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1、全自动洗衣机说明书2.4 进水和排水系统 2.5 传动系统、箱体与支承系统 第三章 系统程序的设计及调试 摘要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。全自动洗衣机控制系统利用了西门子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。由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由PLC内计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。可以把上面设定的程序时间定下来,作为固定程序使用,也可以根据衣物的质地,数量及油污的程度来编程。只要稍作改变,就可以设计出诸如要多洗多甩的牛仔

2、类衣物,轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通用的标准洗涤程序,充分表现现代家电品的实用性。在洗衣机控制方面，在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，PLC控制系统产生了。继1969年美国数字设备公司研制出世界第一台PLC，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期，从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来了。在许多领域都有广泛的应用。PLC的 优点是：可靠性高，耗电少，适应性

3、强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制全自动洗衣机这个课题。第一章 全自动洗衣机设计方案1.1 控制要求1.1.1洗衣机的控制流程：（1） 按下启动按扭及水位选择开关,开始进水直到高（中、 低）水位，关水；（2） 2秒后开始洗涤；（3） 洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s；（4） 如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s；（5） 开始清洗，重复（1）（4），清洗两遍；（6） 清洗完成，报警3秒并自动停机；（7） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）；输入点： 启动 100

4、01 停止 10002 高水位 10003 中水位 10004低水位 10005 排空检测 10006 高水位检测 10007 中水位检测 10008输出点： 低水位检测 10009 手动排水 10010 反转 00004排水 00005 报警 00006 启动洗衣机 00001 进水阀 00002正转及脱水 00003说明：（1）在洗涤过程中，若外部电源与供水中断，洗衣机暂时停止工作，当电源或供电恢复后，洗衣机在原来基础上继续工作，知道洗涤完成。 （2）若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定）全自动洗衣机要能够通过控制面板设定洗衣机的洗涤

5、时间、洗涤次数、脱水时间，选择洗衣模式；能够检测水位，自动完成进、出水；按下启动按键洗衣机能够按照设定的洗衣程序，从进水、洗涤、漂洗、排水到脱水，整个过程全自动进行；完毕后，能够自动报警，停止工作。名称符号地址输入信号启动10001I0.0停止10002I0.1高水位10003I0.2中水位10004I0.3低水位10005I0.4排空检测10006I0.5高水位检测10007I0.6中水位检测10008I0.7输出信号低水位检测10009I1.0手动排水10010I1.1手动脱水10011I1.2反转00004Q0.3排水00005Q0.4报警00006Q0.5启动洗衣机00001Q0.0进

6、水阀00002Q0.1正转及脱水00003Q0.2图2.1输入输出地址分配1.2 基于PLC的系统设计方案1.2.1全自动洗衣机PLC控制系统全自动洗衣机PLC控制系统如图2.2所示。该系统由PLC控制器、继电器、按钮开关、选择开关、限位开关等组成。图2.2 PLC控制系统接线图1.2.2控制系统构成图1.控制系统图展开系统图如下图所示：启动按钮停止按钮手动排水开关手动脱水开关水位选择开关（高，中，低）水位检测设备（高，中，低）PLC电磁进水阀电磁排水阀洗涤电动机脱水桶图2.3全自动洗衣机控制系统图2.PLC构架配置图主机单元CPU 224AC/DC 继电器图2.4 PLC系统构成1.2.3全

7、自动洗衣机机程序流程洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现。脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。洗涤完成由蜂鸣器报警。 洗衣机按下启动按扭和水位选择开关，开始进水，进水到规定高度，使水位开关接通，停止进水，2S后实现洗涤正转；洗涤正转30S后，停止洗涤，2S后开始洗涤反转；洗涤反转30S后，2S后计数器加1，累计洗涤次数；若未满5次则重复进行洗涤，直至洗涤达到5次（共320 s），开始排水。由于排水水位降低，启动排空检测，当水位低于规定下限水位时，低水位开关接通，开始脱水，脱水30S后，计数器加1

8、，脱水停止。然后再返回到进水动作重复上述过程2次，报警30S并停机。其程序流程如图所示图2.4程序流程图第二章 全自动洗衣机的基本结构2.1 全自动洗衣机的工作原理及构造全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识，以下就其原理和构造作一分析。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

9、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

10、自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。如图1.1，当电磁线圈1断电时，移动铁芯2在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片3上，并将膜片的中心小孔4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5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1.2，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

11、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。其方法是：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

12、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。2.2 全自动洗衣机控制面板及控制系统全自动洗衣机控制面板由工作指示区、编程选择键、增键、减键、和启动键组成。如图1.3所示。图1.3 操作面板图全自动洗衣机一般采用轻触式开关，在按下开关后，字符旁边的指示灯会亮。当指示灯亮起表示程序选中，指示灯闪烁表示正在执行此程序，指示灯熄灭表示程序未选择或执行完毕。全自动洗衣机电气控制系统包括微处理器、排水电磁铁、电容器、门开关、按键开关、指示灯、中间继电器，水位压力开关、蜂鸣器及进水电磁阀等部件组成。通过微处理器，能自动完成进水，洗涤（漂洗）、排水、

13、脱水、报警等全部程序，只需设计软件就可以来达到预想控制的目的。2.3 洗涤与脱水系统全自动洗衣机主要是通过波轮对衣物的翻滚达到洗涤目的。波轮安装在洗涤桶的正中，托盘连接着盛水桶。套桶式全自动洗衣机的脱水桶（甩干篮）既要保证能离心脱水，又要能容纳洗涤的衣物，全自动洗衣机的洗涤桶其上部略大，下部略小，呈圆锥形。为了保证洗涤效果，洗涤桶的内壁上必需设计成凸形来增大摩擦力，达到满意的洗涤效果，当衣物与洗涤桶接触时，桶壁就产生像搓板那样的洗涤作用，而且能增强涡旋作用，提高洗涤率。洗涤系统的传动部分由风叶、皮带、皮带轮、和洗衣轴体组成。脱水系统由脱水桶、脱水定时器、安全开关、电动机、制动机构等组成。洗衣机

14、具有盖的带锁装置，该锁定装置，包括洗衣机盖板、洗衣机箱体，还包括控制开关，与控制脱水的开关联动；电磁铁，与控制开关连接；洗衣机盖板翻口端内面在对应洗衣机箱体内壁处设有凹缘，凹缘上设有锁孔，洗衣机箱体上端设有所述电磁铁，电磁铁衔铁的伸缩口位于洗衣机箱体内壁，而且电磁铁通电后其衔铁伸出端正好位于盖好的洗衣机盖板凹缘的锁孔内。由于电磁铁的控制开关与洗衣机控制脱水的开关联动，使洗衣机在脱水时电磁铁的衔铁能伸出，而且正好锁住洗衣机盖板凹缘的锁孔，使用户在脱水时不能打开洗衣机盖板，从而确保了洗衣机脱水时的操作安全。2.4 进水和排水系统全自动洗衣机的进水系统采用水位压力开关和进水阀，由程序控制器调节。设有

15、溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗时，它能让洗涤液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。全自动洗衣机水位开关一般有三档水位控制,并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能当进水阀注水，内桶水位增高到预选水位时，导通橡皮气膜受到内部空气的压缩而被顶出，中触片上跳，与上触片闭合。此时主电机导通，进水阀断开（原来中触片与下闭合），并开始洗衣。当旋钮旋至低水位时，凸轮转动，但曲率半径较小。通过一定的机构，橡皮气膜压簧被压缩而产生压力P1，压迫气膜。当桶内水量达到30L时，软管内的空气被压缩，产生空气压力F1，当F1P1时,中触片上跳,与上触片闭合,主电动机动作,进水阀关闭.全自动洗衣机的排水系统由程序来控

16、制排水电磁阀，牵引排水阀。排水阀主要同阀盖、阀芯弹簧、阀芯拉簧，橡皮阀和阀体组成。排水电磁铁主要用来控制自动型洗衣机排水阀的开闭,在套桶式自动型洗衣机中同起到改变减速离合大的洗涤、脱水状态、排水电磁铁主要由线圈、磁轭、静铁芯、衔铁和短路铜环等组成。2.5 传动系统、箱体与支承系统 全自动洗衣机的传动系统设在洗衣机脱水桶的底部,主要由波轮、脱水桶、离合器、传动带、电动机、电磁阀及单相电容式电动机组成。离合器是内外轴复合为一体的结构。离合器的内轴（洗涤轴），一端固定波轮，另一端固定离合套，离合套上固定大带轮，离合器外轴（离心轴）的一端固定离心桶（脱水桶），另一端通过抱簧与离合套连接。内外桶的联动或

17、分动（即实现脱水或洗洗涤），是由拨叉控制抱簧和刹车盘来实现的 离合器轴包括脱水轴合洗涤轴。洗涤或漂洗时，牵引电机处在断电状态，制动杆将制动带收紧，对脱水轴制动。棘爪将棘轮拔动一定角度使方丝离合簧被拔松，所以电机做正转或反转转矩都不能传递给脱水轴，而只是经过行星减速器再输出给波轮，实现洗涤运转。 脱水时，牵引电机是通电状态，拉动制动杆使得制动带松开，棘轮和方丝离合器处于自由状态，大皮带轮顺时针旋转将方丝离合簧旋紧，使输入转矩有效地传递给脱水轴，实现高速脱水运转。如果大皮带轮逆时针转动，则方丝离合簧被拨松而不能传递转矩给脱水轴，所以脱水只能顺时针单向转动。洗衣机外箱体是洗衣机的盔甲， 很多洗衣机采

18、用高分子聚合塑钢材料作为外箱体，不怕水，不腐烂，永不生锈，耐碰撞，防漏电，机身轻便，易于搬动。特意添加的抗老化剂，令外箱体历久弥新。有的采用刚柔相济的不锈钢做内桶刚性，在于不锈钢材质表面分子结构致密，空隙小，故可抗击细菌等物质的侵入和腐蚀，以达到抗菌，抑菌，耐腐蚀的作用。柔性，超级镜面不锈钢材料光滑柔细，即便是最娇柔的面料也不会受到损伤。很多洗衣机内桶完全采用世界一流的不锈钢材料制成，拥有顶级的品质保证第三章 系统程序的设计及调试3.1程序梯形图开始洗涤进水阀控制正转及脱水控制反转控制出水阀控制脱水计时洗涤和漂洗计数报警输出3.2 PLC控制程序NETWORK 1/开始洗涤 （ M0.1为洗涤

19、状态；M0.2为每次洗涤的状态；M0.3为进水阀控制）LD I0.0AN C2AN I0.1= M0.1NETWORK 2/进水阀控制LD M0.1EULD I0.5EUOLDO M0.3AN M0.3= M0.3NETWORK 3LD I0.2AN I0.6LD I0.3AN I0.7OLDLD I0.4AN I1.0OLD A M0.3= Q0.1NETWORK 4LD Q0.1EDTON T37,+20NETWORK 5LD T37O M0.2AN C1A M0.1= M0.2NETWORK 6/正转及脱水控制LD M0.2AN T38AN Q0.3A M0.1LD I0.5AN T40

20、AN Q0.3A M0.1OLDLD I1.2AN M0.1OLD= Q0.2NETWORK 7LD M0.2AN T39TON T38,+300NETWORK 8/反转控制LD T38TON T39,+300NETWORK 9LD Q0.3TON T39,+300NETWORK 10LD T39EDLD T40EDCTU CI,+5NETWORK 11/出水阀控制LD C1LD I1.1AN M0.1OLD= Q0.4NETWORK 12/取水计时LD I0.5TON T40,+300NETWORK 13/洗涤和漂洗次数LD M0.2EDLDN M0.1CTU C2,+3NETWORK 14

21、/报警输出LD M0.1TOF T30,+30NETWORK 15LDN M0.1A T30= Q0.53.3 调试3.3.1 调试步骤：（1） 运用FXGP-WIN-C编程软件将PLC控制程序进行转换，检查所编程程序是否正确；（2） 将程序输入PLC；（3） 设定变频器程序运行参数；、在运行模式选择参数Pr.79=1时，设定如下参数：上限频率 Pr.1=50Hz下限频率 Pr.2=0Hz基底频率 Pr.3=50Hz加速时间 Pr.7=5s减速时间 Pr.8=3s、在Pr.79=5时，设定如下参数：程序运行分/秒 Pr.200=2，时间单位是分/秒，监视显示为基准时间。第一组参数Pr.201=

22、1，50，0.0Pr.202=0，50，0.10Pr.203=2，50，0.13Pr.204=1，50，0.0第二组参数Pr.211=1，50，0.0Pr.212=0，50，0.15（4）按图1.4接线；（5）调试运行，并对运行状态进行监控；总 结课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程 。回顾起此次课程设计，至今我们仍感慨颇多，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我们懂得了理论与实际相结合是很

23、重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了我们的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。参考文献1 肖明耀.PLC原理与应用.中国劳动社会保障出版社.20062 马光.全自动洗衣机中的传感器 J .家用电器，1999 3 史国生. 电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，20034 孙振强. 可编程控制器原理及应用教程.北京：清华大学出版社5 阮友德. 电气控制与PLC实训教程.北京：人民邮电出版社，20066 蒋金周.全自动洗衣机的PC智能控制 J . 机电一体化，2004 7 谢克明，夏路易.可编程控制器原理与程序设计 电子工业出版社8 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用.家用电器科技，20009 廖常初 可编程序控制器应用技术（第四版）重庆大学出版社 2002