强烈推荐毕业论文设计洗衣机的工作原理与工艺流程.docx

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强烈推荐毕业论文设计洗衣机的工作原理与工艺流程

重庆能源职业学院

毕业设计（论文）

论文（设计）题目：

洗衣机的工作原理与工艺流程

班级：

机电设备工程系

姓名张海霞

指导教师：

张春娟

时间：

2013年5月05日

重庆能源职业学院

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）课题洗衣机的工作远离及工艺流程

毕业设计（论文）工作自2012年11月8日起至2013年5月30日止

毕业设计（论文）进行地点：

学生实习单位

课题的背景、意义及培养目标

1、毕业论文写作是对学生在校期间专业学习成果的综合性的全面考察。

2、撰写毕业论文有利于培养和提高学生理论研究水平，增强学生分析和解决具体问题的能力。

3、撰写毕业论文有利于培养和提高学生写作及表达能力，有利于计算机应用、英语写作、文献查询等基本技能的训练。

4、撰写毕业论文有利于提高学生的阅读能力，加强学生整理、分析、组织相关数据和资料以及制表绘图的能力。

5、撰写毕业论文有利于学生树立理论联系实际，实事求是的工作作风，培养踏踏实实的工作态度。

设计（论文）的原始数据与资料

1.吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用.[J]家用电器科技，2004。

2．余雷声，方宗达等编.电气控制与PLC应用.北京：

机械工业出版社，1996

3．邓则名.电器与可编程序控制器应用技术.北京：

机械工业出版社，199

4.王春刚.洗衣机的特点及原理.北京：

农村读物出版社，2002

课题的基本要求（含技能技术指标）

1、选题应符合专业要求，中心突出，内容充实，论据充分，论证有力，数据可靠，结构紧凑，层次分明，图表清晰，格式规范，文字流畅，结论正确。

2、参考文献不少于8篇。

3、严格遵守学校、系部毕业论文写作组织纪律。

完成任务后提交的书面材料要求（图纸规格、数量，论文字数等）

1、根据进度按时完成毕业论文初稿、毕业论文正稿的撰写，毕业论文字数4000～6000字左右。

毕业论文等的格式、字体、排版、打印必须严格执行学校教务处的规定。

2、严格按学校毕业论文装订顺序装订毕业论文。

主要参考资料

[1]吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用.[J]家用电器科技，2004

[2]余雷声，方宗达等编.电气控制与PLC应用.北京：

机械工业出版社，1996

[3]邓则名.电器与可编程序控制器应用技术.北京：

机械工业出版社，1998

[4]宋德玉主编.可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京：

冶金工业出版社，2001

[5]韩服善，张石平.全自动洗衣机PC控制系统设计[J]家用电器.消费，2002，（06）

[6]王春刚.洗衣机的特点及原理.北京：

农村读物出版社，2002

[7]中国家用电器研究所.家用电器时尚消费，2002—2003

指导教师张春娟

接受设计（论文）任务日期2011年11月8日

（注：

由指导教师填写）学生签名：

毕业设计（论文）进度计划表

起止日期

工作内容

完成情况

备注

2012.3.23日前

3.2--4.8

4.9—5.6

5.7—5.9

5.10—5.20

5.21—5.30

6.1—6.7

结合学生的实习情况，确定毕业设计课题方向；

学生到企业收集课题相关资料并整理为撰写论文做好准备；

学生完成论文初稿；

组织学生进行论文的期中检查，找出其中的不足，并给予指导；

学生完成论文撰写；

学生完成顶岗实习报告撰写；

论文评审。

指导教师：

年月日

系：

年月日

备注：

进度计划以周为单位。

重庆能源职业学院

毕业设计（论文）成绩表

系专业班

评审意见：

指导教师对学生所完成的课题为

的毕业设计（论文）进行的情况，完成情况的意见：

评分：

平时成绩（百分制）论文成绩（百分制）

指导教师

年月日

答辩：

毕业设计（论文）答辩组对学生所完成的课题为

的毕业设计（论文）经过答辩,成绩为

毕业设计（论文）答辩组负责人

答辩组成员

年月日

总成绩（平时成绩20%+论文成绩30%+答辩成绩50%）：

签字：

年月日

摘要

洗衣机在人们日常生活中具有非常重要的地位。

全自动洗衣机控制系统利用了PLC的特点，对按钮，电磁阀，开关等相关的输入输出点进行控制，实现了洗衣机的自动化，并实现了对多台洗衣机的控制。

洗衣过程中，每遍的洗涤，排水，脱水的时间均可由PLC内计数器控制，因此通过改变计数器参数即可改变时间。

设定好的程序时间可以固化作为固定程序使用，也可以根据衣物的质地，数量及脏污的程度实施个性化编程。

适当修改固化程序，即可设计出适用于需多洗多甩的牛仔类衣物，或轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通用的标准洗涤程序，体现了现代家电用品的个性。

本论文实现了洗衣机由进水、洗涤、排水、脱水、报警到自动停机的循环过程。

设计了相应的系统软件，结合相应的硬件系统，并通过PLC仿真系统模拟出全自动洗衣机的运行过程。

此项设计对于提高动手能力和理解理论知识都具有积极的促进作用。

关键词：

PLC；洗衣机；自动；控制器

1绪论-1-

2PLC编程简介１

2.1PLC的基本概念１

2.2PLC的基本结构１

2.3PLC的工作原理２

3自动洗衣机控制系统硬件设计３

3.1系统硬件分析３

3.2全自动洗衣机的控制系统的运作要求：

３

3.3控制要求４

3.4机型选择和编号分配４

3.5输入输出地址及接线５

4自动洗衣机控制系统软件设计７

4.1工艺流程分析７

4.2顺序功能图８

结论-1-

参考文献-2-

致谢-3-

1绪论

可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。

现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入输出来控制机械设备或生产过程。

该设计主要介绍了全自动洗衣机的工作原理、控制系统的PLC的造型和资源的配置、控制系统程序设计与调试、控制系统PLC程序。

根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器PLC实现控制，说明了PLC控制的原理方法，特点及控制洗衣机的特色。

通过本系统的设计，对三菱的F1系列PLC的特点有了深入的理解。

全自动洗衣机控制系统利用了三菱的F1系列PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其它一些输入输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化充分表现现代家电用品的个性。

在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由以单片机为中心控制系统工作的。

首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序相对复杂；其次，在设计控制系统硬件时，要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护以及欠压保护等等。

这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率，无形的增加了维修成本费用。

在工业控制系统中广泛应用的PLC能克服单片机的缺点，它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。

因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。

另外它的编程语言也相对简单。

因此在该设计中采用了PLC来实现全自动洗衣机的工作过程。

1．1全自动洗衣机的工作原理

洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。

首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。

在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。

这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。

衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。

又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。

其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。

再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。

在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。

全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断：

从而实现自动控制的。

电磁进水阀起着通、断水源的作用。

当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。

当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小孔流入洗衣桶内。

由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。

水位开关实际上是一个压力开关。

如图2，气室1的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。

当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片2受压而胀起，推动顶杆3运动而使触点4改变，从而实现自动通断。

智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。

当洗衣桶内衣物的多少和质地不同，而注入水使其达到相同的水位时，其总重量是不同的。

利用这一点，通过对洗衣电动机低速转动后的惯性测量，可以判断衣质和衣量。

方法是：

在洗衣桶内注入一定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转动。

此时，电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获得一矩形脉冲系列。

通过分析脉冲个数和脉冲宽度。

就能得到衣质衣量情况衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。

在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。

若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。

脱水时采用压电传感器。

当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。

2PLC编程简介

2.1PLC的基本概念

PLC=ProgrammablelogicController，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程。

PLC的显著特点是能够在恶劣的环境中运行，具有很强的抗干扰能力，可靠性高，

便于维护，因此，已在机械、冶金、电子、化工、煤炭和轻工等行业部门中得到了广泛的应用，并取得了显著的社会经济效益。

2.2PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。

　A、中央处理单元（CPU）

中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、IO以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。

这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

B、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

C、电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。

如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。

一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

2.3PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

A、输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入IO映象区中的相应得单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，IO映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

B、用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在IO映像区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

C、输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照IO映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

3自动洗衣机控制系统硬件设计

3.1系统硬件分析

全自动洗衣机的工作过程包括启动、进水、洗涤、排水和脱水等功能。

在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、比较和选择，再经信息线路反馈给洗衣机各控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。

如图3—1所示，由PLC控制洗衣机各种动作典型的系统控制图：

进水阀

水位开关

PLC

电机正反转

排水阀

图3-1系统结构图

由图3-1可知，PLC在系统中是处中心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关、进水阀、排水阀和电机是洗衣机各种动作的执行机构。

其中进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；电机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定，而惦记的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。

另外由于洗衣机工作过程是顺序过程，所以利用PLC作为洗衣机的控制系统是可行的。

3.2全自动洗衣机的控制系统的运作要求：

波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）上以同一个中心安装的。

外桶固定作为盛水桶，内桶可以旋转，作为脱水桶。

内桶的四周有许多小孔，使内外桶的水流相通。

洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。

进水时，控制系统使进水阀打开，将水注入外桶，排水时，使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。

洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。

电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。

水位高低分别由高低水位开关进行检测。

启动按钮用来启动洗衣机工作。

3.3控制要求

1.按下启动按钮后，进水闸闭合，进水直到高水位闭合后结束

2.首先进行正向洗涤，洗涤15S后暂停

3.暂停3S后，进行反向洗涤，洗涤15S后暂停

4.暂停3S后，完成一次洗涤过程

5.返回进行从正向洗涤的全部动作，连续重复30次后结束

6.开排水闸进行排水

7.排水一直排到低水位，开始进行脱水（同时排水）

8.脱水动作10S结束后，又返回进行从进水开始的全部动作连续重复2次（第2，3次为漂洗）

9.最后进行洗完报警，报警10S后自动停止

3.4机型选择和编号分配

PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机。

它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，在通过输出接口去控制各种执行机构动作。

它和单片机一样，主要有CPU、存储器、IO接口模板三部分。

它是整体模块形式，因此由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单点。

通过对系统结构图的分析，可知全自动洗衣机的IO点不多，选择三菱FX系列可以完全满足其要求如表3-1所示：

表3-1输入输出设备点的分配

输入设备输入点编号输出设备输出点编号

启动开关x0进水电磁阀y0

电机正转控制y1

高水位开关x3电机反转控制y2

排水电磁阀y3

低水位开关x4脱水电磁离合器y4

报警蜂鸣器y5

3.5输入输出地址及接线

X0启动进水Y0

正转Y1

X3高水位

反转Y2

X4低水位排水Y3

脱水Y4

COM

（X）报警Y5

（Y）

COM

图3-2IO接线图

4自动洗衣机控制系统软件设计

4.1工艺流程分析

图4-1工艺流程图图4-2顺序功能图

根据前面的编号表和系统结构图分析而得全自动洗衣机的PLC控制系统程序工艺流程图。

其如图4—1所示。

由流程图可知，实现自动控制要设置6个计时器和2个计数器

T0——正转洗涤15ST1——暂停3S

T2——反转洗涤15ST3——暂停3S

T4——脱水10ST5——报警5S

C0——正反转洗涤30次C1——大循环3次

4.2顺序功能图

顺序功能图（如图4—2所示）根据工艺流程图而得出的结果。

作为全自动洗衣机控制的。

4.3洗衣机的工艺流程

滚筒洗衣机安装工艺明细

序号

组件

工艺名称

投入物料

物料数量

定员

工具

1

控制面板组件

安装旋钮

旋钮

1

1

旋钮轴

1

旋钮装饰环

1

旋钮轴限位

1

控制面板

1

2

安装导光柱

导光柱

1

1

启动暂停按键

1

按键

4

3

安装硅胶

硅胶

1

4

安装电脑板

电脑板

1

1

电脑板盒

1

5

检测

1

门组件

安装门外框

门外框

1

3

门玻璃

1

2

安装门手把

门钩

1

门钩扭簧

1

门钩轴

1

门手把

1

3

安装门铰链

铰链

1

气动扳手

铰链帽

2

螺钉

6

门内框

1

1

运输螺栓组件

运输螺栓装配

运输螺栓

1

1

运输垫片

1

运输橡胶

1

运输支柱

1

1

附件

附件袋

1

1

封口机

孔塞

4

冷水进水管

1

排水管挂架

1

扳手

1

1

装说明书

附件袋

1

1

封口机

说明书

1

安装维护指南

1

维修服务手册

1

三包凭证

1

装箱单

1

合格证

1

安装卡

1

1

桶装

后外桶轴承压装

后外桶组件

1

1

轴承

1

轴承

1

2

后外桶油封压装

油封

1

1

3

后外桶组件上线、装减震器

减震器

2

2

橡胶锤

减震器销

2

密封条

1

4

前外桶装加热器、温度传感器

前外桶

1

2

加热器

1

气动扳手

温度传感器

1

加热器支架

1

5

放内桶组件、装前外桶组件

内桶组件

1

2

前外桶组件

1

密封油脂

5克

6

紧固前后外桶1

螺钉

7

2

气动扳手

7

紧固前后外桶2

螺钉

7

2

气动扳手

8

装压力管

压力管

1

1

大力钳

螺钉

1

气动扳手

压力管夹

1

9

装排水波纹管

排水波纹管

1

1

气动扳手

排水波纹管大管夹

1

10

装进水波纹管

进水波纹管

1

1

大力钳

进水波纹管管夹

1

11

装门封、紧固门封

门封

1

1

气动扳手

门封内夹箍

1

12

装电机、竖起

电机

1

1

气动扳手

螺钉

2

13

装皮带轮并紧固

皮带轮

1

1

气动扳手

内六角沉头螺栓

1

14

上皮带

皮带

1

1

15

装下平衡块

下平衡块

1

1

下平衡块螺母

3

下平衡块螺栓

3

气动套筒

16

装线束

电机线束

1

1

线扎

1

17

检查调整

1

1

总装

取箱体、撕膜

箱体组件

1

1

2

箱体组件上线、附条形码

条形码

1

1

排水管支架

3

3

放排水管、固定排水管

排水管

1

1

排水管扣

1

排水管架

1

4

装吊簧限位、给吊簧涂黄油

吊簧限位

1

1

吊簧

1

黄油

2克

小线扣

3

5

落筒

内外筒总成

1

2

专用吊装工具

6

装面板架

面板架

1

1

螺钉

2

气动扳手

7

装减震器

减震器销

2

1

橡胶锤

8

装排水泵

排水泵

1

1

气动扳手

螺钉

2

大线扣

3

9

装排水波纹管

排水波纹管小管夹

1

1

平口钳

10

装排水管、装接地线

排水管管夹

1

1

平口钳

接地螺钉

1

气动扳手

11

放洗涤剂盒组件

洗涤剂盒组件

1

1

进水波纹管管夹

1

大力钳

12

放控制面板组件、插电机线

控制面板组件

1

1

13

插加热器、温度传感器、排水泵线、理线

线扎

2

1

14

装前板安装扣、插门锁线

前板安装扣

2

1

气动扳手

螺钉

2

门锁

1

15

取前板组件、撕膜

前板组件

1

1

16

装前板组件1

螺钉

2

1

17

装前板组件2、固定门锁

螺钉

3

1

气动扳手

螺钉

2

18

固定控制面板组件

螺钉

2

1

19

整理固定上线

线槽

1

1

螺钉

1

气动扳手

20

安装上平衡块

上平衡块螺栓

2

1

上平衡块垫片

2

上平衡块

1

21

紧固上平衡块

上平衡块螺母

2

1

碟型垫片

2

22

装电源线、滤波器，滤波器、电源线接线

电源线

1

1

滤波器

1

1

螺钉

1

气动扳手

23

装水位开关、插进水阀线

水位开关

1

1

压力管小管夹

1

海绵护套

24

装进水阀

进水阀

1

1

气动扳手

进水中间管

2

进水中间管夹

2

螺钉

2

25

洗涤剂盒连接进水中间管

进水中间管夹

2

1

手钳

26

固定洗涤剂盒

螺钉

2

1

27

装门组件

门安装架

1

1

门组件

1

螺钉

2

28

安装门封

门封外夹箍

1

1

29

贴铭牌、条形码、检查调整

铭牌

1

1

1

包