專利名稱：基于觸摸屏和plc控制的洗衣機實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于觸摸屏和PLC (可編程邏輯控制器)控制的洗衣機實驗裝置，屬于電氣與機電技術領域。
背景技術：
目前，許多高校在電氣與機電類專業都開設了PLC (可編程邏輯控制器)課程，一般仍以書本教學為主。雖然有的通過多媒體課件來輔助教學，但是學生仍然感到內容抽象，難以理解，尤其在聯系實際的應用性環節中，PLC教學更是困難重重，更沒讓學生達到學以致用的目的。控制紅綠燈是PLC的典型應用，有些學校的課程設計用PLC控制發光二極管來模擬交通燈的簡單工作方式，少了一些形象逼真的效果，而且實現的功能固定單一，不能多功能、多模式的實時控制發光二極管的工作方式，沒能達到激發學生的興趣和創造力。為此，學生需要一種新的交通實驗系統，使學生設計和驗證自己的PLC課題，從而變被動枯燥學習為積極主動地創造性學。用PLC控制電機可以實現很多應用系統，本裝置實現的洗衣機控制裝置具有一定的典型性。中國洗衣機業經過20多年的發展，已成為一個較成熟的產業。與其他家電產品相比較，這一產業處于一個相對平穩并具有優勢的環境，但是在中國洗衣機業發展的同時，一些問題也日益顯露出來。洗衣機控制系統基本上由單片機或PLC來實現，以單片機為中心的全自動洗衣機中存在硬件電路和程序相對復雜、不容易找出故障點等缺點。相對來說，采用PLC實現的控制系統硬件和編程語言相對簡單，容易提高控制系統設計的靈活性和可靠性。本實用新型的洗衣機控制裝置與其他基于PLC控制的洗衣機相比，有不同點如下1.用到了觸摸屏，更加智能化和人性化。2.洗衣機檔位的選擇具有多樣性。根據衣服不同的材料、所需清洗長時間及甩動力度的不同，分為棉、化纖、羊毛、脫水等不同檔位。3.清洗時間和轉速可自行設定，更具有人性化，比如衣服少或者時間比較緊時，可以將時間調短、轉速調快。本實用新型的洗衣機控制裝置具有創新性、實用性和智能化的優點。學生可以在該裝置上自行編程，形象逼真地實現各種效果。

實用新型內容目的為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，幫助學生深刻理解PLC的工作原理和應用方法，激發學生的興趣和創造力，激勵學生對交通智能管理的思考與探索，協助教師更好地完成教學任務。技術方案一種基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，其特征在于所述洗衣機實驗裝置由觸摸屏、PLC、變頻器、電機、串口通訊線以及直流電源組成，所述PLC通過串口通訊線與觸摸屏相連接，PLC與變頻器相連接，變頻器與電機相連接，所述觸摸屏、PLC、變頻器、電機和串口通訊線均由直流電源供電。所述觸摸屏是TPC7062K。所述PLC 是 S7-200 系列的 PLC。[0008]所述變頻器為VFD002EL21A。所述電機是二相異步電機。所述串口通訊線是RS-485通信總線。所述直流電源為直流電源24V。有益效果是本實用新型提供的基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，與實際洗衣機原理基本相同，讓學生感受到PLC對電機控制的實際應用，并且本實用新型還使用了觸摸屏，通過友好的人機界面對電機進行控制，實現了洗衣機的多功能控制，包括棉，化纖，羊毛，可調，脫水功能；對學生進行全面訓練，包括電機設計與接線訓練、PLC控制系統的設計與硬件接線訓練、PLC編程訓練、觸摸屏界面設計和系統軟硬件的調試訓練，激發學生的興趣和創造力，激勵學生對電機控制的興趣，積極主動地去學習PLC有關知識。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的控制方法流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。如圖1所示，為一種基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，由觸摸屏1、PLC2、變頻器3、電機4、串口通訊線5以及直流電源6組成，所述PLC2通過串口通訊線5與觸摸屏I相連接，PLC2與變頻器3相連接，變頻器3與電機4相連接，所述觸摸屏1、PLC2、變頻器3、電機4和串口通訊線5均由直流電源6供電；所述觸摸屏I是TPC7062K ;所述PLC2是S7-200系列的PLC ;所述變頻器3為VFD002EL21A ;所述電機4是三相異步電機；所述串口通訊線5是RS-485通信總線；所述直流電源6為直流電源24V。進一步的，所述觸摸屏的正負極與直流24V正負極相連，所述觸摸屏串口(DB9)通過串口通訊線RS-485與PLC的PORTl相連；所述的PLC是西門子的S7-200系列的PLC ;所述PLC的L端口與直流電源24V的正極相連，N端口與直流電源的24V負極相連；變頻器的L端口也是與直流電源24V的正極相連，其N端口與直流電源的24V負極相連；PLC的端口V與變頻器端口 AVI相連，PLC的端口 M與變頻器端口 ACM相連。變頻器的Mil，MI2引腳分別接繼電器Kl，K2的常開觸點的一端，K1、K2常開觸點的另外一端接數字信號公共端子DCM,當繼電器Kl或者K2線圈所連接的PLC輸出點Q0. O或Q0.1線圈得電時，常開觸點Kl或者K2觸動作，MIl或MI2電機正反轉控制端子得電，從而實現了電機的正反轉。RA為多功能輸出點，RA為常開觸點，RB常閉觸點，RC為公共端。U、V、W接三相異步電機(型號為YS5022)作為三相電源。S7-200 PLC經過數模轉換后將0-10V模擬量信號通過引腳I給變頻器的輸入端AVI來改變電源頻率f，M端接變頻器公共端ACM,從而實現電機的變頻調速。如圖2所示，本實用新型的PLC程序主要實現了可選擇洗衣機的運行模式，包括棉，化纖，羊毛，可調，脫水模式，每種模式所對應電機運行時間和轉速是不同的，在可調模式中，使用者還可以根據實際情況自行輸入運行時間和轉速。啟動程序后，第一步，初始化，即對變頻器進行設置。第二步，選擇執行模式，從棉，化纖，羊毛，可調，脫水模式中選擇一種模式，每種模式所對應電機的運行時間和轉速時不同的。第三步，若選擇了可調模式，則還需設置電機運行時間和轉速。進一步的，程序包含PLC程序和觸摸屏界面設計。本實用新型基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置的控制方法，包括以下步驟第一步，設置初始值，即設置變頻器的參數。采用的臺達變頻器可以按照設計要求參照參數查詢設定表設定參數以及出廠設定值，為用戶自行設定參數帶來了方便。參數通過變頻器操作面板設定。為使變頻器正確讀取PLC (TlOV的電壓信號，應將變頻器硬件開關設為AVI，同時將變頻器的參數分別設置為00. 02. 9 (所以參數的設定重置為出廠值50Hz、220V/380V)，第一頻率來源參數設為02. 00.1 (由外部端子AVI輸入仿真信號DC (TlOV控制)，運行指令控制來源參數設為02. 01. 2 (由外部端子操作鍵盤STOP鍵無效)，電機轉向參數設為02. 04. O (電機可反轉)。第二步，從觸摸屏上輸入要執行的模式。第三步，判斷是否按下了棉按鈕，若是，則洗衣機進入棉模式工作，反則進行下一步。棉模式洗衣機運行30秒，轉速為1000轉/分。第四步，判斷是否按下了化纖按鈕，若是，則洗衣機進入化纖模式工作，反則進行下一步。化纖模式洗衣機運行40秒，轉速為800轉/分。第五步，判斷是否按下了羊毛按鈕，若是，則洗衣機進入羊毛模式工作，反則進行下一步。羊毛模式洗衣機運行50秒，轉速為600轉/分。第五步，判斷是否按下了可調按鈕，若是，則需設置洗滌時間和轉速，然后洗衣機進入可調模式工作，反則進行下一步。第六步，最后選擇是否需要脫水，若是，則洗衣機進入脫水模式工作，反則結束。脫水模式洗衣機運行300秒，轉速為3000轉/分。為完成本實用新型，具體準備工作和設置如下在PC機上安裝所述PLC的編程軟件STEP 7 - MicroWIN，安裝成功后，打開該軟件，設置通訊參數，PC/PPI的通訊地址設為0，接口使用C0M1，傳輸波特率用9. 6Kbps。根據要實現的功能，畫程序流程圖，再編寫梯形圖，最后通過串口通訊線下載到PLC，設置PLC到RUN狀態。在PC機上安裝所述觸摸屏的組態軟件MCGS，安裝成功后，打開該軟件，新建工程，根據所選觸摸屏選擇TPC的類型為TPC7062K，在設備窗口下，添加通用串口父設備，再添加子設備即西門子S7-200PPI，并且修改串口端口號，以實現數據的正常傳輸，添加實驗系統用到的變量名，以及設置變量對應的類型，變量的端口和類型與PLC程序中的變量類型一致。在用戶窗口下，根據PLC的梯形圖，在組態工具箱中選擇合適的控件，經過不斷的修改和完善，可以實現界面形象逼真，功能強大完美的效果。最后通過專用數據線下載到觸摸屏。軟硬件各自完成后，進行實驗系統的軟硬件統一調試。根據電機的工作狀態、STEP7編程軟件的監控和變頻器的顯示數據與效果，進行硬件系統的檢查與修改、梯形圖程序的檢查與修改和觸摸屏控件的檢查與修改，最后完成本實驗裝置。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，其特征在于所述洗衣機實驗裝置由觸摸屏、PLC、變頻器、電機、串口通訊線以及直流電源組成，所述PLC通過串口通訊線與觸摸屏相連接，PLC與變頻器相連接，變頻器與電機相連接，所述觸摸屏、PLC、變頻器、電機和串口通訊線均由直流電源供電。
2.根據權利要求1所述的基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，其特征在于所述觸摸屏是TPC7062K。
3.根據權利要求1所述的基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，其特征在于所述PLC是S7-200系列的PLC。
4.根據權利要求1所述的基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，其特征在于所述變頻器為VFD002EL21A。
5.根據權利要求1所述的基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，其特征在于所述電機是二相異步電機。
6.根據權利要求1所述的基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，其特征在于所述串口通訊線是RS-485通信總線。
7.根據權利要求1所述的基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，其特征在于所述直流電源為直流電源24V。
專利摘要本實用新型公開了一種基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，由觸摸屏、PLC、變頻器、電機、串口通訊線以及直流電源組成，所述PLC通過串口通訊線與觸摸屏相連接，PLC與變頻器相連接，變頻器與電機相連接，所述觸摸屏、PLC、變頻器、電機和串口通訊線均由直流電源供電。本實用新型的基于觸摸屏和PLC控制的洗衣機實驗裝置，與實際洗衣機原理基本相同，讓學生感受到PLC對電機控制的實際應用，使用了觸摸屏，通過友好的人機界面對電機進行控制，實現了洗衣機的多功能控制，對學生進行全面訓練，包括電機設計與接線訓練、PLC控制系統的設計與硬件接線訓練、PLC編程訓練、觸摸屏界面設計和系統軟硬件的調試訓練，激發學生的興趣和創造力。
文檔編號G09B25/02GK202905002SQ20122060920
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者苗紅霞, 王安琪, 馬夢云, 李瀟, 王鵬彰, 申晉晉, 張恒, 操俊磊 申請人:河海大學常州校區