全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、分?jǐn)?shù)： 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目： 全自動(dòng)洗衣機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的 PLCPLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課 程： PLC 技能培訓(xùn)課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 第 一 部 分任務(wù)書1PLC 技能培訓(xùn)技能培訓(xùn)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)目的一、課程設(shè)計(jì)目的編程序控制器（PLC）于 20 世紀(jì) 60 年代在美國(guó)誕生，在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用已有 30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高工業(yè)裝備電氣自動(dòng)化水平的重要設(shè)備和強(qiáng)大支柱。因此，PLC 技術(shù)已成為電氣自動(dòng)化專業(yè)技能型人才必不可少的重要技能, PLC 技能培訓(xùn)課

2、程是電氣設(shè)備與 PLC課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過實(shí)踐，可以幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)消化吸收，提高 PLC 編程技能。該課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過運(yùn)用三菱 FX3U 系列 PLC 設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)，掌握PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、方法、過程和具體設(shè)計(jì)步驟。通過設(shè)計(jì)還有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識(shí)，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計(jì)必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計(jì)之前必須了解設(shè)備及控制系統(tǒng)的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。課程設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨(dú)立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)的能力，解

3、決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。二、二、PLC 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟1設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則（1）系統(tǒng)應(yīng)最大限度地滿足被控設(shè)備或生產(chǎn)過程的控制要求。（2）在滿足控制要求的前提下，應(yīng)力求使系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，操作方便。 （3）保證控制系統(tǒng)工作安全可靠。（4）考慮到生產(chǎn)發(fā)展和生產(chǎn)工藝改進(jìn)，在確定 PLC 容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量，使系統(tǒng)有擴(kuò)展余地。 2設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。 2（2）確定電氣傳動(dòng)控制方案和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 （3）選擇 PLC 的型號(hào)。（4）編制

4、 PLC 輸入、輸出端子分配表。（5）繪制輸入、輸出端子接線圖。 （6）根據(jù)系統(tǒng)控制要求，用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用梯形圖）設(shè)計(jì)程序。（7）設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電氣元件。（8）編寫設(shè)計(jì)說明書和使用操作說明書。3設(shè)計(jì)主要步驟設(shè)計(jì)主要步驟（1）分析被控對(duì)象的控制要求，確定控制任務(wù).（2）選擇和確定用戶 I/O 設(shè)備.（3）選擇 PLC 的型號(hào).（4）系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì).（5）系統(tǒng)聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)三、課程設(shè)計(jì)任務(wù)：三、課程設(shè)計(jì)任務(wù)：全自動(dòng)洗衣機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即采用三菱采用三菱 FX3U 系列系列 PLC 完成完成全自動(dòng)洗全自動(dòng)洗衣機(jī)的衣機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5、?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)。四、課程設(shè)計(jì)控制要求四、課程設(shè)計(jì)控制要求1、概述、概述 洗衣機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)在比較普遍。全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如圖所示。3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內(nèi)桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水(甩水)用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干

6、。高、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。電機(jī)功率為 2.2KW，AC380V.2、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 該全自動(dòng)洗衣機(jī)的要求可以用下圖流程圖來表示。 PLC 投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)開始進(jìn)水，水滿(即水位到達(dá)高水位)時(shí)停止進(jìn)水并開始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌 15 s 后暫停，暫停 3 s 后開始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌 15s 后暫停，暫停 3 s 后，若正、反洗滌未滿 3 次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開始的動(dòng)作；若正、反洗滌滿 3 次時(shí)，則開始排水。排水水位若下降到低位時(shí)，開始脫

7、水并繼續(xù)排水。脫水 10s 即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完成 3 次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了 3 次大循環(huán)，4則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警 10s 結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。 此外，還要求可以按排水按鈕以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停止按鈕以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)，停止進(jìn)水、排 水、脫水及報(bào)警。五、具體完成項(xiàng)目五、具體完成項(xiàng)目1、選擇三菱可編程控制器具體型號(hào)，編制 PL C 輸入、輸出端子分配表及繪制輸入、輸出端子接線圖。2、繪制全自動(dòng)洗衣機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的 PLC 控制流程圖。3、根據(jù)系統(tǒng)控制要求，完成全自動(dòng)洗衣機(jī)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的 PLC 控制程序編程，程序元件要有注釋。4、

8、上機(jī)調(diào)試、答辯、驗(yàn)收。5六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容：六、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容：根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，提交設(shè)計(jì)報(bào)告，包括上述設(shè)計(jì)基本內(nèi)容、設(shè)計(jì)說明書、使用說明書、設(shè)計(jì)心得體會(huì)。七、設(shè)計(jì)時(shí)間安排七、設(shè)計(jì)時(shí)間安排（共 2 周）序號(hào)具 體 內(nèi) 容時(shí)間(天)11自學(xué)布置內(nèi)容2熟悉項(xiàng)目控制要求、設(shè)計(jì)任務(wù)。12設(shè)計(jì)并繪制系統(tǒng)原理圖 （含：I / O 連接圖及地址分配）23 3 3設(shè)計(jì) PLC 控制程序（含：系統(tǒng)控制流程圖、梯形圖）3 3 34上機(jī)模擬調(diào)試、答辯、驗(yàn)收25編寫設(shè)計(jì)報(bào)告（含：設(shè)計(jì)基本內(nèi)容、設(shè)計(jì)和使用說明書、設(shè)計(jì)總結(jié)）2八、設(shè)計(jì)完成期限：八、設(shè)計(jì)完成期限：各班學(xué)號(hào)各班學(xué)號(hào) 21-40 號(hào)的同學(xué)完成該課題。每位同

9、學(xué)提交一份設(shè)計(jì)報(bào)告。號(hào)的同學(xué)完成該課題。每位同學(xué)提交一份設(shè)計(jì)報(bào)告。本設(shè)計(jì)任務(wù)書于 2016 年 11 月 15 日發(fā)出，2016 年 12 月 15 日前上交設(shè)計(jì)報(bào)告。本課題的調(diào)試、答辯、驗(yàn)收具體時(shí)間待定。地點(diǎn)：PLC 實(shí)驗(yàn)室。6內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要本文介紹了利用三菱系列 PLC 對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制,闡述了控制方案。實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制有多種，可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)、PLC 的應(yīng)用不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)的不斷更新。本文采用日本三菱公司生產(chǎn)的 S7-200 型 PLC 作為核心控制器進(jìn)行全自動(dòng)洗衣機(jī)

10、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。同時(shí)根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制要求和特點(diǎn),確定 PLC 的輸入輸出分配,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：PLC ；全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)；PLC 程序設(shè)計(jì)1目目 錄錄第第 1 1 章章 引引 言言 .1第第 2 2 章章 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定 .22.1 總體控制方案確定.22.1.1 控制系統(tǒng)方案選擇 .22.1.2 洗衣機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)概述.2第第 3 3 章章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu) .43.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造.

11、43.2 洗滌脫水系統(tǒng).53.3 排水和進(jìn)水系統(tǒng).53.4 電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng).6第章第章電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng) .74.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu).74.2 控制系統(tǒng)原理.74.3 主電路圖.8第第 5 5 章章 主要器件的選擇主要器件的選擇 .95.1 電動(dòng)機(jī)的選擇.95.2 可編程控制器外部設(shè)計(jì).95.2.1 PLC 的選型.95.2.2 I/O 分配表及接線圖.10第第 6 6 章章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).136.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì).136.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求設(shè)計(jì)步驟.136.2.1 控制要求 .136.2.2 控制程序的執(zhí)行過程.136.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì) .156.5 語(yǔ)句表

12、 .186.6 程序運(yùn)行 .202結(jié)結(jié) 論論.23設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié).24參考文參考文獻(xiàn)獻(xiàn).26第第 1 1 章章 引引 言言洗衣機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的家用電器。傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對(duì)洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度的要求了。洗衣機(jī)需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。而隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展，用 PLC 作為控制器，就能很好地滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)對(duì)自動(dòng)化的要求，并且控制方式靈活多樣，控制模式可以根據(jù)不同場(chǎng)合的應(yīng)用而有所不同。自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展使得洗衣機(jī)由初始的半自動(dòng)式洗衣機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的全自動(dòng)洗衣機(jī)，又正在向智能化洗衣機(jī)方向發(fā)展。自動(dòng)

13、洗衣機(jī)就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好 N 個(gè)程序,洗衣時(shí)選擇其中一個(gè)程序,打開水龍頭和啟動(dòng)洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過程就會(huì)自動(dòng)完成,洗衣完成時(shí)由蜂鳴器發(fā)出響聲。通過 PLC 課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握 PLC 的原理和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)和鍛煉應(yīng)用 PLC的能力。為今后實(shí)際應(yīng)用和設(shè)計(jì) PLC 系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。要求了解 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程，熟悉 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，掌握系統(tǒng)的方法和步驟。主要包括：系統(tǒng)工藝過程和控制要求；系統(tǒng)分析和方案論證、系統(tǒng)功能圖；硬件設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)；系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。完成一個(gè)小型系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)的設(shè)計(jì)。第第 2 2 章章 全自動(dòng)洗衣機(jī)

14、控制系統(tǒng)總體控制方案確定全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定2.12.1 總體控制方案確定總體控制方案確定2.1.12.1.1 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)方案選擇方案選擇單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：1）要求環(huán)境，單片機(jī)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。2）編程和 PLC 相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機(jī)采用匯編語(yǔ)言或者是 C 語(yǔ)言，這些高級(jí)語(yǔ)言和 PLC 語(yǔ)言相比，難以學(xué)習(xí)。3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快。PLC 系統(tǒng)的特點(diǎn)：1）可靠性高，PLC 作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對(duì)工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無故障時(shí)間長(zhǎng)。 2）使用方便

15、靈活，PLC 采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量，形式，驅(qū)動(dòng)能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而1且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換，近年來，PLC 的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使 PLC 的使用更加靈活與多變。 3）編程簡(jiǎn)單，PLC 的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨(dú)特的，多種面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡(jiǎn)潔，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易。因此，選用 PLC 作為控制系統(tǒng)。2.1.22.

16、1.2 洗衣機(jī)的洗衣機(jī)的 PLCPLC 控制系統(tǒng)概述控制系統(tǒng)概述全自動(dòng)洗衣機(jī)采用 PLC 控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌、脫水程序是由單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序相對(duì)復(fù)雜；其次，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件時(shí)要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)及欠壓保護(hù)等等 這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費(fèi)用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用的 PLC 能克服單片機(jī)的缺點(diǎn)。它是整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高控

17、制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。典型的 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖所示：2圖 2-1 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖第第 3 3 章章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.13.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造全自動(dòng)洗衣機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致可分為 3 中類型，即波輪式，滾筒式和攪拌式。我國(guó)的洗衣機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要有波輪式和滾筒式兩類，產(chǎn)品的類型以波輪式為主，其他類型為輔。首先做一下比較：滾筒式洗衣機(jī)具有如下性能：1）更好的軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松。2）提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸

18、性物質(zhì)與污物的化學(xué)反應(yīng)速度，提高洗衣粉中酶的活性，同時(shí)有利于溶解汗?jié)n，血漬，降低灰塵，油污的粘附作用，從而可在同樣的洗凈比下大幅度降低洗滌過程對(duì)機(jī)械力的需求。3）溫度高有利于污物在水中的擴(kuò)散。4）高溫能有效的殺死一些細(xì)菌。沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機(jī)無論怎樣的水流，要達(dá)到一定的洗凈比，都必須有足夠的機(jī)械力，而機(jī)械力對(duì)衣物是由損傷的，這就決定了波輪式洗衣機(jī)的磨損率大大高3于滾筒式洗衣機(jī)。各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞，增大水流的沖刷力以用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間的摩擦方式相比，水流沖刷對(duì)衣物的損傷較小。滾筒式洗衣機(jī)有如下特點(diǎn)：1）磨損低，沒有纏繞

19、，機(jī)械傳動(dòng)部分簡(jiǎn)單可靠，壽命長(zhǎng)于波輪式洗衣機(jī)。2）自動(dòng)化程度高，可以自動(dòng)投放洗衣粉，漂白粉等，為不同質(zhì)地的棉制品，化纖制品，羊毛制品設(shè)計(jì)了不同的洗滌程序和洗滌溫度，使洗滌更為科學(xué)。設(shè)有防皺浸泡功能，可將洗好的衣物浸泡在清水里，到晾曬前再甩干，避免衣物甩干后不能及時(shí)取出晾曬而起皺。3）省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機(jī)不需要水位高過衣物，從而可節(jié)約用水，并可減少洗衣粉的投放量。4）高溫洗滌有一定的滅菌作用。5）洗滌過程噪聲小，滾筒式洗衣機(jī)屬封閉式洗滌，可以有效屏蔽內(nèi)桶轉(zhuǎn)動(dòng)聲和水流聲；而波輪式洗滌的水流聲，脫水內(nèi)桶轉(zhuǎn)動(dòng)聲是不可避免的且剎車裝置和電磁閥動(dòng)作聲音也很大。由于滾筒式洗衣機(jī)的價(jià)格大大高于波輪式洗

20、衣機(jī)，所以波輪式洗衣機(jī)仍然受到普遍歡迎。波輪式洗衣機(jī)的特點(diǎn)：1)水流方面?，F(xiàn)在波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)出現(xiàn)了一種新水流的形式。如 LG 的拳擊棒，松下的雙瀑布，榮事達(dá)的網(wǎng)絡(luò)水流等都采用了這種水流。2）程序控制器。新推出的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)均采用單片機(jī)程序控制器，原來的機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型號(hào)的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣機(jī)中，單片機(jī)通過采集水位傳感器，布量傳感器，光傳感器的信號(hào)以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地，多少，贓物程度，從而自動(dòng)調(diào)整對(duì)衣物進(jìn)行合理的洗滌。3)不銹鋼內(nèi)桶。波輪式洗衣機(jī)采用了不銹鋼內(nèi)桶，減小衣物和內(nèi)桶壁摩擦力，從而減輕衣物的

21、磨損。4)同心洗。同心洗是直接把電動(dòng)機(jī)軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅(qū)動(dòng)。使洗滌和脫水時(shí)洗衣桶振動(dòng)減小，噪聲降低。5)變頻波輪式洗衣機(jī)可以對(duì)不同質(zhì)地的衣物自動(dòng)選擇不同的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南礈鞆?qiáng)度，在保證洗得干凈的同時(shí)，也最大限度地降低衣物的磨損。同時(shí)還可以在脫水甩干時(shí)，由慢到快地啟動(dòng)，使衣物在桶內(nèi)分布均勻，脫水效果好，同時(shí)由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小振動(dòng)，降低噪聲，但是價(jià)格較貴。 6）波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)通常都采用將洗滌（脫水）桶套裝在盛水桶內(nèi)的同軸套桶4式結(jié)構(gòu)，雖然它們各自牌號(hào)和型號(hào)都不同，但其結(jié)構(gòu)都是由洗滌，脫水系統(tǒng)，進(jìn)，排水系統(tǒng)，電動(dòng)

22、機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)以及支撐機(jī)構(gòu) 5 大部分組成的。支撐機(jī)構(gòu)主要有箱體，,吊桿及控制臺(tái)組成，它除了安裝和連接洗衣機(jī)的各種零件外還具有減震防護(hù)功能。3.23.2 洗滌脫水系統(tǒng)洗滌脫水系統(tǒng) 它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶，主要用來盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過 4 根吊桿懸掛在洗衣機(jī)箱體上。電動(dòng)機(jī)，離合器，排水閥等部件都裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶，也稱為內(nèi)桶，它的主要功能是用來盛放衣物，在洗滌或漂洗時(shí)配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時(shí)便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動(dòng)洗衣機(jī)中對(duì)衣物產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪（直徑在

23、 160mm 左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在 300mm 左右）新水流兩類。3.33.3 排水和進(jìn)水系統(tǒng)排水和進(jìn)水系統(tǒng)波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對(duì)桶內(nèi)的水位進(jìn)行檢測(cè)和控制，洗衣機(jī)上都安裝有水位控制器（水位開關(guān)） 。波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式開關(guān)，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點(diǎn)開關(guān) 3部分組成，用來監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進(jìn)水和排水電磁閥，進(jìn)水電磁閥是洗衣機(jī)上的自動(dòng)進(jìn)水開關(guān)，它受水位開關(guān)動(dòng)斷觸點(diǎn)的控制。而排水電磁閥是全自動(dòng)洗衣機(jī)上的自動(dòng)排水裝置，同時(shí)還起改變離合器工作狀態(tài)。進(jìn)水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場(chǎng)的原理，洗衣

24、機(jī)電磁閥在進(jìn)，排水時(shí)使用，220V 交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場(chǎng)，電磁線圈吸合。自動(dòng)打開閥門，洗衣機(jī)里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場(chǎng)消失，電磁鐵松開，閥門自動(dòng)關(guān)閉，洗衣機(jī)里的水就流不出去了。3.43.4 電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)和離合器組成，離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機(jī)上，這種洗衣機(jī)在洗滌或者漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機(jī)普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動(dòng)機(jī)同時(shí)作為

25、洗滌和脫水時(shí)的動(dòng)力源，普遍采用主，副繞組完全對(duì)稱的電容式電動(dòng)機(jī)。由于一般全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的額定洗滌容量較大，因此電動(dòng)機(jī)的功率較大。電動(dòng)機(jī)與固定在離合器下端的大傳動(dòng)帶盤之間用 V 帶傳動(dòng)。經(jīng)第一級(jí)減速后大傳動(dòng)帶盤得到 150r/min 的轉(zhuǎn)速。當(dāng)洗衣機(jī)處于洗滌或漂洗狀態(tài)時(shí)，再經(jīng)離合器內(nèi)部的行星齒輪減速后，使波輪得到 175r/min 低轉(zhuǎn)速。此時(shí)，洗滌（脫水）桶不動(dòng)。當(dāng)洗衣機(jī)處5于脫水狀態(tài)時(shí)，離合器輸出的是未經(jīng)減速的 850r/min 的高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)脫水桶和波輪作同步高速運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機(jī)來說，有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒有行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，因此在洗滌或漂洗時(shí)其波輪的轉(zhuǎn)速與

26、脫水時(shí)的轉(zhuǎn)速時(shí)相同的。第章第章電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)4.14.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機(jī)型號(hào)的不同而不盡相同，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動(dòng)機(jī)，進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥，水位開關(guān)，安全開關(guān)及各種功能選擇開關(guān)等組成的，控制的基本原理也都一樣。全自動(dòng)洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)洗衣的自動(dòng)化，整個(gè)洗衣過程都是在程序控制器的“指揮”下進(jìn)行的。如把離合器比作全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的心臟，則程序控制器就是全自動(dòng)洗衣機(jī)的“大腦” 。如圖所示以程序控制器為核心的波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。圖 4-1 基本原理方框圖4.24.2 控制系統(tǒng)原理控制系統(tǒng)原理程序控制器

27、中存儲(chǔ)著多種程序，一旦通過選擇開關(guān)選好某種程序后，程序控制器便按這種程序自動(dòng)實(shí)施對(duì)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)水和排水電磁閥的控制。安全開關(guān)又稱為蓋開關(guān)，在洗衣機(jī)運(yùn)行過程中起安全保護(hù)作用，它的功能為：在洗衣機(jī)工作時(shí)誤開蓋，安全開關(guān)便會(huì)切斷電動(dòng)機(jī)電源，自動(dòng)中斷程序；在脫水過程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度振動(dòng)時(shí)，安全開關(guān)自動(dòng)中斷脫水過程，啟動(dòng)蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同，波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的電氣控制電路可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式程序控制器和單片機(jī)式程序控制器電路。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式程序控制器又稱為機(jī)械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)程序控制器具有結(jié)6構(gòu)

28、緊湊，操作簡(jiǎn)便，功能齊全，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。用 PLC（單片機(jī)）控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：圖 4-2 各種動(dòng)作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖PLC 在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)的 PLC 的輸入信號(hào)控制開關(guān)，進(jìn)水閥，排水閥和電動(dòng)機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由 PLC 給定信號(hào)來決定其工作狀態(tài)；電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心 PLC 給定信號(hào)來決定，而電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。4.34.3 主電路圖主電路圖圖 4-3 主電路圖第第 5 5 章章 主要器件的選擇主要器件的選擇5.15.1 電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)

29、機(jī)的選擇由于家庭提供的電源限制故選單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)。以 3.6 公斤全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，由于全自動(dòng)洗衣機(jī)的脫水桶直徑較大，這一偏心不能不考慮，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)以7洗滌物可能產(chǎn)生前最大偏心為計(jì)算依據(jù)。脫水時(shí)電機(jī)功率比洗滌時(shí)要大，在確定電機(jī)功率時(shí)應(yīng)以脫水時(shí)消耗的功率為依據(jù)，也就是說脫水時(shí)電機(jī)功率就是該洗衣機(jī)所確定的電機(jī)額定功率。由于在計(jì)算時(shí)一些因素如電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等沒考慮，造成一些偏差，所以 3.6 公斤全自動(dòng)洗衣機(jī)電機(jī)額定功率選為 180 瓦。符合全自動(dòng)洗衣機(jī)的功率范圍120W250W。故選擇 YY104-180 型號(hào)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)，功率 180 瓦,額定電壓 220V，轉(zhuǎn)速1350

30、r/min，電流 1.7A。5.25.2 可編程控制器外部設(shè)計(jì)可編程控制器外部設(shè)計(jì)5.2.15.2.1 PLCPLC 的選型的選型PLC 的功能日益強(qiáng)大，一般 PLC 都具有開關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些 PLC 還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC 的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡(jiǎn)單，小型 PLC 就能滿足要求了。表 5-1 常用 PLC 的 CPU 型號(hào)CPU221CPU222CPU224CPU226程序存儲(chǔ)器2048

31、字節(jié)4096 字節(jié)用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1024 字節(jié)2560 字節(jié)用戶存儲(chǔ)器類型EEPROM數(shù)據(jù)后備典型時(shí)間50h190hI/O6 輸入 4 輸出8 輸入 6 輸出14 輸入 10 輸出24 輸入 16 輸出擴(kuò)展模塊數(shù)量無2 個(gè)7 個(gè)數(shù)字量 I/O 印象區(qū)大小256(128 入/128 出)模擬量 IO 印象區(qū)大小無16 入/16 出32 入/32 出33Hz 布爾指令執(zhí)行速度0.37/微妙/指令內(nèi)部繼電器256計(jì)數(shù)器/定時(shí)器256/256順序控制繼電器256根據(jù)上表可知，該全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng) CPU 模塊可采用 CPU-（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時(shí)

32、由于該模塊采用交流220V 供電，并且自帶個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。85.2.25.2.2 I/OI/O 分配分配表及接線圖表及接線圖 I/O 點(diǎn)數(shù)是 PLC 的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇 I/O 點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC 的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)上再加上 20%30%的備用量。該系統(tǒng)有個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn) 6 個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)。根據(jù) I/O

33、點(diǎn)數(shù)，可選三菱 S7-200 CPU222 型可編程控制器。其 I/O 分配表與 I/O 接線圖表 5-2 I/O 分配表控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編碼啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB1I0.0停止信號(hào)常閉按鈕SB2I0.1高水位信號(hào)高水位開關(guān)SB3I0.2輸入信號(hào)低水位信號(hào)低水位開關(guān)SB4I0.3進(jìn)水信號(hào)電磁閥YV0Q0.0電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)接觸器KM1Q0.1電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)接觸器KM2Q0.2排水信號(hào)電磁閥YV1Q0.3脫水信號(hào)電磁離合器YV2Q0.4輸出信號(hào)報(bào)警信號(hào)報(bào)警器HAQ0.5. 9圖 5-1 I/O 接線圖第第 6 6 章章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)6.16.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的順序

34、功能圖設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)工作原理：全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內(nèi)桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水(甩水)用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來10執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電動(dòng)控制系統(tǒng)，使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作，停止按鈕用來關(guān)閉洗衣機(jī)工作

35、。6.26.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟6.2.16.2.1 控制要求控制要求1）洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。2）洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。3) 脫水時(shí)，有脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。4) 洗滌完成由蜂鳴器報(bào)警。5) 停止按鈕用來手動(dòng)結(jié)束洗滌過程。操作面板上設(shè)有啟動(dòng)按鈕 SB1 及停止按鈕SB2。6.2.26.2.2 控制程序的執(zhí)行過程控制程序的執(zhí)行過程按下啟動(dòng)按鈕，I0.0 接通，Q0.0 接通并自鎖，Q0.0 接通，進(jìn)水電磁閥打開，開始進(jìn)水。到高水位時(shí)，I0.3 接通，I0.3

36、 常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.0 斷開，進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，進(jìn)水停止；Q0.1 接通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)(15S),正轉(zhuǎn)洗滌，同時(shí) T38 開始計(jì)時(shí)，T38 計(jì)時(shí)到，T38常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.1 斷開，正洗結(jié)束；T38 常開觸點(diǎn)閉合，M0.0 進(jìn)行自鎖，T42 開始計(jì)時(shí)，T42 計(jì)時(shí)到，暫停結(jié)束。T42常開觸點(diǎn)閉合，Q0.2 接通，反洗，T39 開始計(jì)時(shí)。T39 計(jì)時(shí)到，T39 常閉觸點(diǎn)斷開 Q0.2斷開，反洗暫停；T39 常開觸點(diǎn)閉合，M0.1 進(jìn)行自鎖，T43 開始計(jì)時(shí)。T43 計(jì)時(shí)到 T43常開觸點(diǎn)閉合，C1 計(jì)一次數(shù)；T43 常閉觸點(diǎn)斷開，使 T38、T42、T39、T43 復(fù)位，Q0.0又接通，重復(fù)進(jìn)行

37、以上從正洗開始的全部動(dòng)作，直到 C1 計(jì)滿 3 次數(shù)時(shí)，C1 常開觸點(diǎn)接通，開始排水，Q0.3 對(duì) C1 實(shí)現(xiàn)復(fù)位。排水到低水位時(shí)，I0.2 接通，Q0.2 接通，開始脫水（10S） ，T40 開始計(jì)時(shí)。T40 計(jì)時(shí)到，T40 常閉觸點(diǎn)斷開，脫水完畢，停止排水和脫水；T40 常開觸點(diǎn)閉合、 Q0.5 接通并自鎖，報(bào)警。T41 開始計(jì)時(shí)，T41 計(jì)時(shí)到，T41 常閉觸點(diǎn)斷開，停止報(bào)警。運(yùn)行中按停止按鈕時(shí)，I0.1 常閉觸點(diǎn)斷開，則 M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5 斷開，停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。6.36.3 順序功能圖順序功能圖11圖 6-1 順序功能圖126.46.4 控制

38、系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)13146.56.5 語(yǔ)句表語(yǔ)句表15166.66.6 程序運(yùn)行程序運(yùn)行I0.0 按下后 Q0.0 得電并自鎖開始進(jìn)水當(dāng)水達(dá)到高水位時(shí)，I0.3 瞬時(shí)接通 Q0.0 失電停止進(jìn)水。Q0.1 得電且自鎖，開始正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí) 15s 后，自動(dòng)復(fù)位開始暫停 3s。17當(dāng) T42 計(jì)時(shí)到 3s 時(shí)，暫停結(jié)束。開始反轉(zhuǎn) 15s 計(jì)時(shí)器 T39 開始計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)器 T39 計(jì)時(shí) 15s 后，自動(dòng)復(fù)位，Q0.2 失電，停止反轉(zhuǎn)開始暫停 3s。18T43 計(jì)時(shí) 3s 結(jié)束時(shí)，暫停結(jié)束，計(jì)數(shù)器加 1，當(dāng) C1 小于 3 時(shí)返回網(wǎng)絡(luò) 2 開始循環(huán)。當(dāng) C1 計(jì)數(shù)等于 3 時(shí)，Q0.3