基于可编程控制器PLC实现控制全自动洗衣机控制系统的设计

（1）IO点数统计：

I/O点数是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。PLC的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上20%—30%的备用量。该系统有11个数字输入点6个数字输出点，考虑余量后需要14个数字输入点10个输出点。

统计得输入:

 

启动按扭

停止按扭

水位选择开关（高水位）

水位选择开关（中水位）

水位选择开关（低水位）

手动排水开关

手动脱水开关

高水位浮球开关

中水位浮球开关

低水位浮球开关

水排空浮球开关

 

统计得输出:

 

（2）用户存储器容量的估算

PLC常用的内存有EPROM、EEPROM和带锂电池供电的RAM。一般微型和小型PLC的存储容量是固定的，介于1—2KB之间。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略地估算。根据经验，每个I/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下：

开关量输入元件：10—20B/点

开关量输出元件：5—10B/点

定时器/计数器：2B/个  

模拟量：100—150B/个

通信接口：一个接口一般需要300B以上

根据上面算出的总字节数再考虑增加25%左右的备用量，就可估算出用户程序所需的内存容量，从而选择合适的PLC内存。该系统有11个数字输入点6个数字输出点，需内存280B，有定时器6个，计时器2个，需内存16B，考虑余量后需要内存370B。

（3）CPU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就能满足要求了。

 

综上所述，结合下表分析

 

 

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型PLC

 

 

4.2 CPU单元设计

        集成的24V负载电源，可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出，CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分别输出280 mA，400mA。可用负载电源。本设计中所用CPU为CPU224 。

 

本机数字量输入/输出点
     CPU224有14DI/10DO

 

本机模拟最输入/输出点
        CPU 224XP有2个AI/1AO。

 

4.4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接口为RS485，可在三种方式 下工作：

        1.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,19.2 kbit/s和187.5 kbit/s。CPU上集成的编程口同时就是PPI通讯联网接口。

        2.MPI方式：通过内置接口连接到MPI网络上。波特率为19.2kbit/s,187.5kbit/s。S7-200可与S7-300/400通讯，S7-200CPU在MPI网络中作为从站，彼此间不能通讯。

        3.自由通讯口方式：是一个很有特色的功能。S7-200PLC可以与任何通讯协议公开的其他设备进行通讯。即可以由用户自行定义通讯协议。波特率最高38.4kbit/s。

        4.PROFIBUS-DP网络：CPU222、224XP、226可以通过增加EM277的方法支持PROFIBUS DP网络协议。最高传输速率为12Mbit/s。

       可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。

4.6电池模块

        用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。

4.7 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-IE

有四个接口用于单一和冗余的传输：
　　2个组合的RS232/RS485接口用于连接经典的WAN，如专线、无线或拨号网络
　　RJ45接口用于连接到基于IP的网络（WAN或LAN），如FOC、DSL、GPRS等
紧凑的部件用于多种用途：
　　作为独立部件（独立运行无需S7-300 CPU），TIM可以承担SINAUT通讯用于一个或多个S7-400 PLC或控制中心PC (SINAUT ST7cc或ST7sc)；此时连接是通过TIM的Ethernet口之一进行
　　在S7-300 PLC中作为通讯处理器（CP）
S7-400 CPU或控制中心PC因此能够执行SINAUT通讯：
　　经两个任意的SINAUT WAN网络与SINAUT ST7搭档
　　经两个基于IP的网络与SINAUT ST7用户
所有四个接口可以同时用于SINAUT通讯。
四个传输路径可互不相同并且每个路径可独立运行，或工作于冗余组合。
方便地建立冗余传输路径经两个经典WAN、两个基于IP的网络或WAN + 基于IP的网络的组合。
如果作为CP置于S7-300 PLC中，可使用附加的通讯：
  与CPU通讯
  经此CPU的MPI接口与其它连接到MPI总线的CPU和控制中心PC(ST7cc, ST7sc)
  与机架中其它的TIM
消息存储器高达56 000数据消息帧

 

SIMATIC 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系列出色表现在以下几个方面：

·             极高的可靠性

·             极丰富的指令集

·             易于掌握

·             便捷的操作

·             丰富的内置集成功能

·             实时特性

·             强劲的通讯能力