PLC控制系统在全自动洗衣机中的应用

PLC控制系统在全自动洗衣机中的应用摘要:本文利用可编程控制器PLC实现了对洗衣机的全自动控制,说明了PLC控制的原理方法。文章对全自动洗衣机的控制系统进行了分析,描述了全自动洗衣机控制系统的运作要求,并根据洗衣机的工作原理,对程序及其流程进行了设计,实现了洗衣机由进水、洗涤、排水、脱水、报警到停机的自动化过程。该系统具有智能化程度高、安全可靠等特点。关键词:PLC自动控制全自动洗衣机洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电,已经成为人们生活中不可缺少的家用电器,在工业生产中应用也十分广泛。但是传统的基于继电器的控制,已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需要更好地满足人们的需求,必须借助于自动化技术的发展。全自动洗衣机是一种除放、取衣物和开动洗衣机这三道手续外,其余洗衣各程序全部自动完成的设备。随着PLC技术的发展,用PLC来作为控制器,就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求,并且控制方式灵活多样,控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。随着自动化技术的飞速发展,洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机,又正在向智能化洗衣机方向发展。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,PLC(即可编程控制器)在工业控制领域内得到十分广泛地应用。PLC是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置,它采用可编程序的存储器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入/输出,完成一系列逻辑、顺序、定时、计数、运算等确定的功能,来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。它的优点是:可靠性高,耗电少,适应性强,运行速度快,寿命长等。一、全自动洗衣机的控制特点按自动化程度分类,洗衣机可分为普通型、半自动型、全自动型三大类。目前大多是全自动型洗衣机,它是指洗涤、漂洗、脱水各个功能之间的转换全部不用手工操作而能自动进行的洗衣机。全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一轴心安放的,内桶可以旋转,作为脱水用。内桶的周围有许多小孔,使内桶和外桶的水流相通,洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时通过控制系统将进水电磁阀打开,经进水管将水注入到外桶。排水时,通过控制系统将排水电磁阀打开,将水由外桶排到机外。洗涤时,正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现,此时脱水桶并不旋转。脱水时,控制系统将离合器合上,由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位控制开关分别用来检测桶内水位情况。启动按钮用来启动洗衣机工作,停止按钮用来实现随时停止进水、排水、脱水及报警全过程。作为全自动洗衣机,其运行过程应能体现自动控制、自动运行的特点,以下即为全自动洗衣机的控制过程:按洗衣机启动按钮后,开始供水,当进水满时,停止供水,洗衣机开始执行洗涤过程,一开始,内桶正转数秒,然后倒转数秒,执行此循环动作需要持续一段时间。洗涤结束之后,开始排水,当排完水时,脱水桶接着工作一段时间,脱水工作结束后,洗衣机继续排水,直到排水完毕,此时发出报警信号,提示工作人员来取衣服,如按停止按扭,则所有工作过程立即停止。二、设计要求在全自动洗衣机中,洗衣机洗涤、脱水程序是由以单片机为中心控制系统工作的。首先,由于单片机的指令系统相对复杂,编写洗涤、脱水程序相对复杂;其次,在设计控制系统硬件时,要有多种电路保护装置,如过电流保护、过电压保护、过载保护、过热保护以及欠压保护等等。这样增加了硬件的复杂性,隐含了较高的故障率,无形的增加了维修成本费用。如今,在工业控制系统中广泛应用的PLC,则能克服单片机的缺点,它是一个整体模块,它集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能,它在运用中,硬件相对简单,因而提高了控制系统的可靠性。另外,它的编程语言也相对简单,因此在该设计中采用了PLC来实现全自动洗衣机的工作过程。1、I/O点位设置如下X0:启动按钮;X1:水位满(上限位);X2:排水完(下限位);X3:停止按钮;Y0:供水泵工作;Y1:漂洗电机正转;Y2:漂洗电机反转;Y3:出水阀工作Y4:脱水桶脱水;Y5:报警器2、具体运行步骤(1)按启动按钮X0后,开始供水(Y0指示灯亮),当进水满到水满传感器(即上限位X1)时,停止供水(Y0指示灯灭);(2)水满之后,洗衣机开始执行洗涤过程,一开始,内桶正转5秒(Y1指示灯亮),然后倒转5秒(Y2指示灯亮),执行此循环动作5分钟;(3)洗涤结束之后,出水阀(Y3)开始排水;(4)当排水水位到达下限位(X2)时,脱水桶(Y4)工作数秒;(5)脱水工作结束后,继续排水,此时如再遇下限位(X2),则关闭出水阀,同时发出报警信号(Y5指示灯亮),提示工作人员来取衣服;(6)按停止按扭(X3),所有工作过程立即停止。本设计采用PLC控制功能来实现对全自动洗衣机“正常运行”和“强制停止”进行控制,避开了以往继电器接触不良、开关易损坏等缺点,可靠性和稳定性都有所提高。该全自动洗衣机能独立完成洗涤全过程,进水时间、洗衣时间、排水和脱水时间都是利用PLC控制器中的定时器和计数器来实现的,即使在出现故障时也能紧急停止。与此同时,由于输出输入很明显,不需要好多额外的外接电路,这样设计显得简洁明了,这也是采用了可编程控制器所带来的好处。特别说明,本设计中的时间都是为方便程序调试而设定的,在实际生活应用过程中,只需要将所设时间作相应改变即可。三、I/O分配图四、梯形图五、工作原理分析根据梯形图分析:1、当按下启动开关X0,供水阀Y0得电并自锁,开始供水,供水指示灯亮起;2、当供水满达到上限位时,上限位传感器动作,X1得电,供水阀Y0关闭,定时器T0计时5分钟,同时,Y1得电,洗衣机内桶开始正转5秒,然后是Y2得电,内桶反转5秒,再后来又是Y1得电、Y2得电、Y1得电……,如此这般一直循环下去(相应指示灯也随之循环亮起),直到5分钟漂洗结束;3、5分钟后,T0得电,Y1、Y2均被复位,漂洗过程停止。同时,启动Y3得电,开始排水,排水过程中,水位逐渐下降,排水指示灯亮起;4、当水位下降到下限位时,下限位传感器动作,X2闭合,Y4得电,脱水指示灯亮起,脱水桶旋转脱水10秒钟,时间由T3设定;5、当脱水10秒结束后,如果下限位X2断开,则继续排水,否则,对Y3进行复位,排水指示灯熄灭,关闭出水阀,同时Y5得电,报警指示灯亮起,发出报警信号,说明洗衣完成,提示工作人员取衣服。在全过程中,如按下停止按钮X3,则Y0至Y5,T0至T3全部被复位,所有过程立即停止下来。六、结束语可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置,它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域,它以微处理器为核心,用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等,并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。该设计主要介绍了全自动洗衣机的控制特点、工作原理、控制系统程序设计、控制系统PLC程序。根据全自动洗衣机的工作原理,利用可编程控制器PLC实现控制,说明了PLC控制的原理方法,特点及控制洗衣机的特色。通过本系统的设计,本人对PLC的特点有了更加深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了PLC的特点,对按钮、电磁阀、开关等其它一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。充分表现了家电用品的现代化个性。参考文献:[1]连赛英.《机床电气控制技术》[2]官智俊.《机电一体化课程设计》[3]梁耀光、余文烋主编《电工新技术教程》[4]自动化网:=8