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[摘要]可编程控制器(PLC) 是计算机技术在工业控制领域的一种应用技术，具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点。介绍一种专为学校或企业集体宿舍公共使用设计，用PLC控制，以“一键式”操控的多模式全自动洗衣机控制系统。
[关键词]PLC “一键式” 步进梯形图
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610019－01
一、引言
被称为现代工业自动化三大支柱之一的可编程控制器(PLC)是在继电接触器控制和计算机控制基础上开发的工业自动控制装置，由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，成为自动化技术的重要组成部分。本文所设计的“一键式”控制多模式全自动洗衣机适合于学校宿舍、大型企业集体宿舍等场所公共使用，尤其采用了“一键式”单按钮控制方式，不但操作维护简单便易，更简化了系统线路，提高了整个控制系统的可靠性。
二、设计方向和主要特点
由于是学校或企业的集体宿舍公共使用，使用的人数较多，大多数人对洗衣的要求比较简单，所以本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向，具有以下几个特点：1、采用“一键式”单按钮控制，操作简单，由于只有一个操作按钮，全部控制流程由PLC内部程序实现，因此内部线路结构非常简单，使得维护和检修十分的简易方便，适合公共场所长时间频繁使用；2、设计了最常用的四种全自动洗衣模式：全流程模式、单漂洗脱水模式、单漂洗模式和单脱水模式，第一种模式即可满足大多数人的洗衣要求，后三种模式可以满足一些快速洗衣需求，模式较少且运行时间也相对固定，便于估算完成时间，方便多人次轮流使用；3、操作方式极为简便，最常用的是控制按钮点按一次，就完成多次漂洗甩干的全洗衣流程，其他单漂洗脱水、单漂洗、单脱水等三种模式，分别用连续按钮两次、三次、四次启动，如需在洗衣过程中停车的，则用按钮长按实现，操作方式简单易懂，适合所有人使用。
三、洗衣机的结构及控制要求
（一）洗衣机的组成结构
本文的洗衣机机械结构组成如下：洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)同心安放，内桶壁镂空，使内外桶水流相通，且内桶可以旋转，作为脱水用。洗衣机进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤中的正、反转洗涤由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将脱水离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行脱水甩干。
（二）控制系统的功能要求
洗衣机的系统控制程序按照控制功能的不同分为四个模块：第一部分是“一键式”控制的核心模块，即按钮动作识别程序段：在按钮被点按一次或连续点按二次、三次、四次（间隔不超过3秒）及长按超过一定时限时，控制程序将对这五种操作予以识别，并启动相对应的工作模式；第二部分是进水洗衣排水模块：实现自动进水洗衣排水的流程；第三部分是脱水模块：脱水甩干一分钟；第四部分是停机提醒模块：在完成洗衣流程时，蜂鸣十秒以提醒使用者，同时控制程序复位，回到初始状态。
图一是各种工作模式的控制程序流程图，在图中可以看到，第一个全洗衣控制模式具体流程如下：按钮一次，程序转入进水洗衣排水模块，洗衣机开始进水，水满时（即水位到达高水位，高水位感应开关由OFF变为ON）停止进水并开始洗涤，洗涤结束后开始排水，水位下降到低水位后（低水位感应开关由OFF变为ON）转入脱水模块，脱水结束完成一次循环，如此完成了3次循环，则进入停机蜂鸣模块，最后恢复初始状态。此工作模式中包含了全部四个模块，而其他三个工作模式均可由此模式中的部分模块屏蔽或跳转来完成。
四、系统配置和PLC控制程序
（一）PLC的I/O端口分配
为实现控制要求，采用了三菱的FX2N型PLC，系统I/O端口分配如下
（二）程序设计
图二是PLC控制程序的梯形图，前半部分0至61行指令是按钮动作识别程序段，是实现“一键式”控制的核心部分：当控制按钮点动时，将对X0输入一个脉冲信号，信号的脉冲上升延先将计时元件T0置零，然后脉冲下降延使T0开始计时并使C0计数一次，如果在三秒钟内X0得到第二个脉冲信号（按钮又按了一次），第二个脉冲上升延将T0重新置零，而后脉冲下降延使C0再次计数一次，这样C0就对X0的点动次数进行了计数；如果X0没有在3秒钟之内被再次接通，T0动作，比较指令CMP将C0的当前数值（因为C0最多累计4次，所以最大值为4）与整数1、2、3、4比较，如果相等，将分别使中间元件M21、M24、M27、M30动作，程序启动相应的全洗衣模式、单漂洗脱水模式、单漂洗模式和脱水模式，同时断开计数元件C0，以防止指令冲突。
从62行起进入步进梯形图，初始状态S0使整个步进程序中两个计数元件C1、C2和控制排水电磁阀Y4复位，以全洗衣模式为例，M21动作，步进至S20，进水电磁阀Y3启动开始自动进水，当洗衣桶内水位达到高水位时，高水位感应开关SH闭合，X1转为ON步进至S21，Y0动作控制洗涤电机正转，30秒后停5秒，步进至S22，Y1动作控制洗涤电机反转30秒再停5秒，由计数元件C2计数一次，若C2计数未满8次，回至S21重复上述正反洗流程，若满8次则步进至S23，用SET命令使Y4动作保持，排水电磁阀打开，洗衣桶排水，当排水至低水位时低水位感应开关SL闭合，X2触点闭合步进至S24，Y2动作，脱水离合器YC1工作脱水60秒，结束后将Y4复位关闭排水电磁阀，且C1计数1次，若C1累计数小于3，步进程序回至S21再次重复上述进水洗衣脱水流程，若C1累计数等于3，步进程序进入S25，启动Y5，T15保持蜂鸣器鸣叫10秒提醒用户洗衣结束，而后其常开触点闭合使按钮点动计数元件C0置零，步进程序回至S0初始状态。
其他三种模式以屏蔽步进程序中的部分环节来实现，如单漂洗脱水模式是以M24的常闭触点屏蔽了C1的计数作用；单漂洗模式利用M27的常开触点在S23排水后跳过了脱水程序模块S24；单脱水模式则是直接从S0转入S23排水和S24脱水模块，工作流程更为简单，这里就不再详细分析了。
由于在每个步进环节中，都加入了一条T1触点闭合回S0的条件指令，所以如需在洗衣机工作过程中停车的，只需将控制按钮长按达3秒以上，计时元件T1触点闭合，程序即可从步进程序的任何阶段回至S0，洗衣机停止工作且按钮点动计数元件C0置零。
五、结束语
本设计方案选用PLC作为系统控制器，又采用单按钮控制来实现洗衣机的多模式全自动工作，控制系统结构清楚、线路简单、操控便易、工作可靠，非常适合学校、企业的集体宿舍公共使用；其中的单按钮动作识别程序段，是实现“一键式”控制的核心，可以广泛应用于其他控制系统，较有实用价值。
参考文献：
[1]李建兴. 可编程序控制器应用技术[M]. 机械工业出版社，2004.7.
[2]石玉明，张屏. 基于PLC的自动洗衣机控制系统[J]. 机械工程与自动化，2007.6.
[关键词]PLC “一键式” 步进梯形图
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0610019－01
一、引言
被称为现代工业自动化三大支柱之一的可编程控制器(PLC)是在继电接触器控制和计算机控制基础上开发的工业自动控制装置，由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，成为自动化技术的重要组成部分。本文所设计的“一键式”控制多模式全自动洗衣机适合于学校宿舍、大型企业集体宿舍等场所公共使用，尤其采用了“一键式”单按钮控制方式，不但操作维护简单便易，更简化了系统线路，提高了整个控制系统的可靠性。
二、设计方向和主要特点
由于是学校或企业的集体宿舍公共使用，使用的人数较多，大多数人对洗衣的要求比较简单，所以本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向，具有以下几个特点：1、采用“一键式”单按钮控制，操作简单，由于只有一个操作按钮，全部控制流程由PLC内部程序实现，因此内部线路结构非常简单，使得维护和检修十分的简易方便，适合公共场所长时间频繁使用；2、设计了最常用的四种全自动洗衣模式：全流程模式、单漂洗脱水模式、单漂洗模式和单脱水模式，第一种模式即可满足大多数人的洗衣要求，后三种模式可以满足一些快速洗衣需求，模式较少且运行时间也相对固定，便于估算完成时间，方便多人次轮流使用；3、操作方式极为简便，最常用的是控制按钮点按一次，就完成多次漂洗甩干的全洗衣流程，其他单漂洗脱水、单漂洗、单脱水等三种模式，分别用连续按钮两次、三次、四次启动，如需在洗衣过程中停车的，则用按钮长按实现，操作方式简单易懂，适合所有人使用。
三、洗衣机的结构及控制要求
（一）洗衣机的组成结构
本文的洗衣机机械结构组成如下：洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)同心安放，内桶壁镂空，使内外桶水流相通，且内桶可以旋转，作为脱水用。洗衣机进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤中的正、反转洗涤由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将脱水离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行脱水甩干。
（二）控制系统的功能要求
洗衣机的系统控制程序按照控制功能的不同分为四个模块：第一部分是“一键式”控制的核心模块，即按钮动作识别程序段：在按钮被点按一次或连续点按二次、三次、四次（间隔不超过3秒）及长按超过一定时限时，控制程序将对这五种操作予以识别，并启动相对应的工作模式；第二部分是进水洗衣排水模块：实现自动进水洗衣排水的流程；第三部分是脱水模块：脱水甩干一分钟；第四部分是停机提醒模块：在完成洗衣流程时，蜂鸣十秒以提醒使用者，同时控制程序复位，回到初始状态。
图一是各种工作模式的控制程序流程图，在图中可以看到，第一个全洗衣控制模式具体流程如下：按钮一次，程序转入进水洗衣排水模块，洗衣机开始进水，水满时（即水位到达高水位，高水位感应开关由OFF变为ON）停止进水并开始洗涤，洗涤结束后开始排水，水位下降到低水位后（低水位感应开关由OFF变为ON）转入脱水模块，脱水结束完成一次循环，如此完成了3次循环，则进入停机蜂鸣模块，最后恢复初始状态。此工作模式中包含了全部四个模块，而其他三个工作模式均可由此模式中的部分模块屏蔽或跳转来完成。
四、系统配置和PLC控制程序
（一）PLC的I/O端口分配
为实现控制要求，采用了三菱的FX2N型PLC，系统I/O端口分配如下
（二）程序设计
图二是PLC控制程序的梯形图，前半部分0至61行指令是按钮动作识别程序段，是实现“一键式”控制的核心部分：当控制按钮点动时，将对X0输入一个脉冲信号，信号的脉冲上升延先将计时元件T0置零，然后脉冲下降延使T0开始计时并使C0计数一次，如果在三秒钟内X0得到第二个脉冲信号（按钮又按了一次），第二个脉冲上升延将T0重新置零，而后脉冲下降延使C0再次计数一次，这样C0就对X0的点动次数进行了计数；如果X0没有在3秒钟之内被再次接通，T0动作，比较指令CMP将C0的当前数值（因为C0最多累计4次，所以最大值为4）与整数1、2、3、4比较，如果相等，将分别使中间元件M21、M24、M27、M30动作，程序启动相应的全洗衣模式、单漂洗脱水模式、单漂洗模式和脱水模式，同时断开计数元件C0，以防止指令冲突。
从62行起进入步进梯形图，初始状态S0使整个步进程序中两个计数元件C1、C2和控制排水电磁阀Y4复位，以全洗衣模式为例，M21动作，步进至S20，进水电磁阀Y3启动开始自动进水，当洗衣桶内水位达到高水位时，高水位感应开关SH闭合，X1转为ON步进至S21，Y0动作控制洗涤电机正转，30秒后停5秒，步进至S22，Y1动作控制洗涤电机反转30秒再停5秒，由计数元件C2计数一次，若C2计数未满8次，回至S21重复上述正反洗流程，若满8次则步进至S23，用SET命令使Y4动作保持，排水电磁阀打开，洗衣桶排水，当排水至低水位时低水位感应开关SL闭合，X2触点闭合步进至S24，Y2动作，脱水离合器YC1工作脱水60秒，结束后将Y4复位关闭排水电磁阀，且C1计数1次，若C1累计数小于3，步进程序回至S21再次重复上述进水洗衣脱水流程，若C1累计数等于3，步进程序进入S25，启动Y5，T15保持蜂鸣器鸣叫10秒提醒用户洗衣结束，而后其常开触点闭合使按钮点动计数元件C0置零，步进程序回至S0初始状态。
其他三种模式以屏蔽步进程序中的部分环节来实现，如单漂洗脱水模式是以M24的常闭触点屏蔽了C1的计数作用；单漂洗模式利用M27的常开触点在S23排水后跳过了脱水程序模块S24；单脱水模式则是直接从S0转入S23排水和S24脱水模块，工作流程更为简单，这里就不再详细分析了。
由于在每个步进环节中，都加入了一条T1触点闭合回S0的条件指令，所以如需在洗衣机工作过程中停车的，只需将控制按钮长按达3秒以上，计时元件T1触点闭合，程序即可从步进程序的任何阶段回至S0，洗衣机停止工作且按钮点动计数元件C0置零。
五、结束语
本设计方案选用PLC作为系统控制器，又采用单按钮控制来实现洗衣机的多模式全自动工作，控制系统结构清楚、线路简单、操控便易、工作可靠，非常适合学校、企业的集体宿舍公共使用；其中的单按钮动作识别程序段，是实现“一键式”控制的核心，可以广泛应用于其他控制系统，较有实用价值。
参考文献：
[1]李建兴. 可编程序控制器应用技术[M]. 机械工业出版社，2004.7.
[2]石玉明，张屏. 基于PLC的自动洗衣机控制系统[J]. 机械工程与自动化，2007.6.