【工控老马】洗衣机PLC程序控制系统设计详解

洗衣机PLC程序控制系统设计详解

摘要
该创新设计主要介绍了全自动洗衣机的工作原理、控制系统的PLC的造型和资源的配置、控制系统程序设计与调试、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，对三菱的FX2N系列PLC的特点有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了三菱的FX2N系列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。

关键词：PLC；程序控制器；洗衣机；全自动；

电气时代的许多发明给人们的生活带来了许多方便，如电灯，电视，电饭锅，洗衣机等。其中洗衣机作为人们日常生活中常见的一种家用电器，深受喜爱。为了提高人民的生活水平和质量，提高洗衣机的性能，使其更方便于操作，现用PLC控制系统的知识结合洗衣机的原理，设计全自动控制装置，从而使洗衣机的性能得到很好的提高。此控制装置的特点是简单,直观,方便,一般人皆可操作。

一、 设计的创新点和优点
在洗衣机控制方面，在PLC问世之前，控制领域中是继电器占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。再者传统洗衣机洗涤、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，如电流保护、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，隐含较高的故障率，无形的增加了维修成本费用。在工业控制系统中广泛应用的PLC能克服单片机的缺点，它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。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。

二、 控制要求
PLC送电，系统进入初始状态，准备好起动。起动时开始进水，水位到达高水位时停止进水，并开始洗涤正转。洗涤正转15秒,暂停3秒；洗涤反转15秒后，暂停3秒为一次循环，若循环不足3次，则返回洗涤正转；若小循环达3次，则开始排水。水位降到低水位时开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次大循环。大循环不足3次，则返回进水，进行下一次大循环。若完成3次大循环，则进行洗完报警。报警后10秒结束全部过程，自动停机。

三、 方案可行性
洗衣机从 洗涤正转15s→→暂停3s→→ 洗涤剂反转15s→→暂停3s ，可使用FR-A540变频器的程序运行功能实现，用变频器驱动电动机。输入输出信号可使用三菱FX2N-64MR控制器来实现。
全自动洗衣机控制系统利用了三菱FX2N系列PLC的特点,对按钮,电磁阀,开关等其他一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由PLC内计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。可以把上面设定的程序时间定下来,作为固定程序使用,也可以根据衣物的质地,数量及油污的程度来编程。只要稍作改变,就可以设计出诸如要多洗多甩的牛仔类衣物,轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通用的标准洗涤程序,充分表现现代家电品的实用性。

四、 实施步骤
(1) I/O端口分配。见下表：

(2) 变频器端口参数设定
1） 系统清零。
2） 设定Pr.79=5（程序运行模式）；Pr.8=1s(减速时间)。
3） 设定Pr.200=0/2(电压/时间)
4） 程序运行第一组设定
Pr.201=1、50、0：00 Pr.202=1、0、0：15
Pr.203=2、50、0：18 Pr.204=1、0、0：33
5） 程序运行第二组设定
Pr.211=1、50、0：00 Pr.212=1、0、0：20

（3）洗衣程序控制综合接线图

（4）程序控制流程图
程序中状态转移条件是X3（高水位）和X4(低水位)，这是靠传感器控制的。

(5)程序控制步进梯形图
（6）程序控制指令

五、结束语
这次设计，不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立思考的能力，树立了对自己工作能力的信心，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。虽然这个设计做的不是很完美，但是在设计过程中所学到的知识是这次创新设计的最大收获和财富，会使我终身受益。通过这次创新设计，使我明白学习是一个不断积累的过程。还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值。