基于PLC的自動洗衣機控制

齊秀雷

摘要：作為工業(yè)三大控制支柱之一的PLC，因為具有較為強大的控制能力，控制的方式也較為豐富，因此在很多工業(yè)領(lǐng)域，包括工業(yè)洗衣機方面都得到了應(yīng)用，同時也得了較好的進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：PLC；自動洗衣機；應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們的生活水平越來越高，對于洗衣機的需求也是越來越急迫。洗衣機不僅進(jìn)到了萬戶千家，同樣也在賓館、飯店，以及醫(yī)院、學(xué)校、工廠等地方被廣泛應(yīng)用，進(jìn)而滿足了可以一次大量洗衣服的需求。然而以往的將繼電器作為控制器的洗衣機已經(jīng)很難實現(xiàn)人們對洗衣機自動化程度的更高要求，同時也在人性化和節(jié)能方面比較欠缺，例如要根據(jù)不同種類的衣服，如棉、絲綢、毛等等進(jìn)行區(qū)分對待。作為工業(yè)三大控制支柱之一的PLC，因為具有較為強大的控制能力，控制的方式也較為豐富，因此在很多工業(yè)領(lǐng)域，包括工業(yè)洗衣機方面都得到了應(yīng)用，同時也得了較好的進(jìn)展。

1.自動洗衣機的結(jié)構(gòu)及控制要求

自動洗衣機的外桶與內(nèi)桶是同心安裝的，內(nèi)桶能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以保證可以脫水。同時，在內(nèi)桶表面有很多小孔，這樣可以確保內(nèi)外桶可以互通水流。進(jìn)水由進(jìn)水電磁閥控制，將其打開通過水管則使水留到外桶；而排水則由排水電磁閥控制，將其打開則使水從水管流出。通過洗滌電動機的驅(qū)動波盤來確保洗滌的正反轉(zhuǎn)，而脫水桶不動；洗滌完畢進(jìn)行脫水時，離合器被控制系統(tǒng)合上，電動機就會帶動內(nèi)桶進(jìn)行正轉(zhuǎn)甩干衣物。

2.基于PLC控制的自動洗衣機的要求

當(dāng)系統(tǒng)處在初始狀態(tài)時，洗衣機處于準(zhǔn)備啟動狀態(tài)。當(dāng)對水位進(jìn)行選擇時，將啟動按鈕按下，這時進(jìn)水閥開啟，自來水則通過水管流進(jìn)外筒。當(dāng)水位達(dá)到預(yù)定的要求時，進(jìn)水停止，洗滌正轉(zhuǎn)開始。當(dāng)正轉(zhuǎn)洗滌到了30s，電動機就會暫停；2s之后進(jìn)行反轉(zhuǎn)洗滌；反轉(zhuǎn)洗滌30 s ，電動機再次暫停2 s，這時一個洗滌小循環(huán)結(jié)束。假如正、反轉(zhuǎn)洗滌小循環(huán)沒有達(dá)到5次，就會回到正轉(zhuǎn)洗滌而進(jìn)行下一個小循環(huán)；如果正、反轉(zhuǎn)洗滌小循環(huán)達(dá)到了5次，小循環(huán)結(jié)束，這時進(jìn)行排水。如果水位低于低水位，洗衣機則進(jìn)行脫水同時排水30 s，這時一個大循環(huán)完成。如果完成3次大循環(huán)，就會洗滌中止并報警，5 s后整個洗滌過程結(jié)束。

3.基于PLC控制的自動洗衣機系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

基于PLC控制的自動洗衣機系統(tǒng)硬件設(shè)計的總體要求就是利用PLC輸出的數(shù)字信號對繼電器組進(jìn)行控制，進(jìn)而實現(xiàn)對電路進(jìn)行控制的目的。三個繼電器組的線圈分別PLC的輸出端進(jìn)行連接，由PLC的輸出信號進(jìn)行控制，再分別對電機的正、反轉(zhuǎn)，以及脫水進(jìn)行控制。在這個過程中，變頻器分別對正轉(zhuǎn)組與反轉(zhuǎn)組進(jìn)行限制，之后再接到電動機上，所以，對變頻器的參數(shù)進(jìn)行改變就能夠?qū)ο礈炫c漂洗時的速度進(jìn)行改變。而脫水繼電器組則直接連接在電源與電動機上，這樣如果洗衣機處在脫水狀態(tài)時，電動機就能夠依照額定的轉(zhuǎn)速運行。因此，在洗衣機運行時轉(zhuǎn)速就與洗滌和漂洗時有所不同了。本文以工業(yè)洗衣機為例，其PLC控制系統(tǒng)電路圖如圖1。

電動機、電磁閥以及繼電器等都是PLC控制系統(tǒng)的控制對象。其中，關(guān)于電動機是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，以及工作的時間都是結(jié)合需求的不同來進(jìn)行不同的程序設(shè)定；水位傳感器對進(jìn)水閥和排水閥進(jìn)行控制；洗滌以及脫水的速度用LED燈進(jìn)行顯示；運行和工作的時間則由數(shù)碼管來顯示；按鍵則是依據(jù)洗滌以及脫水的速度，和時間來進(jìn)行選擇和設(shè)置；蜂鳴器則是在洗衣機出現(xiàn)故障或者進(jìn)行程序運行時進(jìn)行提示。

4.I/O 端口設(shè)置

在自動洗衣機的控制系統(tǒng)中，PLC的輸出與輸入端都是在進(jìn)行隔離和轉(zhuǎn)換處理后的開關(guān)信號。輸入端的接口設(shè)備由開關(guān)、按鈕以及繼電器觸點與傳感器等構(gòu)成，而輸出端的信號控制設(shè)備則由接觸器、電磁閥以及指示裝置等構(gòu)成。因為PLC的輸入輸出接口很多，因此在控制功能上比較強大，但是要依照洗衣機的實際需求來進(jìn)行適合的I/O 端口選擇并對其進(jìn)行設(shè)置，以達(dá)到對自動洗衣機控制的要求。

5.基于PLC控制的自動洗衣機電源電路設(shè)計

因為PLC的工作電壓是24V（D.C.），而電網(wǎng)則是220V（I.C.），因此，如果想把交流 220V轉(zhuǎn)變成直流24V就要用到變壓器。依據(jù)自動洗衣機的設(shè)計需求，此變壓器是有一個線圈抽頭和兩個副線圈組成的。輸出電壓是24V，之后由整流器進(jìn)行整流。同時在本設(shè)計中應(yīng)用的是全波整流。

6.基于PLC自動洗衣機控制程序設(shè)計

依照洗衣機的硬件電路要求，要對PLC接口進(jìn)行分配后在依照系統(tǒng)控制的需求，把全自動洗衣機的整個過程劃分為進(jìn)水、正轉(zhuǎn)洗滌、暫停；反轉(zhuǎn)洗滌、暫停、排水；脫水；報警幾個部分。首先，如果PLC進(jìn)入到自動程序，要先進(jìn)行初始化處理，對計數(shù)器、寄存器、繼電器觸點狀態(tài)進(jìn)行初始化處理。其次，如果啟動開關(guān)被按下后，開觸點不斷打開、閉合，使電路接通，開始更加漫長的洗衣工作。再次，在洗衣機開始正式的運行過程中，會使用到一個定時器與兩個輔助繼電器。如果電源按鈕被按下，這時候定時器開始計時，到5minnute，如果沒有將啟動或者暫停按鈕按下，就會自行將電源斷開，如果在5m鐘里再次按下啟動按鈕，暫停按鈕就開始運行下面的程序。由于自動洗衣機在水位的選擇，洗滌以及浸泡的時間設(shè)定上所需的標(biāo)準(zhǔn)很對，因此在進(jìn)行軟件設(shè)計時應(yīng)利用十個專門控制水位的繼電器開關(guān)。預(yù)定的時間完成后，開始進(jìn)入到漂洗：注水——電機轉(zhuǎn)動——排水——脫水。