全自動(dòng)洗衣機(jī)改進(jìn)節(jié)水的PLC梯形圖設(shè)計(jì)

摘 要：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用及節(jié)水的需要，本課題利用PLC可編程控制器設(shè)計(jì)了全自動(dòng)洗衣機(jī)及其改進(jìn)節(jié)水的梯形圖，該梯形圖的設(shè)計(jì)利用德國(guó)西門子公司的S7-200軟件完成。主要功能包括全自動(dòng)洗衣機(jī)的循環(huán)洗滌、自動(dòng)脫水、自動(dòng)進(jìn)水排水及蓄水箱的蓄水排水。充分利用了PLC可編程控制器安全可靠，使用方便的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗滌及節(jié)水過(guò)程的自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：PLC 洗衣機(jī) 蓄水箱 梯形圖

中圖分類號(hào)：TM925 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（c）-0086-02

1 PLC概述

PLC（Programmable Logic Controller，可編程控制器）是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備，它以微處理器為核心，集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。PLC功能從原來(lái)只具有邏輯控制、順序控制等功能，發(fā)展到現(xiàn)在已具有模擬量輸入輸出、定位控制、旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)、高速計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能。該系統(tǒng)應(yīng)用用面向控制過(guò)程，面向用戶的“自然語(yǔ)言”編程，具有簡(jiǎn)單易懂，操作方便，適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造等優(yōu)點(diǎn)。

PLC的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型：順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、閉環(huán)過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理和通信和聯(lián)網(wǎng)。按PLC的輸入輸出點(diǎn)可將PLC分為三類：小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)。但隨著PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，某些小型PLC也具有中型和大型機(jī)的功能，這也是PLC的發(fā)展趨勢(shì)。[1]

2 梯形圖語(yǔ)言

PLC梯形圖是通過(guò)PLC的內(nèi)部器件如輸入、輸出、輔助繼電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等實(shí)現(xiàn)控制的，并用其在梯形圖中的圖形符號(hào)表示。

梯形圖表明了PLC的輸入、輸出之間的邏輯關(guān)系，是PLC的一種圖形編輯語(yǔ)言和程序。梯形圖很容易從電氣控制電路轉(zhuǎn)化而來(lái)，但梯形圖是用軟件實(shí)現(xiàn)的，它簡(jiǎn)化了符號(hào)，加進(jìn)了許多功能強(qiáng)、使用靈活的指令，結(jié)合計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，它是邏輯操作、控制于一體，是一種圖形化的編程語(yǔ)言，非常直觀，易于理解，適合電氣人員使用。這種語(yǔ)言形式可完成全部電氣控制功能。其使用方便、修改靈活，是電器控制線路無(wú)法比擬的。用計(jì)算機(jī)編程軟件編程，可在計(jì)算機(jī)上直接顯示梯形圖，編程更方便。[1～2]

3 S7—200

西門子公司的PLC產(chǎn)品目前較先進(jìn)的有S7，M7及C7系列。S7系列的可編程控制器根據(jù)控制系統(tǒng)規(guī)模的不同，分成三個(gè)子系列，即S7-200，S7-300，S7-400。其中S7-200是針對(duì)低性能要求的小型PLC。S7-300是中小型PLC，最多可以擴(kuò)展32個(gè)模塊。S7-400是大型PLC，可以擴(kuò)展300多個(gè)模塊。[3]

SIMATIC S7-200系列可編程序控制器是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的具有高性能價(jià)格比的微型可編程序控制器。由于它具有結(jié)構(gòu)小巧，運(yùn)行速度高，價(jià)格低廉及多功能多用途等特點(diǎn)，因此在工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。[4]

S7-200系列PLC系統(tǒng)由基本單元（主機(jī)）、I/O擴(kuò)展單元、功能單元和外部設(shè)備等組成。

S7-200系列PLC的主要模塊為CPU組件，型號(hào)為CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226、CPU226XP，點(diǎn)數(shù)在10～40點(diǎn)之間，步處理時(shí)間在0.15～0.2μs之間。另外還有電源組件、AC輸入組件、DC輸入組件、繼電器輸出組件、晶體管輸出組件、輸入輸出組件、主基板、擴(kuò)展基板、擴(kuò)展電纜、高速計(jì)數(shù)組件、A/D轉(zhuǎn)換組件、D/A轉(zhuǎn)換組件、A/D與D/A轉(zhuǎn)換組件、測(cè)溫組件、溫度控制組件、脈沖捕捉組件、模擬定時(shí)器組件、中斷組件、以太網(wǎng)模塊、計(jì)算機(jī)通信組件MODBUS組件、PROFIBUS組件、通信組件、定位控制組件、系統(tǒng)故障組件、空插組件、虛設(shè)組件、端子適配器、動(dòng)態(tài)輸入組件、動(dòng)態(tài)輸出組件、I/O通信主控組件、I/O通信遠(yuǎn)程輸入模塊、I/O通信遠(yuǎn)程輸出模塊、I/O通信遠(yuǎn)程輸入輸出模塊等。[3][5]

4 本課題具體要求

接通電源，系統(tǒng)進(jìn)入初始狀態(tài)，準(zhǔn)備啟動(dòng)。按下啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始進(jìn)水，水位到達(dá)高水位時(shí)停止進(jìn)水，并開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌3s后，停止2s開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌3s，然后又停止2s。若正反轉(zhuǎn)洗滌沒(méi)滿10次，則返回正轉(zhuǎn)洗滌；若正反轉(zhuǎn)滿10次，則將水排入馬桶的蓄水箱中。水位下降到零水位時(shí)，開(kāi)始脫水并繼續(xù)向水箱排水。若蓄水箱內(nèi)的水位到達(dá)高水位時(shí)，蓄水箱向馬桶排水，到達(dá)低水位后停止排水。脫水20s，即完成一次大循環(huán)。大循環(huán)滿六次，則返回到進(jìn)水開(kāi)始時(shí)全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)。若大循環(huán)滿六次，則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警15s后，結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。

在洗滌過(guò)程中，可以按下停止按鈕停止洗滌。也可以隨時(shí)按下蓄水箱排水按鈕向馬桶排水。

5 梯形圖設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)輸入輸出點(diǎn)及編號(hào)

（如表1所示）

5.2 畫梯形圖

本梯形圖用西門子公司S7-200軟件完成，結(jié)果如圖1和圖2所示。

6 結(jié)語(yǔ)

本文利用PLC的控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)和蓄水箱的控制，但在硬件設(shè)計(jì)和具體安裝方面還沒(méi)有具體合適方案。例如為了節(jié)約成本，不能在洗衣機(jī)排水口處安裝發(fā)動(dòng)機(jī)向蓄水箱排水，因此只能將洗衣機(jī)和蓄水箱分別安裝在樓上和樓下，利用壓力差將水排入蓄水箱，但這可能會(huì)給方案的具體實(shí)施和安裝帶來(lái)困難，希望在以后通過(guò)不斷學(xué)習(xí)，完成硬件的設(shè)計(jì)并使設(shè)計(jì)更加實(shí)用和經(jīng)濟(jì)，使此課題能夠真正得到應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]羅偉.PLC與電氣控制[M].中國(guó)電力出版社，2009（1）.

[2]張浩風(fēng).PLC梯形圖設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社，2009（1）.

[3]劉洪濤.PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐.電子工業(yè)出版社，2007（1）.

[4]王淑英.電器控制與PLC控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2005（1）.

[5]龔運(yùn)新.PLC技術(shù)及應(yīng)用—— 基于西門子S7—200[M].清華大學(xué)出版社，2009（1）.