基于PLC 控制的卫生间自动冲水系统
摘 要：本控制系统描述的是用三菱PLC 的时钟指令以及触点比较指令控制的卫生间冲水系统。通过三菱PLC 以及汇川触摸屏控制，结合外围设备（继电器，电磁阀等），实现卫生间冲水系统的自动控制。
关键词：PLC 时钟指令 触点比较指令 自动冲水
一、引言
在一些人员密集的公共场所（火车站，汽车站，学校等），卫生间多，上卫生间的人也很多，如果都采用全自动感应冲水马桶的话，投入将会非常大。如果采用传统的卫生间，需要较多的人力去清洁。那么如何解决这个问题呢？如何能够投入较小又不用很多的人力去清洁呢？下面就结合本校卫生间改造，提出解决上述问题的方法。
首先，为了解决人力去清洁的问题，系统采用自动控制。由于系统需要长时间运行，以及要控制电磁阀，经过综合考虑，采用三菱公司的FX2N-48MR 可编程控制器。该PLC 适用环境宽，抗于扰能力强，平均无故障时间达30万小时，能满足本系统控制需求。
二、控制要求
由于学校教学楼2-7层，每层都有男女卫生间两个，男厕有两个电磁阀，女厕有一个电磁阀及一个风扇，整个系统需要控制18个电磁阀，6个风扇。如果同时打开18个电磁阀的话主线路的冲击电流过大，而且由于供水管不够大，会导致高层水压不够，因此需要六个楼层分时间段控制电磁阀
轮流冲水。此外由于有多个电磁阀和风扇需要控制，直接用PLC 输出点驱动的话COM 口电流过大，PLC内部固态继电器容易损坏，因此用PLC 驱动小型继电器，通过继电器来控制电磁阀和风扇可以解决上述问题。
三、教学楼卫生间智能冲水装置电路原理
图1 教学楼卫生间智能冲水装置电路原理
该装置是一种实现公共卫生间自动冲水的节能电气设备，主要由可编程序控制器(PLC)、触摸屏(GOT)和继电器等组成。利用PLC 可根据用户要求编写控制程序，实现不同楼层、不同时间段卫生间的通风时间控制和大、小便槽的冲水
时间控制，达到节约电能和节约用水的效果。GOT用于程序选择、工作方式选择、参数设置和监控状态显示。
四、I/O分配表
表1 PLC的I/O分配表 输入---由触摸屏画面按键输入
输出
输出编号
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y10
Y11
Y12
Y13 名称（功能） 代号 输出编号 名称（功能） 代号 二楼风扇五楼风扇二楼男小便槽二楼男大便槽五楼男小便槽五楼男大便槽二楼女便槽五楼女便槽三楼风扇六楼风扇三楼男小便槽三楼男大便槽六楼男小便槽六楼男大便槽三楼女便槽六楼女便槽四楼风扇七楼风扇四楼男小便槽四楼男大便槽七楼男小便槽七楼男大便槽四楼女便槽七楼女便槽五、PLC程序设计
1. 自动冲水系统流程
图2 自动冲水系统流程图
自动冲水系统用时钟指令来控制不同时段进行冲水及通风。本系统主要包括：时钟数据读取（显示时间）、时钟数据写入（设置时间）、以及通过触点比较指令来实现自动冲水和通风控制。另外学校假期无人上课，要求实现正常上课模式和假期模式切换，也要实现调试用的手动模式。
2. PLC程序设计
(1) 时钟数据读取和写入指令
在系统触摸屏上要显示当前PLC 的系统时间，因此要读取PLC 的时钟数据，用TRD 指令可以实现（见表2）。除了要显示时间以外，当PLC 时间与现实时间有偏差时，要求可以通过触摸屏来设置PLC 的系统时间，用TWR 指令可以实现（见表3）。
表2 时钟数据读取指令TRD 数据寄存器
D8018
D8017
D8016
D8015
D8014
D8013
D8019 含义 [D.] [ TRD D0 ]年月日时分秒星期内容范围 数据寄存器 含义 年 月 日 时 分 秒 星期
表3 时钟数据写入指令TWR
数据寄存器
S
S+1
S+2 S+3
S+4
S+5
S+6 含义 [S.] [ TWR D10 ] 年月日时分秒星期内容范围 数据寄存器 含义 年 月 日 时 分 秒 星期
具体在程序中的应用见图3，在触摸屏中用D0~D6来设
置系统时间，辅助继电器M100来做为设置时间的确认键；D10~D16
做为显示系统时间的数据寄存器。
图3 TRD及TWR 指令
(2) 模式选择
学校的假期无人上课，如果按照正常上课的程序进行冲水的话造成很大的浪费，因此要求可以进行假期模式和正常模式的切换；同时在安装和检修的时候需要进行调试，要求有手动操作模式，而且手动模式可以其他两个模式进行切换。这里，本人采用了程序跳转，跳转程序见图
4。
图4 模式选择（跳转）
(3) 正常模式、假期模式及手动模式
在正常上课期间，上卫生间人员多，要求对卫生间进行密集的冲水，利用触点比较指令可以实现自动冲水，根据本校上课情况，正常程序如图5。在假期，卫生间使用较少，不用密集冲水，根据本校情况，程序如图6。安装、维修的时候都需要手动操作，因此在程序中增加了手动程序，如图7。
图5正常运行程序（2
楼部分）
图6 假期运行程序（2
楼部分）
图7 手动程序（2楼部分）
六、触摸屏画面设计
由于系统要求监控当前状态、显示时间、设置时间以及很多的调试按钮，如果只用PLC 的话难以实现上述功能，因此加入了触摸屏操作，这样使整个系统变得更加精简、容易操作。本系统运用汇川触摸屏，本触摸屏可以和PLC 之间进行通讯，操作简单，对于使用者只要稍加说明便可进行操作。具体画面如图8和图9
所示。
图
8 正常运行监控画面
图9 手动操作画面
七、教学楼卫生间智能冲水装置的教学课题应用
结合校情和学生的的实际情况，我们编写了教学楼卫生间智能冲水装置使用的课题工作页，结合学生掌握的程度设定了独立的实训任务，将实训要求、内容、学生的职业能力、综合能力融为一体，将考核要求具体化，详细化，力争通过实训提高学生的综合能力。
智能型卫生间冲水阀自动控制装置适用于小组训练，学生可根据实训项目的要求组合成相应的实训电路，完成PLC 编程技术、触摸屏画面设计、电气控制线路的设计、接线工艺训练等实训任务，尽可能满足电工新技术技能的实训考核要求。
【参考文献】
[1] 梁耀光，余文杰．电工新技术教程[M]．中国劳动社会出版社，2007.
[2] 吴庆红. 变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术实操指导书[M]. 机械工业出版社，2010.
[3] 杨杰忠. PLC应用技术[M]. 中国劳动社会出版社，2012.