基于PLC的工业洗衣机控制系统设计
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第２４卷 Ｖ０ｌ＿２４ 第２４期 Ｎｏ．２４ 电子设计工程 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１６年１２月 Ｄｅｅ．２０１６
基于ＰＬＣ的工业洗衣机控制系统设计 张争刚。熊刚 （杨凌职业技术学院陕西杨凌７１２１００）
摘要：为了解决传统洗衣机存在功能单一、洗涤效率低、卫生状况差等问题，本文结合传感器、电力电子以及智能控 制技术，设计了一种基于三菱ＦＸ２Ｎ一３２ＭＲ型ＰＬＣ的工业洗衣机控制系统．该系统包括主回路控制电路、ＰＬＣ控制电 路以及软件系统３个部分，具有手动、自动两种操作模式，能够满足不同织物和用户个性化需求，最后制作了样机并 且进行了测试，测试结果表明该洗衣机系统洗净度达到０．９５、含水率达０．５％、细菌数量低、操作简单、智能化程度高、 成本低廉，达到了预期效果．具有一定的使用价值。 关键词：ＰＬＣ：洗衣机：控制系统；智能 ’ 中图分类号：ＴＮ０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—６２３６（２Ｏ１６）２３—００７８一ｏ４ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｈｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＬＣ
ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ－ｇａｎｇ，ＸＩＯＮＧ Ｇａｎｇ （Ｙａｎｇｌｉｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃ０ｆｆｅ ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｌｏｗｅｒ ｗａｓｈｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｐｏｏｒ ｈｅａｌｔｈ ｉｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｗａｓｈｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｈｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ ＦＸ２Ｎ－３２ＭＲ ＰＬＣ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｓｅｎｓｏｒｓ，ｐｏｗｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｐａｒｔｓ：ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ，ＰＬＣ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｕａｌ ａｎｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｗｏ ｍｏｄｅｓ ｔｏ ｍｅｅｔ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｎｅｅｄｓ ｏｆｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｕｎｓｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，Ｆｕｒｔｈｅｒ ｍｏｒｅ，ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｉｓ ｍａｄｅ ａｎｄ ｍａｄｅ ａ ｔｅｓｔ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｏｎ ｗａｓｈｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ ｒｅａｃｈｅｄ０．９５，ｗａｔｅｒ ｒａｔｅ ｏｆ０．５％，ｌｏｗ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆｂａｃｔｅｒｉａ，ｓｉｍｐｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｌｙｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｚｅｄ ａｎｄｌｏｗ ｃｏｓｔ，ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｅｆｆｅｃｔ．Ｉｔ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｕｓｅ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＬＣ；ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｈｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
随着科技的进步和社会需求的不断提高．人们对日常生 活中的自动化设备要求也越来越高，洗衣机便是其中一种ｌｌ－２１。 然而普通全自动洗衣机在满足人们基本洗涤需求的同时还存 在一些不足： １）洗衣量较小，工作效率较低只能满足一般家庭的日常 需要，而像酒店、医院等场合远远无法满足其需求； ２）一般的洗衣机只有自动模式，不能满足不同织物和用 户的个性化需求： ３）洗衣机为多次重复使用设备，不同衣物经洗衣机存在 细菌交叉感染，危及人身健康； ４）一般的洗衣机没有除湿功能．洗涤完毕的衣物还需晾 晒后才能使用，浪费时间； ５）在阴雨季节衣物往往容易发潮，影响穿着的舒适性和 人体健康，而衣物的除潮往往要借助其他设备来进行，增加 用户经济负担。目前．能满足以上要求的洗衣机主要是国外 品牌，其结构复杂、价格昂贵还没有得到广泛使用。文中设计 一种基于ＰＬＣ的工业洗衣机控制系统既能实现洗衣过程的 自动化又能满足不同织物和用户的个性化需求。 收稿日期：２０１５—１２—３０ 稿件编号：２０１５１２３１６ １ 系统结构及工作过程 基于ＰＬＣ的工业洗衣机由进水阀、出水阀、水位检测、洗 涤电机、甩干电机、烘干加热器组成［２１，其结构示意图如图１ 所示。 水位检测用来检测洗衣机中水位高低，进水阀控制水流 入洗衣机．出水阀进行排水控制。Ｍ１为洗涤电机，带动洗衣 机桶旋转进行洗涤，Ｍ２为高速甩干电机，其高速旋转使洗涤 物品快速脱水，加热器对洗涤物品烘干 。
圣幺
图１ 工业洗衣机结构示意图 工业洗衣机的工作过程要求包括自动模式和手动模式。 自动模式：在自动模式下可实现洗涤物品的自动洗涤、 漂洗、甩干、烘干处理，在此过程中不需要人为干预即可完成
作者简介：张争刚（１９８１一），男，陕西武功人，硕士，讲师。研究方向：自动化技术。 －７８－ 张争刚．等基于ＰＬＣ的工业洗衣机控制系统设计 整个洗涤过程。 手动模式：考虑到不同洗涤物品的特性及用户洗涤习惯 等的差别，用户可单独控制进水电阀控制洗衣机水位高低， 单独控制洗衣机进行洗涤、漂洗、甩干及烘干，满足用户的个 性化需求。
２ ＰＬＣ控制系统设计 ２．１ 系统组成及工作原理 ＰＬＣ控制系统由硬件和软件两部分组成。而硬件又由两 部分组成，一部分为ＰＬＣ控制回路主要由ＰＬＣ控制器、模式 选择开关、液位传感器、进水控制开关、排水控制开关、洗涤 控制开关、漂洗控制开关、甩干控制开关、加热器控制开关等 输入元件和进水阀、出水阀、信号指示灯、报警器等小功率负 载组成，洗涤电机、甩干电机、加热器等大功率负载ＰＬＣ无法 直接驱动放在主回路中由接触器驱动。ＰＬＣ系统控制框图如 图２所示。 ｌ模式选择卜． Ｉ液位信号卜・ Ｉ进水开关卜・ ｌ排水开关 ＿－ ＰＬＣ ｌ洗涤开关卜－． １漂洗开关卜＿． １甩干开关卜＿－ ｌ烘干开关卜＿．
图２ ＰＬＣ系统控制框图 ２．２硬件选型 ＰＬＣ在系统中负责采集、分析各个输入信号，并输出控 制信号驱动主电路进而控制各负载执行相应动作达到控制 目标。ＰＬＣ的选型主要根据系统输入，输出点数的多少来选 择。考虑到本系统的输入信号及输出信号数量，本系统中选 择日本三菱公司ＦＸ２Ｎ一３２ＭＲ型ＰＬＣ作为控制器。该ＰＬＣ可 采用交流１００～２４０Ｖ电源供电，稳定性很好，有３２个Ｉ／Ｏ点， １６点输入、１６点输出，输出形式为继电器输出，有２５６个定 时器，能满足本控制系统的设计要求。 ２．３系统硬件设计 ＰＬＣ控制系统硬件中主回路主要功能是解决ＰＬＣ输出 带负载能力有限的问题，负载功率较小时可由ＰＬＣ输出点直 接驱动［６－８］，如果负载功率较大，则需要借助驱动电路来实现 控制，在本系统中使用接触器来完成，并且对ＰＬＣ起到隔离 保护的作用，防止负载过载时烧坏ＰＬＣ输出点。ＰＬＣ控制系 统主回路如图３所示。 ＰＬＣ控制接触器ＫＭ１及ＫＭ２的通、断对洗涤电机Ｍ１ 正反转控制，ＦＲ１为Ｍ１过载保护；ＰＬＣ控制接触器ＫＭ３来 控制高速电机Ｍ２高速旋转对衣物甩干；ＰＬＣ控制接触器 ＫＭ４来控制加热器对衣物进行烘干．温控器ＢＴ用来设置烘 干温度，当温度达到设定温度时接触器ＫＭ４断开，加热器停 止加热；当洗衣机容量较大时可选择大容量洗涤电机、甩干 电机和加热器并配套相应容量的接触器ＫＭ１、ＫＭ２、ＫＭ３、 图３工业洗衣机ＰＬＣ控制系统主回路电路图 ＫＭ４满足要求。 ＰＬＣ的输入用来接收各种外部信号包括开关、按钮、继电 器触点和传感器等，ＰＬＣ的输出用来将ＰＬＣ输出结果传递给 被控对象包括接触器、电磁阀、指示装置等。本系统输入信号 １１个，输出信号７个，输入信号在自动模式下仅需启动信号、 液位信号即可自动完成洗涤任务：在手动模式下，需要用户根 据自己需求输入相应的操作；输出信号由进水阀开／闭、出水阀 开／闭、洗涤电机正转／停止／反转、甩干电机启／停、加热器启／停 等控制信号组成。系统ＰＬＣ Ｉ／Ｏ端子分配如表１所示。 表１ ＰＬＣ Ｉ，０分配表 由控制系统控制要求及Ｉ／０分配表设计系统Ｉ／０接线 图，如图４所示。 在自动模式下（Ｘ３ ＯＮ），按下ＳＢ１后，系统自动运行进 水（ＹＯ ＯＮ）一水满（Ｘ４ ＯＮ）一停止进水（Ｙ０ ＯＦＦ）一洗涤（Ｙ１ 和Ｙ２交替ＯＮ）一漂洗一排水（Ｙ３ ＯＮ）一甩干（Ｙ４ ＯＮ）一烘 干（Ｙ５ ＯＮ）一报警（Ｙ６ ＯＮ）。 在手动模式下（Ｘ２ ＯＮ）．接通ＳＡ６洗衣机进水．断开ＳＡ６ 洗衣机停止进水，即可人为控制进水量；接通ＳＡ７洗衣机排 水，断开ＳＡ７洗衣机停止排水，即可人为控制排水量；接通 ＳＡ２洗衣机进行洗涤工序。洗涤电机正转～暂停一反转一暂 停一直循环工作，断开ＳＡ２洗衣机停止洗涤，即可人为根据 衣物脏净程度、衣物特点控制洗涤时间，以达到最佳洗涤效 果；接通ＳＡ３洗衣机进行漂洗工序，洗涤电机正转一暂停一 反转一暂停一直循环工作，断开ＳＡ３洗衣机停止漂洗，即可 人为根据漂洗效果控制漂洗时间及漂洗次数，以达到最佳漂 洗效果；接通ＳＡ４洗衣机甩干，断开ＳＡ４洗衣机停止甩干，即 －７９－ 《电子设计工程））２０１６年第２４期 Ｌ１ Ｏ—一 Ｌ Ｙ Ｏ
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图４工业洗衣机ＰＬＣ控制系统Ｉ／Ｏ接线图 可人为控制脱水时间；接通ＳＡ５洗衣机烘干，断开ＳＡ５洗衣 机停止烘干．即可人为控制烘干时间从而控制衣物干燥程 度，当然可能由于时间过长而引起不安全，系统设置有温控 开关做保护，当温度达到系统极限温度时会自动断开加热器 停止加热。
３系统软件设计 根据工业洗衣机的控制要求，系统开机后等待用户进行 工作模式的选择，如果选择自动模式ｌ７＿１ ，则在自动模式下工 作，如果选择手动模式，则在手动模式下工作，两种模式下可 随时停止工作。系统主程序流程图如图５所示。
