。西安航空职业技术学院 毕业设计论文52 2 全自动洗衣机的工作原理及控制要求全自动洗衣机的工作原理及控制要求2.12.1 整体系统介绍及原理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 2-1。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文6 图图 2-12-1 洗洗衣衣机机的的工工作作流流程程示示意意图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。2.22.2 全自动洗衣机的控制要求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. .2 2. .1 1 正正常常运运行行“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30s，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 2. .2 2 强强制制停停止止“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。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文73 3 全自动洗衣机的全自动洗衣机的 MCGSMCGS 组态软件控制组态软件控制3.13.1 MCGSMCGS 组态软件概述组态软件概述3.1.13.1.1 认识认识 MCGSMCGS 组态软件组态软件MCGS(Monitor and Control Generated System)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。3.1.23.1.2 MCGSMCGS 组态软件的系统构成组态软件的系统构成西安航空职业技术学院 毕业设计论文8（1） MCGS 组态软件的整体结构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。 图图 3-13-1 MCGSMCGS 的组成的组成MCGS 组态软件（以下简称 MCGS）由“MCGSMCGS 组态环境组态环境”和“MCGSMCGS 运行环境运行环境”两个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。MCGSMCGS 组态环境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 Program 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” 。MCGSMCGS 运行环境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。主控窗口主控窗口：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：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：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：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：运行策略：本窗口主要完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。组态环境：组态环境：组态生成应用系统运行环境：运行环境：解释执行组态结果组态结果数据库西安航空职业技术学院 毕业设计论文9 图图 3-23-2 MCGSMCGS 组态软件五大组成部分组态软件五大组成部分3.23.2 全自动洗衣机工程及动画设计全自动洗衣机工程及动画设计3.2.13.2.1 建立工程建立工程（1）工程简介）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、模拟设备的连接、报警输出、报表曲线显示与打印等多项组态操作。（2）建立）建立 MCGS 新工程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。 图图 3-33-3 MCGSMCGS 工作台窗口工作台窗口主控窗口主控窗口设备窗口设备窗口用户窗口用户窗口实时数据库实时数据库运行策略运行策略MCGS 工控组态软件工控组态软件菜单设计菜单设计设置工程属性设置工程属性设定存盘结构设定存盘结构添加工程设备添加工程设备连接设备变量连接设备变量注册设备驱动注册设备驱动创建动画显示创建动画显示设置报警窗口设置报警窗口人机交互界面人机交互界面定义数据变量定义数据变量编写控制流程编写控制流程使用功能构件使用功能构件西安航空职业技术学院 毕业设计论文10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。 图图 3-43-4 工程另存为窗口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：MCGSWORK全自动洗衣机。如图 3-5 所示。 图图 3-53-5 保存新建的工程保存新建的工程3.2.23.2.2 画面设计及动画连接画面设计及动画连接（1）建立新画面）建立新画面在MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新“窗口0”，如图3-6所示。西安航空职业技术学院 毕业设计论文11图图 3-63-6 新建用户窗口新建用户窗口选中“窗口 0” ，单击“窗口属性” ，进入“用户窗口属性设置” ，将“窗口名称”改为：全自动洗衣机；将“窗口标题”改为：全自动洗衣机；在“窗口位置”中选中“最大化显示” ，其它不变，单击“确认”如图 3-7 所示。图图 3-73-7 设置用户窗口属性设置用户窗口属性选中刚创建的“全自动洗衣机”用户窗口，单击“动画组态” ，进入动画制作窗口，如图 3-8 所示。 图图 3-83-8 动画制作窗口动画制作窗口（2 2）工具箱）工具箱单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱，图标对应于选择西安航空职业技术学院 毕业设计论文12器，用于在编辑图形时选取用户窗口中指定的图形对象；为了快速构图和组态，MCGS 系统内部提供了常用的图元、图符、动画构件对象，称为系统图形对象。如下图 3-9 所示。图图 3-93-9 绘图工具箱窗口绘图工具箱窗口单击“工具”菜单，选中“对象元件库管理”或单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱,工具箱中的图标用于从对象元件库中读取存盘的图形对象；图标用于把当前用户窗口中选中的图形对象存入对象元件库中。如下图3-10： 图图 3-103-10 对象元件库管理窗口对象元件库管理窗口从“对象元件库管理”中的“储藏罐”中选取中意的罐，按“确认” ，则所选中的罐在桌面的左上角，可以改变其大小及位置，如罐 17、罐 43。从“对象元件库管理”中的“阀”中分别选取 2 个阀（均为阀 46） 、2 个马西安航空职业技术学院 毕业设计论文13达（马达 30） 、一个指示灯（指示灯 1） 。流动的水是由 MCGS 动画工具箱中的“流动块”构件制作成的。选中工具箱内的“流动块”动画构件（ ）。移动鼠标至窗口的预定位置，（鼠标的光标变为十字形状），点击一下鼠标左键，移动鼠标，在鼠标光标后形成一道虚线，拖动一定距离后，点击鼠标左键，生成一段流动块。再拖动鼠标（可沿原来方向，也可垂直原来方向），生成下一段流动块。当用户想结束绘制时，双击鼠标左键即可。当用户想修改流动块时，先选中流动块（流动块周围出现选中标志：白色小方块），鼠标指针指向小方块，按住左键不放，拖动鼠标，就可调整流动块的形状。用工具箱中的图标，分别对阀，罐进行文字注释，方法见上面做“全自动洗衣机仿真系统”。（3 3）整体画面）整体画面最后生成的画面如下图 3-11 所示： 图图 3-113-11 控制主界面控制主界面选择菜单项 “文件” 中的“保存窗口” ，则可对所完成的画面进行保存。（4 4）动画连接）动画连接由图形对象搭制而成的图形界面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。在用户窗口中，双击全自动洗衣机窗口进入，选中水罐 43 双击，则弹出单西安航空职业技术学院 毕业设计论文14元属性设置窗口。选中符合图符，则会出现，单击则进入动画组态属性设置窗口，按下图 3-12 所示修改，其它属性不变。设置好后，按确定，再按确定，变量连接成功。 图图 3-123-12 属性设置窗口属性设置窗口出水阀属性设置跟进水阀属性设置一样。在“用户窗口”中选中“全自动洗衣机” ，单击鼠标右键，点击“设置为启动窗口”如图 3-13 所示，这样工程运行后会自动进入“全自动洗衣机”窗口。 图图 3-133-13 设置启动窗口设置启动窗口在菜单项“文件”中选“进入运行环境”或直接按“F5”或直接按工具条中图标，都可以进入运行环境。但看见的画面并不能动，移动鼠标到 “进水阀” 、 “出水阀”上面的红色部分，会出现一只小“手” ，单击一下，红色部分变为绿色，同时流动块相应地运动起来。但水罐仍没有变化，这是由于我们没有信号输入，也没有人为地改变其值。现在可以用如下方法改变其值，使液位动起来。西安航空职业技术学院 毕业设计论文15此方法只是模拟动画，只在设计过程中应用到了，最终并没有出现。在“工具箱”中选中滑动输入器图标，当鼠标变为“十”后，拖动鼠标到适当大小，然后双击进入属性设置，具体操作如下图所示：在“滑动输入器构件属性设置”的“操作属性”中，把对应数据对象的名称改为：液位，可以通过单击图标，到库中选，自己输入也可；“滑块在最上边时对应的值”为：100。在“滑动输入器构件属性设置”的“基本属性”中,在“滑块指向”中选中“指向左（上） ” ，其它不变。在“滑动输入器构件属性设置”的“刻度与标注属性”中,把“主划线数目”改为：10，即能被 10 整除，其它不变。属性设置与效果图如下图 3-14 所示： (a) (b) (c)(c) (d)(d) 图图 3-143-14 添加滑动输入器添加滑动输入器西安航空职业技术学院 毕业设计论文16为了准确了解液位的值，我们可以用数字显示其值，在“工具箱”中单击“标签” 图标，调整大小放在水罐下面，双击进行属性设置如图 3-15 所示： (a) (b) 图图 3-153-15 动画组态属性窗口动画组态属性窗口这时再按“F5”或直接按工具条中图标，进入运行环境后，可以通过拉动滑动输入器使整个画面动起来。3.33.3 全自动洗衣机的数据处理及相关曲线全自动洗衣机的数据处理及相关曲线3.3.13.3.1 报警显示与数据报警显示与数据MCGS 把报警处理作为数据对象的属性，封装在数据对象内，由实时数据库来自动处理。当数据对象的值或状态发生改变时，实时数据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息通知给系统的其它部分，同时，实时数据库根据用户的组态设定，把报警信息存入指定的存盘数据库文件中。（1 1）定义报表）定义报表对全自动洗衣机的“液位”的变量，在实时数据库中，双击“液位” ，在报警属性中，选中“允许进行报警处理” ；在报警设置中选中“上限报警” ，把报警值设为：85；报警注释为：水马上装满；在报警设置中选中“下限报警” ，把报警值设为 5；报警注释为:水马上排完。在存盘属性中，选中“自动保存产生的报警信息” 。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文17 (a) (b) 图图 3-163-16 数据对象属性设置窗口数据对象属性设置窗口如图 3-16 所示，属性设置好后，按“确认”即可。（2）报警显示）报警显示实时数据库只负责关于报警的判断、通知和存储三项工作，而报警产生后所要进行的其它处理操作（即对报警动作的响应） ，则需要您在组态时实现。此全自动洗衣机报警显示具体操作如下：在 MCGS 组态平台上，单击“用户窗口” ，在“用户窗口”中，选中“全自动洗衣机”窗口，双击“全自动洗衣机”或单击“动画组态”进入。在工具条中单击“工具箱” ，弹出“工具箱” ，从“工具箱”中单击“报警显示”图标，变“十”后用鼠标拖动到适当位置与大小。如下图 3-17 所示。双击,再双击出现以下图 3-18 所示。 图图 3-173-17 报警显示窗口报警显示窗口西安航空职业技术学院 毕业设计论文18图图 3-18 报警显示构件属性设置窗口报警显示构件属性设置窗口在“报警显示构件属性设置”中，把“对应的数据对象的名称”改为：液位组， “最大记录次数”为：6，其它不变。按“确认”后，则报警显示设置完毕。此时按“F5”或直接按工具条中图标，进入运行环境，就会发现报警显示已经轻松地实现了。（3）报警数据）报警数据在报警定义时，已经让洗衣机当有报警产生时， “自动保存产生的报警信息”，在“运行策略”中，单击“新建策略” ，弹出“选择策略的类型” ，选中“用户策略” ，按“确定” 。如图 3-19 所示。 (a) (b)图图 3-193-19 选择策略的类型选择策略的类型选中“策略 1” ，单击“策略属性” 按钮，弹出“策略属性设置”窗口，把“策略名称”设为：报警数据， “策略内容注释”为“水罐的报警数据” 。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文19选中“报警数据” ，单击“策略组态”按钮进入，在策略组态中，单击工具条中的“新增策略行”图标，新增加一个策略行。再从“策略工具箱”中选取“报警信息浏览” ，加到策略行上，单击鼠标左键。如下图 3-20 所示：图图 3-203-20 报警数据策略组态报警数据策略组态双击图标，弹出如图 3-21“报警信息浏览构件属性设置”窗口，在“基本属性”中，把“报警信息来源”中的“对应数据对象”改为：液位组。图图 3-213-21 报警信息浏览构件属性设置报警信息浏览构件属性设置按“测试”按钮，进入“报警信息浏览” 。如下图 3-22 所示。西安航空职业技术学院 毕业设计论文20图图 3-223-22 报警信息浏览报警信息浏览退出策略组态时，会弹出如下图 3-23 窗口，按“是”按钮，就可对所做设置进行保存。图图 3-233-23 退出策略组态提示框退出策略组态提示框按如下步骤操作将在运行环境中看到刚才的报警数据。在 MCGS 组态平台上，单击“主控窗口” ，在“主控窗口”中，选中“主控窗口” ，单击“菜单组态”进入。单击工具条中的“新增菜单项” 图标，会产生“操作 0”菜单。双击“操作 0”菜单，弹出“菜单属性设置”窗口。在“菜单属性”中把“菜单名”改为：报警数据。在“菜单操作”中选中“执行运行策略块” ，选中“报警数据” ，按“确认”设置完毕。如下图 3-24 所示。 (a)菜单属性设置 (b)菜单操作设置图图 3-243-24 菜单设置窗口菜单设置窗口按“F5”或直接按工具条中图标，进入运行环境，就可以用菜单“报警数据”打开报警历史数据。（4 4）报警动画）报警动画当有报警产生时，可以用提示灯显示，具体操作如下：在“用户窗口”中选中“水位控制” ，双击进入，单击“工具箱”中的“插入元件” 图标，进入“对象元件库管理” ，从“指示灯”中选取如：，调整大小放在适当位置。作为“洗完”的报警指示。西安航空职业技术学院 毕业设计论文213.3.23.3.2 历史报表与实时报表历史报表与实时报表在工程应用中，大多数监控系统需要对数据采集设备采集的数据进行存盘，统计分析，并根据实际情况打印出数据报表，所谓数据报表就是根据实际需要以一定格式将统计分析后的数据记录显示和打印出来，如：实时数据报表、历史数据报表（班报表、日报表、月报表等） 。数据报表在工控系统中是必不可少的一部分，是数据显示、查询、分析、统计、打印的最终体现，是整个工控系统的最终结果输出；数据报表是对生产过程中系统监控对象的状态的综合记录和规律总结。（1 1）实时报表）实时报表实时数据报表是实时的将当前时间的数据变量按一定报告格式（用户组态）显示和打印，即：对瞬时量的反映，实时数据报表可以通过 MCGS 系统的实时表格构件来组态显示实时数据报表。在全自动洗衣机 MCGS 组态平台上，单击“用户窗口” ，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮产生一个新窗口，单击“窗口属性”按钮，弹出“用户窗口属性设置”窗口，进行设置如图 3-25 所示。图图 3-253-25 用户窗口属性设置用户窗口属性设置在工具条中单击“帮助” 图标，拖放在“工具箱”中单击“自由表格” 图标上就会获得“MCGS 在线帮助” ，仔细阅读，然后再按下面操作进行。在“工具箱”中单击“自由表格” 图标，拖放到桌面适当位置。双击表格进入，如要改变单元格大小，把鼠标移到 A 与 B 或 1 与 2 之间，当鼠标变化时，拖动鼠标即可；单击鼠标右键进行编辑。如图 3-26：西安航空职业技术学院 毕业设计论文22 (a)自由表格行列调整自由表格行列调整 (b)实时数据报表输入注释实时数据报表输入注释图图 3-263-26 实时报表输入设置实时报表输入设置在 R1CB处单击鼠标右键，单击“连接”或直接按“F9” ，再单击鼠标右键从实时数据库选取所要连接的变量双击或直接输入，如下图 3-27 所示。 (a) (b)图图 3-273-27 实时报表数据连接设置实时报表数据连接设置在全自动洗衣机 MCGS 组态平台上，单击“主控窗口” ，在“主控窗口”中，单击“菜单组态” ，在工具条中单击“新增菜单项” 图标，会产生“操作0”菜单。双击“操作 0”菜单，弹出“菜单属性设置”窗口,如下图 3-28 所示。西安航空职业技术学院 毕业设计论文23 (a)(a) (b)(b) 图图 3-283-28 菜单属性设置菜单属性设置按“F5”进入运行环境后，单击菜单项中的“曲线”会打开“曲线”窗口，实时数据就会显示出来。（2）历史报表）历史报表历史数据报表是从历史数据库中提取数据记录，以一定的格式显示历史数据。实现历史报表由两种方式，一种用策略中的“存盘数据浏览”构件，另一种利用历史表格构件。在“运行策略”中单击“新建策略”按钮，弹出“选择策略的类型” ，选中“用户策略” ，按“确认” 。单击“策略属性” ，弹出“策略属性设置” ，把“策略名称”改为：历史数据，双击“历史数据”进入策略组态环境，从工具条中单击“新增策略行” 图标，再从“策略工具箱”中单击“存盘数据浏览”. 双击图标，弹出“存盘数据浏览构件属性设置”窗口，按下图 3-29 所示设置： (a) (b)西安航空职业技术学院 毕业设计论文24图图 3-293-29 存盘数据浏览构件属性设置存盘数据浏览构件属性设置单击“测试”按钮，进入“数据存盘浏览” 。单击“退出”按钮，再单击“确认”按钮，退出运行策略时，保存所做修改。如果想在运行环境中看到历史数据，请在“主控窗口”中新增加一个菜单，取名为：历史数据，如图 3-30 所示。 (a) (b)图图 3-303-30 菜单属性设置菜单属性设置另外可以做历史数据报表利用 MCGS 的历史表格构件。历史表格构件是基于“Windows 的窗口”和“所见即所得”机制，用户可以在窗口上利用历史表格构件强大的格式编辑功能配合 MCGS 的画图功能作各种精美报表。在 MCGS 开发平台上，单击“用户窗口” ，在“用户窗口”中双击“数据显示”进入，在“工具箱”中单击“历史表格” 图标，拖放到桌面，双击表格进入，把鼠标移到在 C1 与 C2 之间，当鼠标发生变化时，拖动鼠标改变单元格大小；单击鼠标右键进行编辑。在 R1C1输入“采集时间” ，R1C2输入“液位 1” ，R1C3输入“液位 2” 。拖动鼠标从 R2C1到 R5C3，表格会反黑。如图 3-31 所示。西安航空职业技术学院 毕业设计论文25 图图 3-313-31 历史表格设置历史表格设置在表格中单击鼠标右键，单击“连接” ，再单击“表格”菜单中“合并表元”选项，表格中所选区域会出现反斜杠，如下图 3-32 所示。 图图 3-323-32 历史表格反斜杠显示历史表格反斜杠显示双击表格中反斜杠处，弹出“数据库连接设置”窗口，具体设置如图 3-33所示，设置完毕后按“确认”退出。 (a) (b) (c)(c) (d)(d)西安航空职业技术学院 毕业设计论文26图图 3-333-33 数据库连接设置数据库连接设置这时进入运行环境，实时报表与历史报表制作完了。（3）实时曲线）实时曲线在实际生产过程控制中，对实时数据、历史数据的查看、分析是不可缺少的工作。但对大量数据仅做定量的分析还远远不够，必须根据大量的数据信息，画出曲线，分析曲线的变化趋势并从中发现数据变化规律，曲线处理在工控系统中也是一个非常重要的部分。实时曲线构件是用曲线显示一个或多个数据对象数值的动画图形，象笔绘记录仪一样实时记录数据对象值的变化情况。单击“用户窗口”标签，在“用户窗口”中双击“数据显示”进入，在“工具箱”中单击“实时曲线” 图标，拖放到适当位置调整大小。双击曲线，弹出“实时曲线构件属性设置”窗口，按下图 3-34 所示设置： (a) (b)图图 3-343-34 实时曲线构件属性设置实时曲线构件属性设置按“确认”即可，在运行环境中单击“曲线”菜单，就可看到实时曲线。双击曲线可以放大曲线。（4）历史）历史曲线曲线为全自动洗衣机的历史曲线构件实现了历史数据的曲线浏览功能。运行时，历史曲线构件能够根据需要画出相应历史数据的趋势效果图。历史曲线主要用于事后查看数据和状态变化趋势和总结规律。在“用户窗口”中双击“数据显示”进入，在“工具箱”中单击“历史曲线” 图标，拖放到适当位置调整大小。双击曲线，弹出“历史曲线构件属性设置”窗口，按下图 3-35 所示设置，在“历史曲线构件属性设置”中， “液位 1”曲线颜色为“绿色” ；“液位 2”曲线颜色为“红色” 。西安航空职业技术学院 毕业设计论文27 (a) (b)(c) (d)(e)(e)图图 3-353-35 历史曲线构件属性设置历史曲线构件属性设置在运行环境中，单击“曲线”菜单，打开“曲线窗口” ，就可以看到实时数西安航空职业技术学院 毕业设计论文28据，历史报表，实时曲线，历史曲线，如图 3-36 所示。图图 3-363-36 曲线窗口曲线窗口3.43.4 编写控制流程编写控制流程用户脚本程序是由用户编制的、用来完成特定操作和处理的程序，脚本程序的编程语法非常类似于普通的 Basic 语言，但在概念和使用上更简单直观，力求做到使大多数普通用户都能正确、快速地掌握和使用。3.4.13.4.1 新增策略新增策略在“运行策略”中，双击“循环策略”进入，双击图标进入“策略属性设置” ，如下图 3-37 所示，只需要把“循环时间”设为：200ms，按确定即可。西安航空职业技术学院 毕业设计论文29 图图 3-373-37 策略属性设置策略属性设置在策略组态中，单击工具条中的“新增策略行”图标，则显示如下图3-38 所示。图图 3-383-38 新增策略行新增策略行在策略组态中，如果没有出现策略工具箱，请单击工具条中的“工具箱” 图标，弹出“策略工具箱” ，如下图 3-39 所示。图 3-41 图图 3-393-39 策略工具箱策略工具箱单击“策略工具箱”中的“脚本程序” ，把鼠标移出“策略工具箱” ，会出现一个小手，把小手放在上，单击鼠标左键，则显示如下图 3-40 所示：图图 3-403-40 脚本程序策脚本程序策3.4.23.4.2 编辑脚本程序编辑脚本程序双击进入脚本程序编辑环境，按下图 3-41 所示输入。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文30IF 进水阀=1 THEN IF 液位90 THEN 液位=90ELSE 液位=液位+1ENDIF ELSE 液位=液位 ENDIFIF 出水阀=1 THEN IF 液位=90 THEN 液位=液位-1ELSE 液位=90ENDIF ELSE 液位=液位 ENDIF图图 3-413-41 脚本程序编译窗口脚本程序编译窗口 西安航空职业技术学院 毕业设计论文31按“确认”退出，则脚本程序就编写好了，这时再进入运行环境，就会按照所需要的控制流程，出现相应的动画效果。4 4 全自动洗衣机控制系统全自动洗衣机控制系统 PLCPLC 程序设计程序设计4.14.1 全自动洗衣机控制系统的全自动洗衣机控制系统的 PLCPLC 选型和资源配置选型和资源配置 4.1.14.1.1 CPUCPU 功能与结构的选择功能与结构的选择PLC 的功能日益强大，一般 PLC 都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些 PLC 还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应，PLC 的处理速度应满足实时控制的要求、PLC 结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单，小型 PLC 就能满足要求。西门子S7-200PLC 型号见下表 4-1。表表 4-14-1 CPUCPU 分类分类CPU221CPU222CPU224CPU226程序存储器2048 字4096 字用户数据存储器1024 字2560 字用户存储器类型EEPROM数据后备典型时间50h190h本机 IO6 入/4出8 入/6出14 入/10出24 入/16出扩展模块数量无2 个7 个数字量 IO 印象区大小256（128 入/128 出）模拟量 IO 印象区大小无16 入/16出32 入/32 出33Hz 布尔指令执行速度0.37/微妙/指令内部继电器256计数器/定时器256/256顺序控制继电256西安航空职业技术学院 毕业设计论文32器 该控制系统 CPU 模块可采用 CPU-224（AC/DC/继电器）模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。同时由于该模块采用交流 220V 供电，并且自带 14 个数字量输入点和 10 个数字量输出点，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。综上所述选用西门子 S7-200 CPU-224 型 PLC。4.1.24.1.2 通讯方式通讯方式内部集成的 PPI 接口为用户提供强大的通讯功能。PPI 方式：PPI 通讯协议是西门子专门为 S7-200 系列 PLC 开发的通讯协议。通过普 通的两芯屏蔽双绞电缆进行联网。波特率为 9.6kbit/s,19.29.6kbit/s 和 187.59.6kbit/s。CPU上集成的编程口同时就是 PPI 通讯联网接口。此设计泼特率为 9.6kbit/s。4.1.34.1.3 通讯模块通讯模块品牌：SIEMENS-西门子 名称：通讯模块 SINAUT TIM 4R-IE 型号：SINAUT TIM 4R-IESIMATIC S7-200 系列 PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此 S7-200 系列具有极高的性能/价格比。S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域。 4.24.2 全自动洗衣机全自动洗衣机 PLCPLC 的硬件系统的硬件系统4.2.14.2.1 全自动洗衣机的硬件介绍全自动洗衣机的硬件介绍S7-200 CPU 将一个微处理器、一个集成电源和数字量 I/O 点集成在一个紧西安航空职业技术学院 毕业设计论文33凑的封装中，从而形成了一个功能强大的小型可编程逻辑控制器。CPU 结构如图 4-1 所示。图图 4-14-1 CPUCPU 结构结构根据程序需要得出输入设备如表 4-1： 表表 4-1 输入设备输入设备启动按扭停止按扭手动排水开关手动脱水开关高水位开关水排空开关根据程序需要得出输出设备如表 4-1： 表表 4-2 输出设备输出设备进水电磁阀排水电磁阀洗涤电动机正转继电器洗涤电动机反转继电器脱水桶报警器4.2.24.2.2 硬件接线图硬件接线图西安航空职业技术学院 毕业设计论文34图图 4-24-2 硬件接线图硬件接线图4.34.3 全自动洗衣机的全自动洗衣机的 PLCPLC 的软件系统的软件系统4.3.14.3.1 控制系统程序流程图控制系统程序流程图全自动洗衣机控制要求是实现“正常运行”和“强制停止”两种控制要求。正常运行流程图如图 4-3 所示。西安航空职业技术学院 毕业设计论文35 图图4 4- -3 3 正常运行流程图正常运行流程图西安航空职业技术学院 毕业设计论文36强制停止流程图 如图4-4所示。 图图 4-44-4 强强制制停停止止流流程程图图4.3.24.3.2 I/OI/O 地址分配表地址分配表表表 1-11-1 数字量输入地址分配数字量输入地址分配对应的输入设备对应的输入设备输入地址输入地址启动按扭I0.0停止按扭I0.1水位选择开关（高水位）I0.2手动排水开关I0.5手动脱水开关I0.6水排空浮球开关I1.2 西安航空职业技术学院 毕业设计论文37表表 1-21-2 数字量输出地址分配数字量输出地址分配对应的输出设备对应的输出设备输出地址输出地址进水电磁阀Q0.0排水电磁阀Q0.1洗涤电动机正转继电器Q0.2洗涤电动机反转继电器Q0.3脱水桶Q0.4报警器Q0.5 4.3.34.3.3 全自动洗衣机的全自动洗衣机的 PLCPLC 程序程序在本程序中，M0.0 是按下启动按扭的辅助继电器；M0.3 是停止自动洗衣的辅助继电器。 （1） 启动启动 / 按下启动按扭，开始洗衣/ 停止自动洗衣辅助继电器（2 2）进水）进水在正常情况下，按下启动按钮或者脱水完毕，而且洗衣大循环未到 2 次时，开始进水，当水位到高水位后停止进水，等待 2 秒后进入洗衣过程。在强制停止情况下，当停止按钮按下时立即停止进水。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文38（3 3）洗衣）洗衣进水到设定水位 2s 后，开始洗衣，先正转 30s，停止 2s 然后再反转 30s，停止 2s 这样循环 5 次后进入排水过程。 / 进水到高水位/ 进水到高水位后等待 2s/ 洗涤电动机正转30s/ 洗涤电动机停 2s西安航空职业技术学院 毕业设计论文39（4 4）排水）排水 洗衣过程完毕后，进入排水过程。水排空后停止排水。 （5 5）脱水）脱水 水排空后，开始脱水，脱水 30s 后停止脱水。因为判断水排空是否在排水完毕后，所以要用到排水完毕辅助继电器。/ 洗涤电动机反转 30s/ 洗涤电动机停 2s/ 洗衣小循环 5 次/ 排水，直至水排空西安航空职业技术学院 毕业设计论文40（6 6）洗完报警）洗完报警洗衣大循环 2 次后，开始洗完报警过程，3s 后停止报警，这样整个过程结束。 / 判断水排空/ 脱水 30s/ 洗衣大循环 2 次/ 报警 3s西安航空职业技术学院 毕业设计论文415 MCGSMCGS 与与 PLCPLC 的连接与调试的连接与调试5.15.1 概述概述设备窗口是 MCGS 系统的重要组成部分，负责建立系统与外部硬件设备的连接，使得 MCGS 能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实现对工业过程的实时监控。由于 MCGS 对设备的处理采用了开放式的结构，在实际应用中，可以很方便地定制并增加所需的设备构件，不断充实设备工具箱。MCGS 将逐步提供与国内外常用的工控产品相对应的设备构件，同时，MCGS 也提供一个了接口标准，以方便用户用 VisualBasic 或 VisualC+编程工具自行编制所需的设备构件，装入 MCGS 的设备工具箱内。MCGS 提供了一个高级开发向导，能为用户自动生成设备驱动程序的框架。对已经编好的设备驱动程序，MCGS 使用设备构件管理工具进行管理，单击在 MCGS“工具”菜单下的“设备构件管理项” ，将弹出如下图 5-1 所示的“设备管理”窗口：图图 5-15-1 设备管理设备管理设备管理工具的主要功能是方便用户在上百种的设备驱动程序中快速的找西安航空职业技术学院 毕业设计论文42到适合的设备驱动程序，并完成所选设备在 Windows 中的登记和删除登记等。5.25.2 西门子西门子 S7-200S7-200 在线连接与调试在线连接与调试在全自动洗衣机 MCGS 组态软件开发平台上，单击“设备窗口” ，再单击“设备组态”按钮进入设备组态。从“工具条”中单击“工具箱” ，弹出“设备工具箱”对话框。单击“设备管理”按钮，弹出“设备管理”对话框。从“可选设备”中双击“通用设备” ，找到“串口通讯父设备”双击，选中其下的“串口通讯父设备”双击或单击“增加”按钮，加到右面已选设备。再双击“PLC设备” ，找到“西门子”双击，再双击“S7200PPI” ，选中“西门子S7200PPI” 双击或单击“增加”按钮，加到右面已选设备。如下图 5-2：图图 5-25-2 设备管理设备管理双击“设备工具箱”中的“串口通讯父设备” ，再双击“西门子 S7-200PPI” ，如图 5-3 所示。西安航空职业技术学院 毕业设计论文43图图 5-35-3 设备工具箱设备工具箱双击“设备 1串口通讯父设备” ，弹出“设备属性设置”对话框，如图5-4 所示按实际情况进行设置，西门子默认参数设置为：波特率 9600，8 位数据位，1 位停止位，偶校验。参数设置完毕，单击“确认”按钮保留。如果是首次使用，请单击“帮助”按钮或选中“查看设备在线帮助” ，单击图标，打开“MCGS 帮助系统” ，请详细阅读。 图图 5-45-4 串口设备属性编辑串口设备属性编辑双击西门子 S7-200PPI，弹出“设备属性设置”对话框，如图 5-5，在属性设置之前，建议您先仔细阅读“MCGS 帮助系统” ，了解在 MCGS 组态软件中如何操作西门子 S7-200PPI。西安航空职业技术学院 毕业设计论文44图图 5-55-5 设置设备内部属性设置设备内部属性选中“基本属性”中的“设置设备内部属性” ，出现图标，单击图标，弹出“西门子 S7200PLC 通道属性设置”对话框。单击“增加通道” ，弹出“增加通道”对话框，如图 5-6 所示，设置好后按“确认”按钮。图图 5-6 增加通道增加通道西门子 S7_200 PLC 设备构件把 PLC 的通道分为只读，只写，读写三种情况，只读用于把 PLC 中的数据读入到 MCGS 的实时数据库中，只写用于把 MCGS 实时数据库中的数据写入到 PLC 中，读写则可以从 PLC 中读数据，也可以往 PLC 中写数据。当第一次启动设备工作时，把 PLC 中的数据读回来，以后若 MCGS 不改变寄存