基于三菱PLC的家用智能晾衣架設計

黃嘉豪+王君普

【摘 要】應用PLC實現對晾衣架的控制，通過自動檢測裝置將室外天氣狀況信息采集并傳遞到PLC，然后由PLC控制晾衣架，完成自動收曬衣物的任務。

【關鍵詞】智能晾衣架；三菱PLC；傳感器

1 設計背景

晾衣架作為每個家庭必備之物，早已遍布千家萬戶。然而傳統晾衣架受限于需要人工的晾曬和收取，有諸多不便。所以，本文設計了一種智能晾衣架，其主架部分安裝在陽臺里面的墻壁上，套筒式伸縮架正對窗戶，伸縮架受PLC控制，可以根據室外天氣情況自動伸出或者收回，無需人工操作。在一定程度上能減輕人們的負擔，為家庭生活帶來便利。

2 系統功能

本設計主要研究智能晾衣架的自動控制系統。所設計出的基于PLC的晾衣架裝置，具有感測天氣、自動收曬、手動控制等功能。

系統工作流程如圖1所示，當選擇自動模式時，晾衣架三個傳感器通過感知室外天氣狀況，判斷是否伸出或收回已經伸出的晾衣架并執行；當選擇手動模式時，可以手動按下“晾曬”按鈕使晾衣架伸出，對于正在伸出或已經伸出的晾衣架，也可以通過“停止”和“收回”按鈕來決定是否停止伸出和收回。

3 系統組成

系統主要由PLC、電機、風速傳感器、光強傳感器、雨滴傳感器、套筒式晾衣桿及其支架、電源等組成。

系統以PLC為中央控制器，控制晾衣桿的伸縮。輸入信號包括光強傳感器、雨滴傳感器、風速傳感器、限位開關、手動/自動切換按鈕、手動按鍵等。

4 硬件選擇

4.1 PLC的選擇

PLC即可編程邏輯控制器，是一種數字運算操作的電子系統。它采用可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各類裝置。

本課題設計的智能晾衣架控制系統有輸入信號9個、輸出信號2個。外部輸入包括按鈕、傳感器開關、限位開關等；輸出為一臺直流電機。根據以上，PLC型號定為FX2N-32MR。它是一個8位的PLC，電壓低、性能高，片內含8kb的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256字節的隨機存取數據存儲器。

4.2 電源模塊的選擇

電源模塊為本裝置提供能量，對于整個控制系統的穩定運行起著至關重要的作用。開關電源由于體積小、重量輕、效率高，因此被廣泛應用于多種電子設備中。開關電源分為AC/DC開關電源和DC/DC開關電源兩種。

本系統的供電電壓分三種：1）PLC采用220V交流電直接供電無需變壓。2）晾衣桿直流電機需要12V直流電壓供電，故采用交流220V變直流12V的開關電源。3）傳感器和繼電器都需5V直流電壓供電，故還需要12V變5V的變壓模塊。

4.3 套筒式晾衣桿的制作

套筒由固定套和伸縮套構成，伸縮套一端裝有固定螺母，其內部裝有長螺桿，長螺桿與電機減速箱動力輸出軸剛性連接，電機轉動可帶動伸縮套在固定套內做直線移動。

4.4 傳感器的工作原理

1）光強傳感器將光照強度值轉化為開關量。當光照較強時，輸出ON信號；當光照較弱時，輸出OFF信號。2）雨滴傳感器輸出有效信號為低電平。無雨時，輸出為高電平，下雨時，輸出低電平。3）風速傳感器，結構簡單，采用干簧管和風板及磁鐵的感應方式。可以將一定的風力轉化為開關信號。

4.5 主要元器件

5 設計與實現

PLC輸入端口X0-X10和輸出端口Y0、Y1的分配如圖3所示。

PLC上電以后，首先由開關S進行手/自動模式選擇。當打到ON時為自動模式。若此時，室外風速較低或者無風、無雨、光照強度較低時，PLC接收到傳感器發出的開路信號，向電機發出正向指令，電機正轉，晾衣架伸出。當風速過大超出預設時，風速傳感器常開觸點關閉，PLC接收到相應的關閉信號，向電機發出反向指令，電機反轉，晾衣架收回。同理，當光強過大、或室外下雨時，PLC接收到關閉信號，控制電機反轉，晾衣架收回。當切換開關S打到OFF時為手動模式。此時，如果按下“晾曬”按鈕SB1，晾衣架伸出；按下“停止”按鈕SB2，晾衣架停止；按下“收回”按鈕SB3，晾衣架便被收回。

6 結束語

本文設計的智能晾衣架系統，以三菱PLC為控制核心，可以根據光照強弱、風速高低和是否下雨來自動收曬衣物。從而在一定程度上代替了人工操作，解決了人工收曬衣物不及時而導致的諸多問題，具有一定的應用價值。

[責任編輯：田吉捷]