王璐

摘 要：傳統(tǒng)繼電器控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)一體示教機(jī)存在獨(dú)立的元器件多、線路復(fù)雜、容易出故障、檢修維修難度大等不足。通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造升級(jí)后，再與傳統(tǒng)繼電器控制相比較，利用可編程控制器PLC和觸摸屏實(shí)現(xiàn)控制，不僅便于講解PLC和觸摸屏的控制原理方法和特點(diǎn)，突出了洗衣機(jī)控制的特色，而且還大大削減了實(shí)訓(xùn)成本，具有穩(wěn)定性高、系統(tǒng)操作方便靈活、維修簡(jiǎn)單的特征，教學(xué)效果與學(xué)習(xí)效率大大提高。

關(guān)鍵詞：PLC與觸摸屏控制 全自動(dòng)洗衣機(jī) 一體示教機(jī)

隨著國(guó)內(nèi)用工企業(yè)對(duì)技術(shù)工人綜合素質(zhì)的要求逐步提高，結(jié)合筆者學(xué)校的實(shí)際情況，我們對(duì)全自動(dòng)一體示教洗衣機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)升級(jí)改造。改造后的控制系統(tǒng)主要采用了PLC和觸摸屏控制技術(shù)，具備穩(wěn)定安全系數(shù)高、精準(zhǔn)度高等優(yōu)勢(shì)，極大地降低了控制開(kāi)關(guān)的正常損耗、人為操作失誤等造成的各類(lèi)故障，減少了學(xué)生實(shí)訓(xùn)所需要的材料，最終優(yōu)化了教學(xué)效果、增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手鍛煉的能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題的能力和解決問(wèn)題的能力。

一、全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理

全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)、排水分別由進(jìn)、排水電磁閥來(lái)控制。洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)把進(jìn)水閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管道將水注入外桶；排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)，將水從外桶排到機(jī)外。洗衣機(jī)正、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波輪正反來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。水位開(kāi)關(guān)用來(lái)測(cè)水位，啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作，停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)緊急狀況下手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警，排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。

2.全自動(dòng)一體示教洗衣機(jī)系統(tǒng)硬件分析

全自動(dòng)一體示教洗衣機(jī)的過(guò)程包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌、排水和脫水等功能。在實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程中，各種采樣信息都是通過(guò)控制中心進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機(jī)各控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，決定洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開(kāi)關(guān)是PLC的輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān)，進(jìn)水閥、排水閥和電動(dòng)機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來(lái)決定其工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心（即PLC）給定信號(hào)來(lái)決定，而電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。另外由于洗衣機(jī)工作過(guò)程是順序過(guò)程，所以利用可編程序控制器作為控制系統(tǒng)是可行的。

二、PLC機(jī)型選擇、系統(tǒng)工作原理及控制要求

學(xué)校示教自動(dòng)洗衣機(jī)使用的PLC選用三菱公司 FX2N-48MR可編程控制器。該P(yáng)LC環(huán)境適應(yīng)范圍廣，抗干擾能力強(qiáng)，編程方便，易于使用，壽命長(zhǎng)，同時(shí)其擴(kuò)展功能也相當(dāng)強(qiáng)。其自身具有開(kāi)關(guān)量輸入、輸出各24路，具備基本指令處理時(shí)間短的特點(diǎn)，無(wú)故障時(shí)間可達(dá)30萬(wàn)小時(shí)，能滿足系統(tǒng)控制需求。根據(jù)工藝流程，PLC的輸入、輸出控制線路中電磁閥線圈、交流接觸器、報(bào)警器均為220V電壓。

為了充分發(fā)揮PLC的強(qiáng)大功能，滿足控制要求，同時(shí)保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行，學(xué)校教師對(duì)示教機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)。工作原理為：開(kāi)機(jī)按下時(shí)間、水位按鈕，進(jìn)行選擇，程序自動(dòng)計(jì)算電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間。按下啟動(dòng)按鈕開(kāi)始進(jìn)水，當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定水位后，洗衣機(jī)開(kāi)始洗衣服。洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)15秒停3秒、反轉(zhuǎn)15秒停3秒，一直運(yùn)行到系統(tǒng)計(jì)算出的時(shí)間為止。洗衣機(jī)進(jìn)入排水輸出，排水達(dá)到排空水位后，進(jìn)行脫水輸出。在運(yùn)行完成后再進(jìn)行循環(huán)，計(jì)數(shù)器C進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)循環(huán)到第三次后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入到報(bào)警系統(tǒng)輸出，洗衣機(jī)洗衣結(jié)束。在運(yùn)行中按停止按鈕時(shí)，進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警可以立即停止并進(jìn)行數(shù)據(jù)歸零；按排水按鈕時(shí)，進(jìn)行手動(dòng)排水。

三、觸摸屏系統(tǒng)

觸摸屏作為控制系統(tǒng)操作和顯示終端的應(yīng)用十分普遍。我們可根據(jù)系統(tǒng)控制需要，通過(guò)計(jì)算機(jī)利用軟件進(jìn)行畫(huà)面的優(yōu)化以及功能的增減，達(dá)到控制要求。依據(jù)校內(nèi)全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC一體示教機(jī)的原理和控制應(yīng)用，啟動(dòng)GT Designer3軟件，按所有控制項(xiàng)目要求設(shè)定，進(jìn)入畫(huà)面清單窗口設(shè)計(jì)，最后完成所有全自動(dòng)洗衣機(jī)控制畫(huà)面的觸摸屏設(shè)計(jì)和PLC控制系統(tǒng)的狀態(tài)顯示。

四、結(jié)語(yǔ)

我們通過(guò)全自動(dòng)洗衣機(jī)一體示教機(jī)的試驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生綜合運(yùn)用觸摸屏和PLC控制技術(shù)的能力得到進(jìn)一步提高，激發(fā)培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了綜合應(yīng)用電工新技術(shù)的能力，并降低了學(xué)校實(shí)訓(xùn)的投入成本。這一系統(tǒng)改進(jìn)措施得到了校內(nèi)師生的一致好評(píng)，在教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備建設(shè)中具有推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖明耀.可編程控制技術(shù)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2004.

（作者單位：廣東省核工業(yè)華南高級(jí)技工學(xué)校）