全自動工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計

劉德兵

（四川托普信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院，四川 成都 611743）

0 引言

目前，隨著人們生活節(jié)奏的加快，人們對工業(yè)洗衣機(jī)的需求日益增長，比如，在醫(yī)院、酒店、車站等各種公共場所，工業(yè)洗衣機(jī)的出現(xiàn)也為人們的生產(chǎn)生活帶來了很大方便。但是，工業(yè)洗衣機(jī)工作環(huán)境通常處于較為惡劣的工業(yè)環(huán)境，對洗衣機(jī)硬件以及控制系統(tǒng)都有較高要求。而傳統(tǒng)的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)通常采用單片機(jī)，由于其驅(qū)動能力有限，并且抗干擾能力較差，不能適應(yīng)工業(yè)環(huán)境下長時間工作，已經(jīng)不能滿足工業(yè)洗衣機(jī)對控制系統(tǒng)的要求。為此，本文從目前使用最為廣泛的工業(yè)控制器即PLC（可編程器控制）出發(fā)，以PLC 為核心設(shè)計全自動工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，同時綜合考慮其控制要求，即維修方便、采用先進(jìn)技術(shù)、操作簡單，另外，還需要具有價格成本低、可靠性高的特點(diǎn)。

1 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

洗衣機(jī)主要功能就是實(shí)現(xiàn)各種洗滌動作以及其他輔助操作，這些功能都是通過其核心即控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Control system structure diagram

2 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 控制系統(tǒng)原理

工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)電路框圖如圖2 所示。由圖2可知，工業(yè)洗衣機(jī)工作狀態(tài)通過PLC 編寫程序，然后輸出指令，控制電動機(jī)、電磁閥、繼電器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種動作。另外，可以根據(jù)用戶的不同需求，設(shè)定不同程序。比如，可以根據(jù)衣物重量、材質(zhì)等選擇不同洗滌模式，或者選擇洗滌時間和速度。并且，可以擴(kuò)展外圍電路實(shí)現(xiàn)工業(yè)洗衣機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)控、故障報警等功能。

圖2 洗衣機(jī)控制系統(tǒng)電路框圖Fig.2 Control system block diagram

2.2 I/O 端口設(shè)置

結(jié)合本次設(shè)計需要實(shí)現(xiàn)的功能，選用S7 -200 系列 PLC，共有39 個I/O 接口，其中部分I/O 地址分配如表1 所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

表1 PLC部分接口分配表Tab.1Interfaceallocationtable

3.1 程序流程設(shè)計

根據(jù)硬件電路和PLC I/O 接口情況以及控制功能要求，可以設(shè)計全自動工業(yè)洗衣機(jī)控制功能程序流程圖,根據(jù)流程圖設(shè)計軟件。本次編程軟件使用的是STEP_7-MicroWIN_V4_SP3。工業(yè)洗衣機(jī)工作流程較為復(fù)雜，根據(jù)西門子PLC 編程特點(diǎn)，可以將整體程序劃分為39 個網(wǎng)絡(luò)，其中部分程序如圖3 所示。

圖3 洗滌程序框圖Fig.3 Procedure block diagram

3.2 組態(tài)監(jiān)控設(shè)計

為了進(jìn)一步觀察工業(yè)洗衣機(jī)工作過程和狀態(tài)，可以利用組態(tài)軟件進(jìn)行模擬和監(jiān)控。其運(yùn)行狀態(tài)如圖4 所示。

圖4 運(yùn)行框圖Fig.4 Block diagram

4 系統(tǒng)調(diào)試

調(diào)試過程如下：①安裝仿真軟件，并打開該軟件；②新建工程，并輸入已經(jīng)編寫完成的PLC 程序（梯形圖）；③選擇工作菜單并單擊“梯形圖邏輯測試起動”鍵；④等幾秒后會出現(xiàn)PLC 程序進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，然后單擊時序圖中的“起動”鍵；就可以起動PLC 運(yùn)行監(jiān)控界面；⑤然后再單擊監(jiān)視菜單中的“開始/停止”鍵或者直接 【F3】鍵開始時序圖監(jiān)視；⑥當(dāng)仿真軟件里面的繼電器狀態(tài)變?yōu)椤?”時，說明該元件為編程工作狀態(tài)。根據(jù)軟件程序工作流程，各個元件完成各自功能后，可直接起動PLC，即起動控制程序，最后得到運(yùn)行結(jié)果。調(diào)試過程部分仿真結(jié)果如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)運(yùn)行圖Fig.5 System operation diagram

5 結(jié)論

工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)是一種較為復(fù)雜的電路，為了實(shí)現(xiàn)基本功能，并且能夠具有較為良好的抗干擾能力，采用了PLC 作為控制核心。根據(jù)設(shè)計要求，完成了PLC選型、硬件電路設(shè)計、I/O 接口分配、軟件設(shè)計、調(diào)試，最后在組態(tài)軟件下實(shí)現(xiàn)了基本功能模擬和監(jiān)控，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。隨著生活水平的提高，人們對生活品質(zhì)的要求越來越高，以PLC 為控制系統(tǒng)核心的洗衣機(jī)將逐漸進(jìn)入人們的日常生活，提高使用壽命和體驗(yàn)。

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