洗衣設(shè)備的系統(tǒng)介紹與設(shè)計(jì)

吳蔚

摘 要： PLC可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、性能優(yōu)越、靈活通用，能在惡劣的工況環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)以PLC為設(shè)計(jì)基礎(chǔ) ，基本上實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)洗衣機(jī)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)視，完成自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌，漂洗，脫水等任務(wù)。

關(guān)鍵詞： 全自動(dòng)洗衣機(jī)；PLC；程序控制；工作原理

引言

全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程一般包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌、排水和脫水等功能。本文所設(shè)計(jì)的是帶有洗滌方式選擇、水位選擇（底水位和高水位）的全自動(dòng)洗衣機(jī)，這樣用PLC控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌動(dòng)作控制程序要求增加洗滌方式選擇、洗滌水位選擇。PLC在系統(tǒng)中是處中心位置，水位開關(guān)是PLC的輸入信號(hào)控制開關(guān)，進(jìn)水閥、排水閥和電機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來決定其工作狀態(tài)；電機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號(hào)來決定的，而電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。

一、可編程序控制概訴

1.PLC的定義

PLC可編程序控制器，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

2.工作原理

當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。

1.輸入采樣階段：在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映像區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映像區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。

2.用戶程序執(zhí)行階段：在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映像區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

3.輸出刷新階段：當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映像區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。

3.PLC的編程語言和程序結(jié)構(gòu)

PLC軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理全機(jī)、將程序語言翻譯成機(jī)器語言，診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)軟件由PLC廠家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干預(yù)。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制要求，用PLC的程序語言編制的應(yīng)用程序（也就是邏輯控制）用來實(shí)現(xiàn)各種控制。STEP7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，也就是用戶程序，我們就是使用STEP7來進(jìn)行硬件組態(tài)和邏輯程序編制，以及邏輯程序執(zhí)行結(jié)果的在線監(jiān)視。

二.全自動(dòng)洗衣機(jī)的概況

1.設(shè)計(jì)PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的意義

PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的編程語言容易掌握，是電控人員熟悉的梯形語言，使用術(shù)語依然是"繼電器"一類術(shù)語，大部分與繼電器觸頭的連接相對(duì)應(yīng)，使電控人員一目了然.PLC控制使用簡(jiǎn)單，他的I/O已經(jīng)做好，輸入輸出信號(hào)可直接連接，非常方便，而輸出口具有一定驅(qū)動(dòng)能力，其輸出觸頭容易達(dá)220V.2A.PLC是專門應(yīng)用手工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制裝置，再系統(tǒng)軟硬件上采用抗干擾措施.當(dāng)工作程序需要改變時(shí)，只需改變PLC的內(nèi)部，驚醒重新編程而無需對(duì)外圍進(jìn)行重新改動(dòng).從這些方面突出了使用PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的優(yōu)越性.

2.全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

3.全自動(dòng)洗衣機(jī)的主要部件

由電動(dòng)程控器、水位開關(guān)、安全開關(guān)（蓋開關(guān)）、排水選擇開關(guān)、不排水停機(jī)開關(guān)、貯水開關(guān)、漂洗選擇開關(guān)、洗滌選擇開關(guān)等組成。

三.全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和功能實(shí)現(xiàn)

1.全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

按下啟動(dòng)按鈕后，洗衣機(jī)開始進(jìn)水。水滿時(shí)（即水位到達(dá)高（中、底）水位，高（中、底）水位開關(guān)由OFF變?yōu)镺N），PLC停止進(jìn)水，并開始洗滌正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)洗滌30S后暫停，暫停2S后開始洗滌反轉(zhuǎn)。反洗30S后暫停。暫停2S后，若正、反洗未滿5次，則返回從正洗開始的動(dòng)作；若正、反洗滿5次時(shí)，則開始排水。水位下降到低水位時(shí)（低水位開關(guān)由ON變?yōu)镺FF）開始脫水并繼續(xù)排水。脫水30S即完成一次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過程。若未完成三次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了三次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警10S后結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。

此外，還要求可以安排水按鈕以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停止按鈕以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。

2.全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

進(jìn)水→洗滌（正轉(zhuǎn)30S，停2S，反轉(zhuǎn)30S，停2S，5次）→排水）→脫水（30S）→停止

四、全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)

1.全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能圖

3.PLC外部接線圖

參考文獻(xiàn)

[1] 謝克明，夏路易.可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì) 電子工業(yè)出版社，2013.

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[3] 張立科等；《PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐》；北京，人民出版社；2015.1.