基于西门子S7-200PLC智能洗衣机控制系统的设计
摘要：随着社会经济和科学技术水平的发展，家庭电器智能化成为当今发展的趋势。智能洗衣机会很方便人们的生活。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。但是最近物联网炒的很热，而无锡又是中国的物联网中心，所以我就想利用远程控制来控制洗衣机，这样的话，我们在自己的办公室就可以控制家里的洗衣机，我相信利用远程控制与洗衣机结合会更方便人们的生活。
该论文就怎样利用远程控制与S7-200PLC来控制来设计洗衣机，对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究，实现了智能洗衣机的正常运行与远程控制功能。
关键词： S7-200PLC 智能洗衣机 远程控制
1.前言
可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
该设计采用S7-200PLC与远程控制网络人软件。西门子PLC与网络人在国内广泛使用。
PLC的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的PLC型号，然后进行资源配置，设计控制系统。网络人的学习使用主要要注意IP地址等等。
该设计为智能洗衣机的PLC与远程控制，主要介绍了智能洗衣机的工作原理，控制系统的PLC的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统PLC程序。
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，希望老师同学指正。
2.系统方案分析与设计
2.1需求分析
本设计智能洗衣机的控制如下：控制方式：简单讲分为本地控制（在家里）和远程控制（不在家里）。洗涤控制流程：由水位选择，进水，洗衣，排水，和脱水四个过程组成。
具体如下：
（1）按下启动按扭及水位选择开关；
（2）开始进水直到高（中、低）水位，关水；
（3）2秒后开始洗涤；
（4）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s；
（5）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s；
（6）开始清洗，重复（2）～（5），清洗两遍；
（7）清洗完成，报警3秒并自动停机；
（8）若按下停车按扭，可手动排水和手动脱水；
（9）通过远程控制对家里洗衣机进行控制洗衣。
说明：在洗涤过程中，若外部电源与供水中断，洗衣机暂时停止工作，当电源或供电恢复后，洗衣机在原来基础上继续工作，直到洗涤完成。
2.2方案设计分析与选择
对于智能洗衣机的控制分为2个部分：洗涤控制系统的控制部分，远程控制部分。
因此对于智能洗衣机的方案设计的分析与选择也分为以下2个部分。
2.2.1洗涤控制系统的控制系统方案的分析与选择
对于智能洗衣机洗涤控制系统的控制选择，采用何种控制方式，是单片机还是PLC，必须做出方案设计分析，下面看看用单片机和PLC分别来做控制系统的比较。
单片机做控制系统
所谓单片机系统就是采用目前市场上的单片机CPU及其它外围芯片，根据不同系统设计电路板，最终设计成一台简易的计算机系统，并在此基础上设计程序以达到所要求的控制功能。这种形式在 80年代国内很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了仪表上仍然采用外，在工业现场的应用已逐步被PLC所代替。
单片机的可靠性是由于目前国内市场上的单片机芯片的品质良莠不齐，很大一部分还是国外筛选出来的次等品，加上其它外围元件（如电阻、电容等）的参数离散性也很大，批量小的产品不可能经过筛选配对等技术处理，因此这样的产品很难做到很好的一致性和高可靠性，因为任一元件的参数偏离设计要求都会引起系统的不稳定。另外，单片机的所有器件均不是工业级的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力很弱，而国内的电源一般都很差，加上压片机的变频调速对电源的总之，这样的人机对话不够友善。干扰很大，因此，更可能引起单片机系统的不稳定。
单片机的可扩展性是由于单片机的线路是根据一定的功能要求特别设计的，所以要增加一个功能就要重新设计线路，而且对应的程序都要重新设计。这样对于增加功能的开发成本和周期都 会增加。
单片机的可维护性是一旦单片机系统出现故障，很难诊断出故障元件，最简单的方法是更换整个系统，这样维修成本增加了。操作是现在国内单片机系统的操作均采用自设计的键盘，设定数据用拨码开关，显示用LED，整个面板显得繁锁，而且为了减少操作键，设计时往往一键多用，操作人员很难脱开说明书操作。特别是故障显示只能显示故障代码，一旦发生故障，操作人员必须翻阅说明书方能发现故障所在，最终按说明书指示排除故障，这样排除故障的时间相对较长。
特点是价格虽然便宜，但是不可靠。
PLC做控制系统
可编程控制器（PLC）是PLC系统就是采用目前市场上各大工业控制厂家生产的可编程控制器，根据要求选用不同的模块，在此基础上设计程序以达到所设计的功能。这种形式目前在工业现场应用最为广泛。
PLC的分类
小型PLC是连接开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及其它各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数输入/输出点数在128点以下的PLC称为小型PLC。其特点是体积小、结构紧凑，它可以数据处理和传送、通信联网以及各种应用指令。中型PLC是输入/输出点数在128-512点之间的 PLC称为中型PLC。它除了具有小型机所能实现在功能外，还具有强在的网络通信功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。大型PLC是输入/输出点数大于512的PLC称为大型PLC。它具有强大的软件硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。
PLC的主要技术指标
存储器容量是存储器用来存储程序和系统参数等，其容量是由用户程序存储器和数据存储器组成的。程序存储器容量大小决定了用户所能编写程序的长度。一般中小型PLC的存储器容量在16KB以下，大型的PLC可达到2MB左右。
输入/输出点数是输入/输出点数是指根据工业系统控制要求所得到的对应于PLC的输入/输出端的个数。I/O点数越多，说明需要控制的器件和设备就越多。扫描时间，扫描时间是指CPU内部根据用户程序，按逻辑顺序，从开始到结束扫描一次所需的时间。PLC用户手册一般给出执行指令所用的时间。指令种类和数量是指令的种类和数量决定了用户编制程序的方式和PLC的处理能力和控制能力。内部寄存器的种类和数量是内部寄存器主要包括定时器、计数器、中间继电器、数据寄存器和特殊寄存器等它们主要用来完成计时、技术、中间数据存储、数据存储还有其他一些功能。种类和数量越多，PLC的功能就越强大。扩展能力是PLC扩展能力是指PLC是否能具有I/O点数扩展、功能扩展、联网等一些功能。智能模块的种类和数量是智能模块是指能完成模拟量控制、远程控制以及通信等功能模块。智能模块种类和数量越多，说明PLC功能越强大。
PLC的结构
PLC的基本结构是PLC实质是一种用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。根据结构形式的不同，PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。
第一类：整体式结构的PLC由中央处理器（CPU）、存储器、I/O单元、电源电路和通信端口等组成，并将这些组装在一起。第二类：模块式结构的PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线想到联系。
目 录
1.前言 12
2.系统方案分析与设计 13
2.1需求分析 13
2.2方案设计分析与选择 13
2.2.1洗涤控制系统的控制系统方案的分析与选择 13
2.2.2远程控制系统的控制系统方案的分析与选择 17
3. 控制系统的设计 18
3.1控制系统框图 18
3.1.1远程控制下 18
3.1.2本地控制下 18
3.2控制系统原理 19
3.2.1．洗衣机的洗涤工作原理与构造 19
3.2.2．洗衣机的洗涤系统组成 19
3.2.3．本设计洗衣机工作原理简述 21
3.3控制系统的外部设备及输出设备及操作面板 21
3.3.1控制系统的外部设备及输出设备 21
3.3.2控制系统的操作面板 22
4.硬件设计 22
4.1硬件系统选型 22
4.1.1 S7-200PLC系统选型 22
4.1.2水位感应器选型 24
4.1.3脱水/排水电磁阀选型 25
4.1.4注水/洗涤电机选型 26
4.1.5报警器选型 27
4.2PLC外部硬件接线图 27
4.3通讯方式 28
4.4电池模块 29
4.5通讯模块 29
5.1I/O分配 30
5.2流程图 31
5.2.1洗衣机在远程控制下的流程图 31
5.2.2洗衣机在本地控制下的流程图 34
5.3程序 35
5.3.1进水 37
5.3.2洗衣 38
5.3.3排水 40
5.3.4脱水 42
5.3.5洗完报警 43
6.远程控制设计 44
6.1Netman远程控制定义简述 44
6.2Netman远程控制功能 44
6.2.1Netman软件的安装 44
6.2.2Netman远程控制的实现 47
7．调试 48
7.1 远程控制下：程序的下载 安装和调试 48
7.2本地控制下：程序的下载安装和调试 49
8.总结 50
参考文献
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