全自動工業洗衣機控制系統的PLC設計

劉德兵

（四川托普信息技術職業學院，四川 成都 611743）

0 引言

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

1 洗衣機控制系統

洗衣機主要功能就是實現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實現。其控制系統結構如圖1 所示。

圖1 洗衣機控制系統結構圖Fig.1 Control system structure diagram

2 控制系統硬件電路設計

2.1 控制系統原理

工業洗衣機控制系統電路框圖如圖2 所示。由圖2可知，工業洗衣機工作狀態通過PLC 編寫程序，然后輸出指令，控制電動機、電磁閥、繼電器等執行機構完成各種動作。另外，可以根據用戶的不同需求，設定不同程序。比如，可以根據衣物重量、材質等選擇不同洗滌模式，或者選擇洗滌時間和速度。并且，可以擴展外圍電路實現工業洗衣機工作狀態的監控、故障報警等功能。

圖2 洗衣機控制系統電路框圖Fig.2 Control system block diagram

2.2 I/O 端口設置

結合本次設計需要實現的功能，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 系統軟件設計

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

3.1 程序流程設計

根據硬件電路和PLC I/O 接口情況以及控制功能要求，可以設計全自動工業洗衣機控制功能程序流程圖,根據流程圖設計軟件。本次編程軟件使用的是STEP_7-MicroWIN_V4_SP3。工業洗衣機工作流程較為復雜，根據西門子PLC 編程特點，可以將整體程序劃分為39 個網絡，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 組態監控設計

為了進一步觀察工業洗衣機工作過程和狀態，可以利用組態軟件進行模擬和監控。其運行狀態如圖4 所示。

圖4 運行框圖Fig.4 Block diagram

4 系統調試

調試過程如下：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PLC 程序進入運行狀態，然后單擊時序圖中的“起動”鍵；就可以起動PLC 運行監控界面；⑤然后再單擊監視菜單中的“開始/停止”鍵或者直接 【F3】鍵開始時序圖監視；⑥當仿真軟件里面的繼電器狀態變為“1”時，說明該元件為編程工作狀態。根據軟件程序工作流程，各個元件完成各自功能后，可直接起動PLC，即起動控制程序，最后得到運行結果。調試過程部分仿真結果如圖5 所示。

圖5 系統運行圖Fig.5 System operation diagram

5 結論

工業洗衣機控制系統是一種較為復雜的電路，為了實現基本功能，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。根據設計要求，完成了PLC選型、硬件電路設計、I/O 接口分配、軟件設計、調試，最后在組態軟件下實現了基本功能模擬和監控，達到了預期目標。隨著生活水平的提高，人們對生活品質的要求越來越高，以PLC 為控制系統核心的洗衣機將逐漸進入人們的日常生活，提高使用壽命和體驗。

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