全自动洗衣机的控制设计.docx

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全自动洗衣机的控制设计

全自动洗衣机的控制设计

摘要

本文描述了采用可编程控制器（PLC）作为核心控制部件，并利用计算机进行模拟监控的全自动洗衣机控制系统。

文章介绍了洗衣机的结构，对全自动洗衣机的控制系统进行了分析，在此基础上提出了基于PLC的全自动洗衣机控制方案，并对方案进行了论证，根据洗衣机的工作原理，设计了流程及程序，对按钮，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。

由于洗涤，排水，脱水的时间均由PLC内计数器控制，所以只要改变定时器参数就可以改变时间。

对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究，实现了全自动洗衣机的正常运行、简易模式及强制性停止功能。

具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活等特点。

关键词：

PLC自动定时器控制

Fullyautomaticwashingmachinecontroldesign

Abstract

Thispaperdescribestheuseofprogrammablelogiccontroller（PLC）asthecorecontrolunit,andmonitoringtheuseofcomputersimulationcontrolsystemforautomaticwashingmachine.Thispaperintroducesthestructureofthewashingmachine,fullautomaticwashingmachinecontrolsystemisanalyzed,onthisbasiswasproposedbasedonfullyautomaticwashingmachinePLCcontrolprogram,andademonstrationprogram,accordingtothewashingmachineworkingprinciple,designaprocessandprocedures,buttons,andothersomeinput/outputcontrolpointstoachievetheautomationoftheprocessofwashinglaundry.Aswashing,drainage,dewateringofthetimebythecounterwithinthePLCcontrol,solongastheparameterscanchangethetimertime.Onwhichsoftwaredesign,hardwaredesignissuessuchasanalysisandresearch,toachievethenormaloperationoftheautomaticwashingmachine,simplepatternsandmandatorystopfunction.Withahighdegreeofintelligence,secure,reliable,convenientandflexible.

Keyword:

PLCautomaticTimercontrol

1绪论

本章阐述了毕业论文选题的背景意义、洗衣机的发展历史以及自动化控制在工业生产和生活中所体现的应用价值，包括目前的应用范围及发展的前景。

1.1选题背景意义

洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。

但是传统的基于继电器的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。

洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。

而随着PLC技术的发展，用PLC作为控制器，就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。

自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。

1.2洗衣机的发展历史

从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩打……这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：

辛苦劳累。

1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战——有人发明了木制手摇洗衣机。

发明者是美国人比尔·布莱克斯。

布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。

这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快。

1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。

之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。

到1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机。

电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。

电动洗衣机几经完善，在1922年迎来一种崭新的洗衣方式“搅拌式”。

搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。

这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。

搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。

不过10年之后，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。

这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！

直至今日，滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。

随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。

首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。

1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。

至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。

20世纪60年代以后，洗衣机在一些发达国家的消费市场开始形成系列，家庭普及率迅速上升。

此间洗衣机在日本的发展备受瞩目。

60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。

70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。

70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机横空出世，让人耳目一新。

到80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚……进入90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。

此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。

1.3控制系统的选择

现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器简称PLC（ProgrammableLogicController）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。

PLC的应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。

PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，当然PLC 在其他领域也得到了迅速的发展。

在发达的工业国家，PLC已经广泛的应用在所有的工业部门，随着其性能价格比的不断提高，应用范围不断扩大，在我国有越来越多的行业领域开始应用到PLC。

PLC的应用领域主要有数字量逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网等几个方面。

1.4本次毕业设计主要研究的内容

本次毕业设计是利用西门子S7-200PLC对洗衣机进行全自动控制，掌握STEP7-Micro的用法，制作整个洗衣过程监控界面，对电动机及其他设备进行实时监控。

在实现以上全部功能的前提下，再对监控界面的控制功能作进一步研究，监控界面的控制功能就是不在现场的情况下，对现场的设备进行控制。

2全自动洗衣机控制系统的控制要求

2.1全自动洗衣机的工作原理

2.1.1控制系统的组成

洗衣机的工作流程由进水，洗涤，排水，和脱水四个过程组成。

在半自动洗衣机中，这四个过程分别用相应的按扭开关来控制。

全自动洗衣机中，这四个过程可做到全自动运行，直至洗衣结束。

全自动洗衣机的进水、洗涤、排水和脱水是通过水位开关、洗涤电机、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。

水位开关用来控制进水到洗衣机内高、中、低水位；电磁进水阀起着通/断水源的作用。

进水时，电磁进水阀打开，降水注入；排水时，电磁排水阀打开，降水排出；洗衣时，洗涤电动机启动，正反转交替进行；脱水时，脱水桶启动。

其示意图如下图所示：

图2.1系统结构框图

在图2.1中可以看出，此次设计根据全自动洗衣机的工作原理,由于现实生活中的排水与脱水所用功率不同（洗涤电机功率小，脱水电机功率大）因此洗涤与脱水应选用不同的电机。

洗衣机的工作流程由进水，洗衣，排水，和脱水四个过程组成。

在半自动洗衣机中，这四个过程分别用相应的按扭开关来控制。

利用可编程控制器PLC实现控制,用于说明PLC控制的原理方法,特点及工作特色。

此次全自动洗衣机控制系统设计利用了西门子S7-200系列PLC的特点,对按鈕,电磁阀,开关等其他一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。

2.2设备控制要求

这里将有两个程序供选择

I、全程序过程

[1]打开总开关，设置水位（高/中/低），选择档位（300/200/100）。

[2]按下启动按扭，开始进水直到水满（即水位达到所设置的水位）时停止进水开始洗涤。

[3]洗涤时，正转30秒，停4秒，然后反转30秒，停4秒。

[4]如此循环（300/200/100）次后，开始排水。

[5]排水30S后开始脱水，脱水20S。

[6]重复[2]到[5]三次。

[7]清洗完成，报警3秒并自动停机。

[8]若按下停车按扭，可实现手动停止进水，排水脱水及报警。

II、简易程序

[1]打开总开关，选择档位——简易程序。

[2]按下启动按扭，开始进水直到水满（即水位达到所设置的水位）时停止进水开始洗涤。

[3]洗涤时，正转30秒，停4秒，然后反转30秒，停4秒。

[4]如此循环200次后，开始排水。

[5]排水30S后开始脱水，脱水20S。

[6]重复[2]到[5]一次。

[7]清洗完成，报警3秒并自动停机。

[8]若按下停车按扭，可实现手动停止进水，排水脱水及报警。

3硬件的理论与设计

本章将给出本次设计的洗衣机电路原理图和各个主要器件的具体介绍和说明。

原理图中包括了供电回路图和控制回路图。

元器件除PLC以外还包括了继电器组和变频器等。

3.1全自动洗衣机整体结构图

如3.1图为洗衣机的整体硬件结构，包括洗衣机的控制面板、进水口、水位探测器、洗涤电机等。

控制界面按钮包括：

简易模式切换、高水位按键、中水位按键、低水位按键、高中低挡按键选择（300/200/100）、手动排水、手动脱水等按键。

在洗衣机水桶的内部分别装有高、中、低水位传感器（水位探测器）当选择水位按键时，例如选择中水位探测器，则水注入到中水位传感器附近时就会自动停止注入。

图3.1全自动洗衣机示意图

3.2硬件设计

硬件设计的整体思路就是通过PLC输出的数字信号控制继电器组，达到控制电路的目的。

如图3.2：

图3.2洗衣机的主控线路

图中“正转”、“反转”、“脱水”为控制电动机电源方向的三个继电器组，它们的线圈分别与PLC的输出端“Q0.2”“Q0.3”“Q0.4”相连，受