全自动洗衣机控制系统设计(3)(2)

2.2系统设计方案

通常地，人们采用洗衣机来洗衣服需要经历洗涤、漂洗、排水、脱水等4个环节，而在全自动洗衣机中，这样的一个过程全由PLC来完成。并且，全自动洗衣机需要其控制系统足够可靠，以避免洗衣机轻易出现故障。

全自动洗衣机的简单工作过程如图2.1所示。其中，洗衣的方式（强洗或是标准）、洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在人们将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择。并且是必须选择的洗衣参数。当选择了一种洗衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。

全自动洗衣机系统中，PLC主要完成以下功能： 1．检测功能

（1）检测洗衣的方式：强洗或者是弱洗的选择。 （2）检测洗衣时的水位：高水位或者是低水位的选择。 （3）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。 （4）检测排水是否已经完成。 2. 控制功能

（1）控制进水、洗涤、排水、脱水等洗衣机的动作。 （2）控制洗涤、脱水等的时间长短。 （3）控制洗涤的次数。

（4）控制在洗衣机完成一个动作后到下一个动作的准确转换。 （5）控制完成洗衣时的信号提示。

针对洗涤循环次数的控制有两种方案可供选择：

方案一、利用计数器来控制循环次数，每循环一次，计数器加1，达到设定值后执行下一个程序。

优缺点：思路简单，易于理解，但程序量稍大，易出错。

方案二、利用循环程序指令，调用强洗弱洗子程序，循环完成执行下一程序。 优缺点：优化程序结构，结构清晰，但在所下载模拟器中无法运行，调试。 方案选择：为加强常用计数器的运用熟练程度，并根据编者水平和无法调试的具体情况选择方案一为最终方案。

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2.3洗衣机硬件配置及组成原理

根据控制流程图，来实现功能。选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣机的控制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自动洗衣机系统中总共有7个数字量输入，10个数字量输出，共需17点I/O,根据I/O点数及程序容量，选择了CPU224作为其主机。

启动按钮用来控制全自动洗衣机开始工作与否，一般地，在用户在洗衣机内放入衣服，且已经准备好开始洗衣服之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开始洗衣。

停止按钮用来控制运行中的全自动洗衣机停止工作与否。在洗衣服的过程中，用户需要停止洗衣机，就可以直接按下停止按钮，洗衣机即会停止工作。

高低水位是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位高低，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统设定下的两个水位中的相对高一点的水位。反之则是低水位。

强洗标准洗涤开关用来设置洗衣机洗衣服的模式，当选择强洗时，洗衣机自动按照强洗模式洗衣服。反之则相反，选择标准洗模式。需要说明的是，标准模式与强洗模式的 选择必须在用户一开始洗衣之前完成。

高水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了高水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将高水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。

低水位探测器用来检测洗衣机水位是否已经达到了低水位。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将低水位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。同样零水位探测器用来探测是否将水排干。采用数字量输出式水位探测器这样就可以直接将零位探测器的输出直接送到PLC主机的数字量输入端口上。

进水电磁阀用来控制洗衣机的进水。当然洗衣机需要外界进水时，PLC主机发出控制信号，进水电磁阀会打开，水自动从外界送入洗衣机筒内，当水已经达到了设定的水位时，PLC主机发出信号自动关闭进水电磁阀，同时控制洗衣机进入下一个洗衣步骤。

电机正转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的正转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机正转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。

电机反转接触器用于PLC主机控制洗衣机电机的反转。可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接电机反转接触器，在洗衣机洗衣服的过程中，电机会正转与反转同时轮流进行。

排水电磁阀用于PLC主机控制洗衣机机筒内的排放。选用数字式电磁阀，可以直接用PLC主机的数字量输出端口来连接到排水电磁阀，当洗衣机在完成洗衣或者漂洗

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后，需要将机筒内的脏水排出机筒，此时，PLC主机发出控制命令打开排水电磁阀，进行排水。

洗衣机洗衣服的最后一道工序就是对衣服进行脱水，脱水电磁离合器正是用于PLC主机控制洗衣机进行脱水，脱水需要电机带动机筒旋转，有了电磁离合器后，就可以直接使用PLC主机的数字量输出端口来控制电磁离合器，最终达到控制脱水执行电机的目的。在脱水过程不涉及电机的调速问题，因此，用PLC主机加电磁离合器这样一种比较觉得简单的方式就可以完成控制任务。

蜂鸣器用来指示洗衣机洗衣过程中的一些声音提示，也采用电磁阀控制。对于各个程序中的指示灯也采用电磁阀进行控制。

全自动洗衣机控制系统为单机控制系统。 PLC的输入点，包括启动按钮、停止按钮、高低水位按钮、标准强洗模式按钮、高水位探测器、低水位探测器，零水位探测器一共7点；输出点包括进水电磁阀、电机正转接触器、电机反转接触器、排水离合器、脱水离合器、蜂鸣器接触器和四个指示灯一共10点。

由于点数不多，考虑20%～30%的余量，选用小型PLC便可实现， 本次设计选择西门子S7-200系列的CPU224型的PLC，可以满足使用需求。它的主要特点是：

·14输入/10输出共24个数字量I/O点。 ·13KB的程序和数据存储空间。

·6个独立的30KHZ的高速计数器，2路独立的20KHZ的高速脉冲输出。 ·具有PID控制器。 ·1个RS485通信/编程口。

·具有多点接口MPI（Multi Point Interface）通信协议 ·具有点对点接口PPI(Point to Point Interface)通信协议 ·具有自由通信口

·I/O端子排可以很容易地整体拆卸

洗衣机的电动机是满足220V单相电源的交流异步电动机，要想改变电动机的旋转方向只需在电路中串联一个电容以改变相位差。，达到控制电机正反转的目的。如图2-2为主电路电机正反转的控制线路

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图2-2 电机正反转控制

图中控制“正转”、“反转”功能为控制电动机电源方向的两个继电器KM2,KM3，它们的线圈分别与PLC的输出端“ KM2”“KM3”相连，受控于PLC的输出信号。

如表2-1为全自动洗衣机中PLC主机的I\\O地址分配。

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表2-1 全自动洗衣机plc主机的I/O地址分配

信号名称 电路器件 地址编号 输入信号 启动按钮 停止按钮 高低水位选择按钮 洗涤模式选择按钮 高水位探测 低水位探测 零水位探测 SB1 SB2 SB3 SB4 ST3 ST2 ST1 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 输出信号 进水电磁阀 电机正转接触器 电机反转接触器 排水电磁阀 脱水离合器 蜂鸣器 进水指示灯 洗涤指示灯 排水指示灯 脱水指示灯 YV1 KM2 KM3 YV2 KM5 HA HL1 HL2 HL3 HL4

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 进水控制 电机正转控制 电机反转控制 排水控制 脱水控制 声音提示 进水提示 洗涤提示 排水提示 脱水提示 启动洗衣机 停止洗衣机 高低水位选 …… 此处隐藏：1532字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……