基于PLC控制的全自动煮饭机的设计

【摘要】本论文主要介绍采用西门子公司的S7-200系列PLC控制技术设计一款自动煮饭机，能够在无人参与的情况下，实现洗米和煮饭一体化，为人们的日常生活带来便利。

【关键词】PLC；全自动；无人参与

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1.引言

随着社会的发展，人们的生活节奏也随之加速，时间也变得越来越紧张了。为此，很多的生活产品也需要提速，节省更多的时间，以适应人的需求。上班族家庭的表现情况对于该问题尤为突出，上班时间过长，在家煮饭时间长将影响到他们的休息时间以及上班的工作效率，甚者没有足够的时间煮饭，同时传统的煮饭时刻不能脱离人的操作。为此，许多家庭选择快餐解决时间紧张的问题。然而快餐的不卫生以及营养不足，严重影响着人们的健康。

为解决人们健康就餐的问题，我们需要将对煮饭的过程进行提速以及简化繁杂的过程，让健康生活更加便利，让人们更乐意于选择传统的家庭中餐，从而让家庭感受到健康就餐，便利就餐，宽松就餐。为此我们采用PLC控制的自动煮饭机，将洗米和煮饭一体化的全自动装置来实现该问题，同时脱离人的全过程操作，为我们节省时间。

2.煮饭机的基本控制要求

根据上面提到的问题，我们要解决的问题就是怎样做到无人参与的情况下将大米做成米饭。根据日常生活中做饭的步骤可以对本设计提出如下设计要求：

（1）无人参与下定时进行加工；

（2）无人参与下进行大米的清洗；

（3）无人参与下将洗净后的大米输送到煮饭仓中；

（4）无人参与下对大米加工为米饭的过程。

全自动煮饭机进米、进水、搅拌和排水是通过水位开关、电磁进米阀、电磁进水阀和电磁排水阀，配合进行控制，从而实现自动控制的。水位判断开关控制水进入洗米仓的水位；电磁进米阀起着通/断大米进入的作用。电磁进水阀起着通/断水源的作用。进米时，电磁进米阀打开，将米注入；进水时，电磁进水阀打开，将水注入；排水时，电磁排水阀打开，将水排出；洗米时，搅拌电动机启动；煮饭时，煮米仓电源启动。

全自动煮饭机不是机械的将1千克的大米加工为3千克的米饭。而是能够通过设置实现大米的定时清洗，加工。根据其设计要求，我们设计的控制系统在正常运行下时能根据程序一步一步地完成控制要求，但俗话说计划赶不上变化，所以我在正常运行情况下考虑到了非正常状况，在设计中添加了强制运行程序用来完成用户做非正常动作。下面就是自动煮饭机的正常运行和强制停止的控制要求。

正常运行方式具体控制要求如下：

（1）定时将大米从储米仓输送到洗米仓，同时要通过人数选择开关判断进米量。按下“启动”按钮后就开始进米，进米量达到设定量是就要停止进米；

（2）进米停止2秒后洗米仓开始进水，当进水达到设定高度时停止进水；

（3）进水停止2秒后就要启动一台搅拌机开始搅拌大米即洗净；

（4）搅拌机搅拌达到60秒后停止搅拌,停止2秒后开始排水；

（5）米就通过洗米仓与煮米仓的通道将大米送入煮米仓，随后煮米仓开始进水，当水位达到设定高度时停止进水；

（6）当进水停止2秒后煮米仓的电源变开通,开始煮饭。

强制停止过程是在全自动煮饭机已经开始启动情况下要求停止即将要进行操作而设计的，因为我们经常会遇到比如人数设定错误，突然不用做饭等等情况。此时自动煮饭机就要执行特殊的操作。

（1）若按下“停止”按钮烹饪的全过程都要停止，储米仓往洗米仓的输送通道要关闭，进水，排水，搅拌机电源要关上，煮饭仓电源要关上。

（2）若按下“停止”按钮，洗米仓到煮饭仓的输米通道要打开。因为全自动煮饭机无法判断当人们做出停止行为时正处于什么状态，有可能此时正处于洗米状态，大米还留在洗米仓中。如果不将大米排走将会影响下一次的操作。所以打开洗米仓到煮饭仓的输米通道便于大米的取出。

3、设计方案与实现

根据控制系统的控制要求,确定出全自动煮饭机所需的设备，包括:启动按钮,停止按钮,人数定量选择按钮,洗米仓水位判断传感器，煮饭仓水位检测设备,电磁进米阀,电磁进/排水阀,搅拌电动机,煮饭仓开关。所以在完成设备的选择后,PLC的选型就成为最主要的一道工序。由于西门子公司生产的S7-200系列PLC，而且因其具有体积小、运行速度高、功能强等特点，所以我在本设计中采用了西门子公司的S7-200系列PLC，再根据设计中可能用到的I/O数等参数分析在本设计中最适合CPU224。

自动煮饭机系统，按照它的工作要求，可以将其分为两个工作过程。第一个工作过程是一个常态运行过程，当一切条件符合后，开始在无人条件下进行大米清洗和大米加工。第二个工作过程是一个非常态过程，当在煮饭过程中，遇到问题需停机处理，为此对机器进行一个急停的处理过程。在一个应用软件当中最多是可以镶嵌24个子程序，为此我们可以根据不同用户的需要设计多个子程序，在本设计当中我们以多数的习惯为根据，设计两个子程序作为用户对饭量的选择，分别为三人饭量和六人饭量。图3.1是本程序的工作流程图。

图3.1 系统流程图

4、结论

采用PLC控制的自动煮饭机，能够实现洗米和煮饭一体化，同时脱离人的全过程操作系统。对煮饭的过程进行提速以及简化繁杂的过程，让健康生活更加便利，让人们更乐意于选择传统的家庭中餐，从而让家庭感受到健康就餐，便利就餐，宽松就餐。

参考文献

[1]殷洪义，吴建华.PLC原理与实践.清华大学出版社.2008

[2] 廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社，2005

[3] 张运刚，宋小春.西门子S7-200系列.人民邮电出版社，2010

[4]廖常初.可编程控制器应用技术.重庆大学出版社，1997

[5]郭艳萍. 电气控制与PLC应用. 人民邮电出版社，2001

[6]张丽珂.S7系列PLC基础教程.机械工业出版社，2009