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1、网络集成与自动化论文学 院：电气工程与自动化学院题 目：智能洗衣机系统控制及监控界面设计专业班级：自动化123班学 号：27号学生姓名：指导老师： 2015年6月3号摘要本系统就是基于西门子S7-300，实现洗衣机的自动控制和手动控制相结合的，充分发挥西门子S7-300在编程上面的优点（简单，易懂，易操作），在控制洗衣机的方面，我们可以很容易的实现对洗衣机各个功能的控制，操作。自动化洗衣机分为手动和自动两种模式，在自动状态，可以实现在无人操作自动实现上水，洗涤，排水，脱水，再上水，再洗涤，再排水，再脱水最后停止运行，显示洗衣完成标志。在手动状态下，可以实现在人的操作按照主人意见工作，最终实现洗
2、衣的过程。关键词：自动洗衣机；PLC；Wincc flexible界面监控，MPI。AbstractThis system is based on Siemens S7-300, realize the automatic control of the washing machine and the combination of manual control, give full play to the Siemens S7-300 in programming the above advantages, simple, and easy to understand, easy to oper
3、ate, in terms of control of the washing machine, washing machine we can easily realize the various functions of control and operation. Automatic washing machine is divided into two types of manual and automatic mode, in the automatic state, can be achieved in unmanned automatic water, washing, drain
4、ing, dehydration, again water, wash again, drainage, dehydration finally stop running again, show laundry done. In manual mode, can realize in the operations in accordance with the master work, finally realizes the laundry process.Key words: automatic washing machines; PLC; Wincc flexible monitoring
5、 interface, the MPI.目录第一章绪论31.1 网络集成31.2 PLC-S7-30031.3 Wincc flexible4第二章设计目的42.1 设计目的4第三章设计方案53.1 设计介绍53.2 功能模式6第四章设计步骤84.1 S-7硬件组态84.1.1 建立工程84.1.2 硬件组态84.1.3 建立连接94.1.4 OB1编程104.1.5 编程仿真154.2 Wincc flexible画面组态：164.2.1 建立工程项目：164.2.2 选择型号164.2.3 建立连接174.2.4建立变量表184.2.5组态画面184.2.6下载调试19第五章组态界面的实现
6、205.1 自动状态205.2 手动状态20致谢：21参考文献：22第一章绪论1.1 网络集成网络集成是基于MPI（多点接口（MultiPointInterface）网络的通信，MPI是多点接口(Multi Point Interface)的简称，是西门子公司开发的用于PLC之间通讯的保密的协议。MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通讯方式。MPI通信可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位机MPI/PROFIBUS通信卡。1.2 PLC-S7-300PLC-S7-300是该试验的主要硬件，S7-300是德国西门子公司生产的可编
7、程序控制器(PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。PLC采用循环执行用户程序的方式。OB1 是用于循环处理的组织块，它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1 中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC 或SFC)。循环程序处理过程可以被某些事件中断。在循环程序处理过程中，CPU 并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU 内部的输入/输出过程映像区。1.3 Wincc flexibleWincc flexib
8、le作为组态人机交互界面，可以很好实现对过程控制的实时监控，所以本次试验就是运用Wincc flexible组态软件实现对过程的监控。WinCC flexible，德国西门子（SIEMENS）公司工业全集成自动化（TIA）的子产品，是一款面向机器的自动化概念的HMI软件。WinCC flexible 用于组态用户界面以操作和监视机器与设备，提供了对面向解决方案概念的组态任务的支持。WinCC flexible与WinCC十分类似，都是组态软件，而前者基于触摸屏，后者基于工控机。第二章设计目的2.1 设计目的从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的
9、那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战美国人比尔布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。之后，水力洗衣机，内燃机洗衣机也相继出现。1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，标志着人类家务劳动自动化的开端。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。90年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。社会在高速发展，人们对生活水平也在不断的提高，人们的生活压力也
10、在不断地提高，工作压力大，所以人们需要有更多的时间留下来给自己工作，不愿意在自己的家务上面浪费太长时间，因此我就有了这样的一个想法，及时实现洗衣机的智能化，虽然在市面上有很多很多的自动化洗衣机，但是我还是想用自己的劳动，自己所学习到的知识制作一个属于自己的自动化洗衣机。运用S7-300与Wincc flexible相结合在仿真状态下实现对洗衣机的自动化控制。全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成。这样对于人们日常生
11、活很是重要，时间利用大大增加，自由时间也会增加，我们可以用这些节省下来的时间来干我们自己想干而没有时间干的事情，提高我们生活质量。第三章设计方案3.1 设计介绍利用西门子S7-300，先对项目实现编程，让程序可以在S7-300上运行，实现所要求的所有功能，在编程过程中对程序一遍一遍的调试，发现一次又一次的错误，在改正的基础上更加完善程序。之后在Wincc flexible组态软件上对仿真的项目进行组态，关联到每一个变量，对每一个画面进行优化。在画面上尽量要设计的好看，并且与实际模型相似，而且要反映智能洗衣机的工作状态。下载，将Wincc flexible上的组态下载到PLC上，将Wincc f
12、lexible与S7-300关练在一起。利用Wincc flexible仿真。观看仿真现象是否与自己所期望的现象相同，如果不同，检查自己在设计过程中有什么过程会有错误，自己设计的变量是否关联到S7-300中的变量，观察自己的设置的S7-300的地址是否与硬件上的地址一致。自动化洗衣机关键是实现洗衣的自动化，但是在自动化的同时也可以实现人工控制，人们可以在手动状态下实现对洗衣机的控制。3.2 功能模式自动化洗衣机分为两种模式：Mode（1）：自动状态在洗衣机开机之后，按下自动按钮，洗衣机就进入自动洗衣状态，我们还需要按下开始按钮，洗衣机就开始了工作，自动上水正转5s反转5s正转5s反转5s正转5
13、s反转5s排水脱水自动上水正转5s反转5s正转5s反转5s正转5s反转5s排水脱水自动上水正转5s反转5s正转5s反转5s正转5s反转5s排水脱水洗衣完成整个过程全部都在无人状态下自动完成，不需要人工再做任何干扰，直到洗衣完成，大大的节省了人们在洗衣上面所浪费掉的时间，最大的提高人们的工作效率，让人们在自由快乐中完成自己的家务。具体工作流程请看下面流程图：开始上水正转3次反转3次排水脱水完成自动状态下可以实现时间的最大化利用，人们在洗衣的同时可以干其他自己没有做完的工作。这在当今社会很重要，人们生活压力这么大，需要对自己有限的时间最大化利用。Mode（2）：手动状态洗衣机上电之后按下手动按钮，
14、洗衣机就进入了手动状态，但是洗衣机不会立即工作，只有再按下开始按钮洗衣机才开始工作，洗衣机开始洗涤，只有主人关闭洗涤按钮洗衣机才停止洗涤，这种功能就是为了一些污渍比较多的衣服设计，在衣服上污渍比较多的时候只有多一点时间的洗涤才可以实现把衣物上的污渍洗涤干净。之后按下排水，开始排水，按下脱水，开始脱水，洗衣机实现人工控制，人们按照自己的时间情况来安排自己的洗涤时间，可以更好的实现衣物等的洗涤功能。第四章设计步骤4.1S-7硬件组态4.1.1 建立工程4.1.2 硬件组态插入一个站点，对站点中的Siemens 300进行硬件组态，建立一个空轨道，插入CPU 314C-2 PN/DP，如果在显示工作
15、中，有硬件支持的情况下，我们进行硬件组态的时候一定要注意，我们所用的西门子的产品没有个产品都有一个唯一的标号，我们进行组态的时候也一定要严格按照产品上的编号进行组态不能有一点错误，不然就无法与S7进行通信，这样一来自己的编程也就没有了用处。自己所选的订单号为6ES7314-6EH04-0AB0：4.1.3 建立连接对CPU设定一个IP，进行联网，设置的IP地址为192.168.0.1，在现实工程中也要注意，电脑本身自带的IP地址一定不能与S7的IP地址相同，但是必须在一个段位：4.1.4 OB1编程在OB1中对主程序编程，S7 CPU启动完成后，操作系统循环执行OB1，OB1执行完成后，操作系
16、统再次启动OB1。在这个程序中我只用到的OB1模块，其他模块没有用到，在OB1中可以调用FB、SFB、FC、SFC等用户程序使其循环执行。用梯形图进行编程，梯形图在S7中运用最广泛，最实用，最简单的编程方式，OB1中编程如下：手动模式下的梯形图：自动模式状态：4.1.5 编程仿真在仿真模式下，对实验的梯形图进行检验， 观察是否可以实现所要求的所有功能：手动模式下验证：自动模式下验证：4.2 Wincc flexible画面组态：4.2.1 建立工程项目：4.2.2 选择型号之后选择型号Multi Panels/170/MP 177 6 Touch，之所以选择这个型号就是看中它的大屏，在现实中我
17、们选择型号的时候一定要注意我们所用的实验设备上有特有的型号，每一个设备型号都在本设备的背面，版本就选择最高版本就可以，否则将无法与设备连接。4.2.3 建立连接与S7-300建立连接。将Wincc flexible与S7-300建立连接，选择Wincc flexible上的链接，在名称的空白地方双击，就会自动建立一个与S7-300自动的链接画面，用MPI进行通信，触摸屏地址为1，S7-300的站点地址为2.用MPI网络让触摸屏与S7-300进行通信。如果是在现实中，我们还需要给触摸屏设置一个IP，S7-300也需要一个特有的IP地址，注意电脑IP，触摸屏IP，S7-300的IP不能相同，但是必
18、须在一个网段内，否则将无法通信，下载。4.2.4建立变量表Wincc flexible已经与S7-300建立了链接，双击名称下面的空白面，可以建立变量，这个变量是与S7-300相连接的变量，也可以设置内部变量，Wincc flexible内部自身带的变量，之后修改数据类型为Bool型，地址设置为S7-300内部的变量，采样周期为1s，之后的以相同的方式建立各个变量。4.2.5组态画面对画面1，与画面2进行组态，画面1设置为进入系统画面，画面2设置为系统画面，在花面2中建立一个洗衣机，进水管，排水管，正转指示灯，反转指示灯，进水指示灯，排水指示灯，洗涤完成指示灯，自动指示灯，手动指示灯。还要建立
19、按键，自动状态，手动状态，进水按键，排水按键，开始按键，脱水按键，退出系统按键。之后就是让各个按键，指示灯与建立的变量链接，变量都设置为位。4.2.6下载调试我们先在项目栏中生成按钮中单击生成，将对组态画面进行编程，检查错误，之后点击使用仿真器启动运行系统，系统将会模拟运行，如果实在现实中，我们有硬件的情况下，我们只需要点击下载，将自己组态好的画面下载到触摸屏中就可以实现监控。第五章组态界面的实现5.1 自动状态5.2 手动状态致谢：本学期网络集成与自动化课程结束了，自己运用网络集成技术，制作了这个自动化洗衣机系统作为这一门课程的结课论文，来表达自己对这一门课的热爱。在此我要感谢陪伴我们一个学
20、期的韩树人老师，也正是有了韩老师的教导，我们才可以对着一课程有了更加全面了了解，再加上我们网络集成与自动化的实验，我们对这一门课程有了更加完善的了解。我们还要感谢创办我们专业的王祖麟教授，正是由于王教授一手创办了我们这个专业才有了我们在这里吸收自动化知识。 这次的论文，通过自身的不断的努力，无论是在思想上，学习上还是工作上，都取得长足的进步和巨大的收获，思想上，学会了用所学的知识去解决问题。很多事情看起来是很容易的问题，但实际做起来去会发现有许多难点，需要我们不断的努力来解决这些问题！运用科学方法去解决问题，这是我这次论文给我带来的思想上的改变。学习上，也让我对自己所学的网络集成有了更加深入了了解，更好理解什么是网络集成，怎么样实现网络集成，网络集成在我们现实生活中有什么作用。 现实社会在快速的发展，科技在日新月异的进步，我们自动化方面的科技在迅猛前进，我相信我们网络集成技术在未来肯定会有更好更实质性发展，并且在未来也会对我们的生活的改变会有更加深刻的影响。参考文献：1 陈瑞阳. 西门子工业自动化项目设计实践. 机械工业出版社2 胡建. 西门子S7-300 PLC应用教程. 机械工业出版社
网络集成与自动化论文智能洗衣机系统控制及监控界面设计
