全自动洗衣机改进节水的PLC梯形图设计

摘 要：根据实际应用及节水的需要，本课题利用PLC可编程控制器设计了全自动洗衣机及其改进节水的梯形图，该梯形图的设计利用德国西门子公司的S7-200软件完成。主要功能包括全自动洗衣机的循环洗涤、自动脱水、自动进水排水及蓄水箱的蓄水排水。充分利用了PLC可编程控制器安全可靠，使用方便的优点，实现了洗衣机洗涤及节水过程的自动化。

关键词：PLC 洗衣机 蓄水箱 梯形图

中图分类号：TM925 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0086-02

1 PLC概述

PLC（Programmable Logic Controller，可编程控制器）是在继电器控制技术和计算机技术的基础上发展起来的一种新型的工业自动控制设备，它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、控制技术、通信技术为一体，广泛应用于工业自动化的各个领域。PLC功能从原来只具有逻辑控制、顺序控制等功能，发展到现在已具有模拟量输入输出、定位控制、旋转角度检测、高速计数、数据处理、联网通信等功能。该系统应用用面向控制过程，面向用户的“自然语言”编程，具有简单易懂，操作方便，适应恶劣工业环境，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造等优点。

PLC的应用通常可分为五种类型：顺序控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理和通信和联网。按PLC的输入输出点可将PLC分为三类：小型机、中型机和大型机。但随着PLC技术的飞速发展，某些小型PLC也具有中型和大型机的功能，这也是PLC的发展趋势。[1]

2 梯形图语言

PLC梯形图是通过PLC的内部器件如输入、输出、辅助继电器、定时器/计数器等实现控制的，并用其在梯形图中的图形符号表示。

梯形图表明了PLC的输入、输出之间的逻辑关系，是PLC的一种图形编辑语言和程序。梯形图很容易从电气控制电路转化而来，但梯形图是用软件实现的，它简化了符号，加进了许多功能强、使用灵活的指令，结合计算机的特点，它是逻辑操作、控制于一体，是一种图形化的编程语言，非常直观，易于理解，适合电气人员使用。这种语言形式可完成全部电气控制功能。其使用方便、修改灵活，是电器控制线路无法比拟的。用计算机编程软件编程，可在计算机上直接显示梯形图，编程更方便。[1～2]

3 S7—200

西门子公司的PLC产品目前较先进的有S7，M7及C7系列。S7系列的可编程控制器根据控制系统规模的不同，分成三个子系列，即S7-200，S7-300，S7-400。其中S7-200是针对低性能要求的小型PLC。S7-300是中小型PLC，最多可以扩展32个模块。S7-400是大型PLC，可以扩展300多个模块。[3]

SIMATIC S7-200系列可编程序控制器是德国西门子公司生产的具有高性能价格比的微型可编程序控制器。由于它具有结构小巧，运行速度高，价格低廉及多功能多用途等特点，因此在工业企业中得到了广泛的应用。[4]

S7-200系列PLC系统由基本单元（主机）、I/O扩展单元、功能单元和外部设备等组成。

S7-200系列PLC的主要模块为CPU组件，型号为CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226、CPU226XP，点数在10～40点之间，步处理时间在0.15～0.2μs之间。另外还有电源组件、AC输入组件、DC输入组件、继电器输出组件、晶体管输出组件、输入输出组件、主基板、扩展基板、扩展电缆、高速计数组件、A/D转换组件、D/A转换组件、A/D与D/A转换组件、测温组件、温度控制组件、脉冲捕捉组件、模拟定时器组件、中断组件、以太网模块、计算机通信组件MODBUS组件、PROFIBUS组件、通信组件、定位控制组件、系统故障组件、空插组件、虚设组件、端子适配器、动态输入组件、动态输出组件、I/O通信主控组件、I/O通信远程输入模块、I/O通信远程输出模块、I/O通信远程输入输出模块等。[3][5]

4 本课题具体要求

接通电源，系统进入初始状态，准备启动。按下启动按钮，开始进水，水位到达高水位时停止进水，并开始正转洗涤。正转洗涤3s后，停止2s开始反转洗涤3s，然后又停止2s。若正反转洗涤没满10次，则返回正转洗涤；若正反转满10次，则将水排入马桶的蓄水箱中。水位下降到零水位时，开始脱水并继续向水箱排水。若蓄水箱内的水位到达高水位时，蓄水箱向马桶排水，到达低水位后停止排水。脱水20s，即完成一次大循环。大循环满六次，则返回到进水开始时全部动作，进行下一次大循环。若大循环满六次，则进行洗完报警。报警15s后，结束全部过程，自动停机。

在洗涤过程中，可以按下停止按钮停止洗涤。也可以随时按下蓄水箱排水按钮向马桶排水。

5 梯形图设计

5.1 设计输入输出点及编号

（如表1所示）

5.2 画梯形图

本梯形图用西门子公司S7-200软件完成，结果如图1和图2所示。

6 结语

本文利用PLC的控制实现了对全自动洗衣机和蓄水箱的控制，但在硬件设计和具体安装方面还没有具体合适方案。例如为了节约成本，不能在洗衣机排水口处安装发动机向蓄水箱排水，因此只能将洗衣机和蓄水箱分别安装在楼上和楼下，利用压力差将水排入蓄水箱，但这可能会给方案的具体实施和安装带来困难，希望在以后通过不断学习，完成硬件的设计并使设计更加实用和经济，使此课题能够真正得到应用。

参考文献

[1]罗伟.PLC与电气控制[M].中国电力出版社，2009（1）.

[2]张浩风.PLC梯形图设计方法与应用实例.机械工业出版社，2009（1）.

[3]刘洪涛.PLC应用开发从基础到实践.电子工业出版社，2007（1）.

[4]王淑英.电器控制与PLC控制技术.机械工业出版社，2005（1）.

[5]龚运新.PLC技术及应用—— 基于西门子S7—200[M].清华大学出版社，2009（1）.