您好,欢迎来到华佗养生网。
搜索
您的当前位置:首页基于PLC的工业洗衣机控制系统设计

基于PLC的工业洗衣机控制系统设计

来源:华佗养生网
第24卷 第24期 V0l_24 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 eficifency and poor health in traditional washing machine,the design of industialr 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 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。 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: 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 。 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 圣幺 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 一图1 工业洗衣机结构示意图 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。 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 收稿日期:2015—12—30 78- 稿件编号:201512316 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。 -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 No—一 N qR1 Y1 — XO _o lsA2 o_一 X2 Y 2 _o 3 4O—— X3 o—}l_ X4 Y 3 婴 —..c 啦 X5 Y 4 ——— 仁= —————一 : —o1 SA2&—一 X6 Y 5 . !  SA 3台—一 X7 温控开关 —o11 Y 6 一oSA4 一 X1 0 s^5 一 Xll sA6 一 Xl 2 sA7各一 Xl 3 AC220V C0M. C 0M= — 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。 图5主程序流程图 在手动模式下可用户可根据衣物特点及自己意愿单独 控制各个洗衣工序,如单独进行衣物的烘干、洗涤时间的长 短、漂洗次数等而不受系统程序的限定,使用方便,流程图如 图6所示。 进水阀 手 排水阀 动 洗涤电机 模 漂洗电机 式 甩干电机 加热器 图6手动模式流程图 在自动模式下,按下启动按钮后,系统自动打开进水电 —.80- 磁阀进水并进行水位的检测,当水位达到高水位时进水电磁 阀自动关闭,并启动洗涤程序(洗涤电机M1正传2O秒后停 止,3秒后再正传2O秒后再停止,3秒后重复刚才的洗涤过 程20次),然后洗涤工序结束,打开出水阀排出洗涤过程中 的污水;当检测到污水排完后自动关闭排水阀并打开进水 阀,注入清水,当清水水位达到高水位时关闭进水阀,然后启 动漂洗程序(洗涤电机M1正传10秒后停止.4秒后再正传 10秒后再停止,4秒后重复刚才的漂洗过程1O次),漂洗结 束后打开出水阀排出漂洗过程中的污水:当检测到污水排完 后启动高速甩干电机M2进行甩干及排水,45秒后停止甩干 并关闭出水阀,启动加热器对洗涤物品进行烘干.烘干50秒 后关闭加热器启动报警装置通知用户洗涤任务结束。系统停 止工作。在此过程中用户只需按下启动按钮。剩下的事情由 洗衣机自动完成,用户只等洗衣机报警取干衣服。自动模式 流程图如图7所示。 l自动模式 =工 _.1 11 塑查 l 打开进水阀 臣蓝圈 打开排水阀 二][= 水满 匝圃 洗涤作业 [銮] 一 (洗涤电机正转20s 洗涤作业 止3s) (洗涤电机正转1 0s 停止3s一反转20s 秭停止4s一反转 1 0s啭lL4s) 洗涤是: 洗是一 图7自动模式流程图 4系统调试与试验 将编写的PLC程序写入PLC中,将硬件、软件结合进行 综合调试。接通系统电源后将PLC运行开关打到RUN方式 [13-l ̄。示灯L1亮(洗衣机进水),当水位上升到高水位时,停止进 水,洗涤电机正转指示灯L2亮(洗涤作业),一将SA1打到自动模式.按下SB1后.工~~工一一工腊I 看到进水电磁阀指 L2亮20秒后熄 灭,3秒后洗涤电机反转指示灯L3亮,L3亮20秒后熄灭,3 秒后洗涤电机正转指示灯L2亮…..如此循环20次以后停止 转动并自动排水,水拍完后,看到洗衣又自动进水,水满后, 洗涤电机正转指示灯L2亮(漂洗),L2亮10秒后熄灭,4秒 后洗涤电机反转指示灯L3亮,L3亮1O秒后熄灭。暂停4秒 后洗涤电机正转指示灯L2亮…..如此循环10次以后停止转 动并自动排水,水拍完后看到甩干指示灯L5亮,45秒后L5 灭,L6灯亮(烘干),50秒后L6灭,报警灯AR亮,洗涤任务完 成,将SAI打到停止,AR灭,洗衣机停止工作。 将SA1打到手动模式,接通SA6,看到L1亮(洗衣机进 水),断开A6L1灭(停止进水);接通SA7,指示灯L4亮(洗衣 机排水),断开SA7 IA灭(停止排水);接通SA2,洗涤电机正 转指示灯L2亮(洗涤作业),2O秒后L2熄灭,3秒后洗涤电 张争刚。等基于PLC的工业洗衣机控制系统设计 衣物穿着舒适性和人体健康很有益处。 参考文献: 机反转指示灯L3亮,20秒后L3熄灭,3秒后L2亮…..如此 循环,断开SA2,L2、L3都灭(停止洗涤);接通SA3,洗涤电机 正转指示灯L2亮(漂洗),lO秒后L2熄灭,暂停4秒后洗涤 电机反转指示灯L3亮。L3亮lO秒后熄灭。4秒后洗涤电机 正转指示灯L2亮…..如此循环直到SA3断开,L2、L3都灭 (停止漂洗);接通SA4,L5灯亮(甩干),断开SA4,L5灯灭 (停止甩干);接通SA5,L6灯亮(烘干),断开SA5,L6灯灭 (停止烘干)。在手动模式下洗衣过程的各个工序工作时间完 全由用户控制,衣物较脏时可加长洗涤时间,增加衣物洗净 比;衣物含洗涤剂较多时可增加漂洗次数,降低衣物洗涤剂 [1】梁丽桢,梁永刚.可编程控制器在工业洗衣机中的应用[J]. 电气传动自动化.2004(6):42—44. 【2]刘德兵.全自动工业洗衣机控制系统品开发与创新,2015(7):105—106. PLC' ̄f.计[J].机电产 [3】李中伟,朱永涛.智能洗衣机控制器的设计[J].科技视界, 2014(36):1O0—116. [4]李圣良.基ff-MCS一51单片机的洗衣控制系统[J].兵工自动 化.2006(10):81-101. 残余量;衣物含水量较高时延长甩干时间及烘干时间,同时 使洗衣机内筒得到干燥,细菌在潮湿的环境下繁殖很快.但 在干燥的环境下几乎无法繁殖,对减少衣物细菌数量和经洗 衣机传播到其他衣物的细菌数量大大减少;另外,在潮湿的 的雨季,衣物常常发潮,影响穿着舒适度,而衣物又是干净的 [5】徐良雄.PLC和变频器在工业洗衣机控制系统中的应用[J]. 实验室研究与探索.2012(8):207—210. 【6】廖兴展.工业洗衣机的PLC控制[J].广西轻工业,2010(7): 49—50. [7】刘祖其,刘海,井建康.全自动洗衣机的PLCff ̄-序设计与研 究fJ】.机电产品开发与创新,2010(4):150—152. 不需要清洗,此时可以单独使用洗衣机的烘干功能进行除 潮.方便实惠 通过实际测试发现,各个工序工作正常达到工业洗衣机 控制工艺要求且工作稳定可靠、达到控制工艺要求。为了验 证工业洗衣机的性能。将PLC控制系统与普通洗衣机结合并 进行了改造 。进行了衣物的洗涤、漂洗、甩干、和烘干,其洗 净比达到了0.95达到了国家A级水平。烘干后衣物的含水 量达到了0.5%,达到了可直接穿着的含水量要求。而洗衣机 【8】梁言.中国洗衣机市场现状与趋势分析[J].中国经贸导刊, 2004(4):40. 【9]李志斌.PLC和变频器在工业洗衣机控制系统中的应用[J]. 电机与控制应用.2008(6):44—46. 【lO]胡志刚,张慧.变频器在工业洗衣机控制系统中的应用[J]. 金华职业技术学院学报,2014(6):49—52. [11]孙勇,戴立红,沈明新,等.基于LOGO的全自动洗衣机控制 在烘干工序后,洗衣机内筒也被烘干,其细菌数量也比普通 洗衣机细菌数量低很多。 系统设计[J].辽宁科技大学学报,2015(6):184—187. [12]-?秀娜,张茜铭.基if-PLC ̄ ̄洗衣机系统设计[J】.科技创新 与应用.2014(36):121. 5结束语 以PLC为核心的工业洗衣机控制系统满足了对衣物的 洗涤、漂洗、甩干、烘干等功能,并有自动、手动两种工作模式 供用户选择,使用方便、操作灵活能满足用户的个性化需求、 并提高了系统运行可靠性,效果良好。同时,该工业洗衣机的 烘干功能使衣物含水率快速达到0.5%,同时洗衣机内筒被快 速烘干,破坏了细菌繁殖环境使洗衣机内筒细菌数量大幅减 少,极大降低了衣物细菌传染给人的概率;其次,在阴雨季节 【13】张芬,王欢.基于MCGS及PLC的全自动洗衣机系统设计[J]. 自动化技术与应用,2014,33(6):82—84. 『14]柳胜耀,李瑛,赵四海.基于家用洗衣机的性能测试环境实 验室建设[J].实验室研究与探索,2014(11):248—251. 【15】王超.基于PLC的工业洗衣机控制系统[J].电子制作,2014 (21):3-4. 【16】赵志伟,陈学有,潘琼.采用特征值法和Pmny法相结合的 PSS自适应控制【J1.陕西电力,2012(6):49-52,62. 可直接使用洗衣机的烘干功能对干净衣物进行除潮.对增加 一81一 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- huatuo7.cn 版权所有 湘ICP备2022005869号-9

违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务