全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-I-

目

錄摘

....................................................................................................錯(cuò)未定義書簽第1概.............................................................................................................................1.1

全自動(dòng)洗衣機(jī)的概述..............................................................................................1全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生與分.............................................................................1全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展前.................................................................................11.2可編程控制器的概..................................................................................................2的產(chǎn)生與發(fā)展............................................................................................2的特點(diǎn)........................................................................................................2第2系統(tǒng)整體方案確.....................................................................................................42.1系統(tǒng)控制要...............................................................................................................42.2總體控制方案的確..................................................................................................4檢測(cè)系統(tǒng)的比較和選....................................................................................控制系統(tǒng)的比較和選....................................................................................支持結(jié)構(gòu)的比較和選....................................................................................系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框................................................................................................5全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原................................................................................6第3系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和組.............................................................................................3.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)..........................................................................................人機(jī)界............................................................................................................7電氣控制系統(tǒng)（PLC）.....................................................................................檢查系............................................................................................................7電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系................................................................................................7支持結(jié)............................................................................................................83.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)組..........................................................................................洗滌、漂洗和脫水系....................................................................................進(jìn)水和排水系................................................................................................9第4主要器件的選.......................................................................................................104.1電動(dòng)機(jī)的選............................................................................................................104.2PLC型號(hào)的選擇.........................................................................................................104.3支持結(jié)構(gòu)的選........................................................................................................4.4全自動(dòng)洗衣機(jī)的示意............................................................................................第5軟件設(shè)...................................................................................................................5.1系統(tǒng)的配........................................................................................................12-II-

結(jié)致

5.2PLC的外部接線圖.....................................................................................................12全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝框..............................................................................13總系統(tǒng)運(yùn)行分..............................................................................................進(jìn)水系統(tǒng)運(yùn)行分..........................................................................................洗滌系統(tǒng)運(yùn)行分..........................................................................................排水系統(tǒng)運(yùn)行分..........................................................................................脫水系統(tǒng)運(yùn)行分..........................................................................................漂洗系統(tǒng)運(yùn)行分..........................................................................................報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行分..........................................................................................5.4控制系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)....................................................................................155.5控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè).............................................................................................................................................................................................................................32....................................................................................................錯(cuò)!未定義書簽參考文..............................................................................................錯(cuò)!未定義書簽-III-

第章概全自動(dòng)1.1.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生與分類從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對(duì)于許多人而言，它并不像田園詩(shī)描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打等等，這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常是辛苦勞累。隨著洗衣機(jī)、半自動(dòng)洗衣機(jī)和全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生，人們對(duì)衣物的洗滌已經(jīng)進(jìn)入了一種新的時(shí)代。全自動(dòng)洗衣機(jī)就是將洗衣的全過(guò)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,打開水龍頭啟動(dòng)洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過(guò)程就會(huì)自動(dòng)完成洗衣完時(shí)由蜂鳴器發(fā)出響聲。目前市場(chǎng)上出售的全自動(dòng)洗衣機(jī)大體分為三類。發(fā)明最早的是前置式側(cè)開門滾筒式洗衣機(jī)，這種洗衣機(jī)是歐洲發(fā)明的，擅長(zhǎng)洗滌真絲、棉毛等面料，不纏繞無(wú)磨損，在洗滌時(shí)保證衣物不受損害，而且有良好的加溫措施。但也有它不好的一面，由于不纏繞無(wú)磨損洗滌方式等因素，這種洗衣機(jī)洗滌時(shí)間長(zhǎng)、洗凈度差、用水用電量大，是其它洗衣機(jī)的幾倍，尤其是采用了不銹鋼內(nèi)筒，產(chǎn)生的噪音較大。這種洗衣機(jī)適用于生活水平較高，穿著大體以真絲、純毛、棉毛之類較高檔的面料為主，而且更換衣服較勤的家庭。發(fā)明最晚的洗衣機(jī)是亞洲人發(fā)明的波輪上開門洗衣機(jī)種洗衣機(jī)的特點(diǎn)是洗滌時(shí)間短，用水量小洗凈度高是滾筒式的很多倍由于內(nèi)筒是塑料材料制成噪音小而且上開蓋，能使洗滌液反復(fù)利用，價(jià)格也比較經(jīng)濟(jì)。這種洗衣機(jī)適用于居住在綠化較差，空氣塵埃量較大，平均每2至3天換一次衣服的家庭，主要以洗凈度為主，服裝面料以化纖、腈綸為主。另外一種是美洲人發(fā)明“拌式”衣機(jī)，由于美洲風(fēng)沙比較大，人們主要穿著牛仔服裝之類粗厚面料的服裝，所以他們適用攪拌式洗衣機(jī)，這種洗衣機(jī)洗凈度非常高，是波輪式洗衣機(jī)的十幾倍，但由于洗凈度和磨損率成正比，所以很損傷衣物，這種洗衣機(jī)市場(chǎng)上很少見。1.1.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展前景全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先表現(xiàn)在洗滌方式發(fā)生巨大變化。原先大多側(cè)重于水流的改變、動(dòng)力的加大?，F(xiàn)在，超音波、電解水、臭氧和蒸汽洗滌的運(yùn)用，使洗衣機(jī)的去污能力從單純依靠洗衣粉、洗滌劑的化學(xué)作用和強(qiáng)弱變化的水流機(jī)械作用，向更高層次的健康、環(huán)保洗滌方式轉(zhuǎn)變，特別是電解水音波技術(shù)在洗衣機(jī)行業(yè)的運(yùn)用幾乎改變了洗衣機(jī)的歷史——洗衣不用或少用洗衣粉、洗滌劑，減少化學(xué)品對(duì)皮膚的損害和對(duì)環(huán)境的污染。電解水、臭氧、蒸汽的殺菌除味及消毒功能倍受青睞，引發(fā)了洗衣機(jī)消費(fèi)健康潮。另一變化就是高度自動(dòng)化、智能化、人性化。從全自動(dòng)到現(xiàn)在流行的人工智能、模糊控-1-

制只需按一下按鈕一切搞定同時(shí)用戶可以按照自己的洗衣習(xí)慣主選擇時(shí)間和方式，自編和記憶程序讓用戶真正做到隨心所欲。人性化還表現(xiàn)在使用的方便和舒適，如子母分洗洗衣機(jī)可以做到不同衣物分開洗；斜桶和頂開滾筒可以做到取放衣物方便不需深彎腰；蒸汽烘干功能使得晾曬更加方便，直驅(qū)電機(jī)在節(jié)能降噪方面效果更加突出，等等。另外，大容量成為不變的消費(fèi)趨勢(shì)。前幾年，洗衣機(jī)容量多為-5公斤6公斤的大容量尚很少見現(xiàn)在公斤的容量已經(jīng)很普遍公斤也正常代人居空間不斷擴(kuò)大寬敞、舒適、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣機(jī)一臺(tái)可頂一套。伴隨著尖端洗滌技術(shù)的革新，所表現(xiàn)出的洗衣方式更加注重健康和個(gè)性化，已在市場(chǎng)發(fā)展中倍受歡迎?？删幙删幊炭刂破魇窃谟?jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)起來(lái)的?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。1.2.1PLC的產(chǎn)生與發(fā)展20世紀(jì)20年代，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家熟悉的傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。但是繼電器控制系統(tǒng)具有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能弱，通用性差，難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制。到20世紀(jì)60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大規(guī)模產(chǎn)生的發(fā)展，人們?cè)噲D用小型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的要求；但由于價(jià)格高，輸入、輸出電路信號(hào)不匹配、編程技術(shù)復(fù)雜等原因，一直未能得到推廣應(yīng)用。1968年，美國(guó)通用汽車公司首先提出可編程控制器的概念。在1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）終于研制出世界上第一臺(tái)PLC。這是由一種新的控制系統(tǒng)代替繼電器的控制系統(tǒng)，它要求盡可能地縮短汽車流水線控制系統(tǒng)的時(shí)間，其核心采用編程方式代替繼電器方式來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的控制。這種控制系統(tǒng)首先在美國(guó)通用汽車的生產(chǎn)線上使用，并獲得了令人滿意的效果。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)了微處理和微型計(jì)算機(jī)，人們將微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使得它能更多地發(fā)揮其功能，不僅用邏輯控制取代了硬線控制，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，使其真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備。國(guó)外工業(yè)界在1980年正式將其命名為可編程控制器（PC,ProgrammableController稱PC但由于它和個(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱容易混淆，所以現(xiàn)在仍把可編程控制器簡(jiǎn)稱做。1.2.2PLC的特點(diǎn)PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型用的自動(dòng)控制裝置編程控制PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器硬件布線控制，使控制系統(tǒng)有了極大的柔性和通用性由PLC功能齊全能完成復(fù)雜的邏輯控制，-2-

而且可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、靈活通用，能在惡劣的工況環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)單、使得系統(tǒng)可靠性大大提高?？梢阅M全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作環(huán)境，也可以按照自己要求任意設(shè)定儀器的工作環(huán)境。-3-

第章系整體方案確定2.1本論文描述的是一種全自動(dòng)洗衣機(jī)，它可以自動(dòng)地完成洗衣的全過(guò)程。全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)中，用做控制器，完成對(duì)洗衣機(jī)的智能控制，從而提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。該系統(tǒng)應(yīng)具有按系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)洗滌功能，根據(jù)人工設(shè)定洗滌時(shí)間完成洗滌的自動(dòng)控制功能。PLC主要完成以下功能：1.檢測(cè)功能：（1）檢測(cè)洗衣的方式：標(biāo)準(zhǔn)或者是柔和的選擇。（2）檢測(cè)洗衣時(shí)的水位：高水位或者是低水位的選擇。（3）檢測(cè)進(jìn)水是否到了需要的水位，即進(jìn)水是否完成。（4）檢測(cè)排水是否已經(jīng)完成。2.控制功能：（1）控制進(jìn)水、洗滌、排水、漂洗、脫水等洗衣機(jī)的動(dòng)作。（2）控制洗滌、漂洗、脫水等的時(shí)間長(zhǎng)短。（3）控制洗滌、漂洗等的次數(shù)。（4）控制在洗衣機(jī)完成一個(gè)動(dòng)作后到下一個(gè)動(dòng)作的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。（5）控制完成洗衣時(shí)的信號(hào)提示。總體2.2.1檢測(cè)系統(tǒng)的比較和選擇方案一：由于系統(tǒng)要求檢測(cè)洗衣方式，洗衣的水位，進(jìn)排水是否完成等?？梢圆捎孟鄳?yīng)的傳感器做檢測(cè)元件把檢測(cè)信號(hào)傳遞給PLC然后由PLC控制相應(yīng)的開關(guān)完成檢測(cè)控制系統(tǒng)。方案二：由于洗衣方式的選擇分為標(biāo)準(zhǔn)和柔和兩種，可以采用選擇按鈕來(lái)完成檢測(cè)并直接把選擇信號(hào)傳遞給PLC。對(duì)于高低位的選擇，采用水位選擇按鈕。而對(duì)進(jìn)、排水是否完成的檢測(cè)直接采用高、低水位檢測(cè)開關(guān)和零水位檢測(cè)開關(guān)。比較以上兩種方案，方案一，其優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)的選取方便，且無(wú)特殊要求，但在檢查與開關(guān)動(dòng)作之間，需要信號(hào)的傳遞，且PLC做控制，增加程序的復(fù)雜性。而方案二，檢測(cè)與動(dòng)作都由其同時(shí)完成，只需把完成信號(hào)傳遞PLC減少不必要的信號(hào)傳遞，PLC的處理時(shí)間，更提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，只需采用相應(yīng)的檢測(cè)開關(guān)就可完成信號(hào)的檢測(cè)與動(dòng)作。通過(guò)比較，本系統(tǒng)采用方案二做檢測(cè)系統(tǒng)。2.2.2控制系統(tǒng)的比較和選擇方案一：控制系統(tǒng)采用邏輯控制系統(tǒng)。邏輯控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相類似，通過(guò)相應(yīng)觸點(diǎn)的斷開與閉合來(lái)控制相應(yīng)的線圈得電與失電，從而完成對(duì)系統(tǒng)的控制。-4-

方案二控制系統(tǒng)采用順序控制系統(tǒng)于本設(shè)計(jì)分為多個(gè)系統(tǒng)可采用順序控制系統(tǒng)，方便的完成系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的聯(lián)系。在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)也可用轉(zhuǎn)移完成其相應(yīng)控制系統(tǒng)的功能。比較以上兩種方案。方案一，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相類似，其理解方法簡(jiǎn)單，但由于本系統(tǒng)的控制條件多，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大大加大了控制系統(tǒng)的難度。而方案二，采用順序控制系統(tǒng)，狀態(tài)與狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換明了，只需找出相應(yīng)的條件，就可直接完成轉(zhuǎn)換功能，讓人一目了然。同時(shí)有些程序之間的循環(huán)，也可用轉(zhuǎn)換完成，減少程序的復(fù)雜性。通過(guò)比較，本系統(tǒng)采用方案二做控制系統(tǒng)。2.2.3支持結(jié)構(gòu)的比較和選擇目前市場(chǎng)上的洗衣機(jī)主要有滾筒型、波輪型和攪拌型三大類。它們都是通過(guò)化學(xué)作用、機(jī)械作用、時(shí)間和溫度來(lái)洗凈衣物的。方案一：采用攪拌型洗衣機(jī)。攪拌型洗衣機(jī)依靠裝在洗衣桶底部的波輪正、反旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)衣物上下左右不停地翻轉(zhuǎn)使衣物之間衣物與桶壁之間在水中進(jìn)行柔和地摩擦，在洗滌劑的作用下實(shí)現(xiàn)去污清洗。方案二：采用滾筒型洗衣機(jī)。滾筒洗衣機(jī)是由滾筒作正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，衣物利用凸筋舉起，依靠引力自由落下，模擬手搓，完成對(duì)衣服去污清洗工作。其優(yōu)點(diǎn)是，洗凈度均勻，損衣率低衣服不易纏繞滾筒洗機(jī)還可加熱能激活洗衣粉中的生物酶進(jìn)一步提高洗滌效果。方案三：采用波輪型洗衣機(jī)。波輪洗衣機(jī)則是依靠波輪的高速運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的渦流沖擊衣物，借助洗滌劑的作用洗滌衣物，完成對(duì)衣服的清洗工作。其洗滌力度比滾筒式要高，但是因機(jī)械力作用大，易便衣物纏繞打結(jié)，磨損度較大。通過(guò)比較，攪拌型洗衣機(jī)洗滌效果差，且難以實(shí)現(xiàn)脫水功能。雖然滾筒型洗衣機(jī)的洗凈度高，損衣率低，但對(duì)其控制比較復(fù)雜，且價(jià)格昂貴。而波輪型洗衣機(jī)，其洗凈度適中，價(jià)格適中，且能實(shí)現(xiàn)脫水等功能，能夠完成洗衣機(jī)的全自能化。所以本系統(tǒng)采用方案三做支持結(jié)構(gòu)。2.2.4系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分，系統(tǒng)由人機(jī)界面，電氣控制系統(tǒng)（PLC測(cè)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和支持結(jié)構(gòu)五部分組成。按照其實(shí)現(xiàn)的功能上分，系統(tǒng)分為三個(gè)主要系統(tǒng)：進(jìn)水、排水系統(tǒng)，洗滌系統(tǒng)和脫水系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上看，支持機(jī)構(gòu)主要起到安裝和連接洗衣機(jī)的各種零件的作用，還具有減振及防護(hù)，裝飾的作用。而對(duì)于全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其波輪型洗衣機(jī)已定，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響。所以在本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖中，無(wú)支持結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1。-5-

機(jī)界

氣控統(tǒng)PLC

動(dòng)機(jī)動(dòng)系測(cè)系圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖以電氣控制系統(tǒng)PLC為核心，通過(guò)人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人對(duì)洗衣機(jī)的控制，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)是動(dòng)力的來(lái)源測(cè)系統(tǒng)接PLC的控信號(hào)負(fù)責(zé)對(duì)水位等信號(hào)的檢測(cè)與傳遞任務(wù)。在洗衣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，同時(shí)人還可以通過(guò)人機(jī)界面對(duì)洗衣機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。2.2.5全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶(外桶)和脫水桶內(nèi)桶)以同一中心安放的桶固定盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫(水。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(lái)執(zhí)行水時(shí)過(guò)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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)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(lái)檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用米實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。-6-

第章系的基本結(jié)構(gòu)和組成全自全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)主要分為人機(jī)界面，電氣控制系統(tǒng)PLC測(cè)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和支持結(jié)構(gòu)五部分組成。3.1.1人機(jī)界面人機(jī)界面主要完成人與全自動(dòng)洗衣機(jī)之間的信息交換。人機(jī)界面由啟動(dòng)按鈕St，停止按鈕Sb洗滌方式選擇按鈕Sb1，洗滌水位選擇按鈕排水按鈕Sb3，高水位選擇指示燈，低水位選擇指示燈LED2，標(biāo)準(zhǔn)洗滌指示燈LED3，柔和洗滌指示燈LED4等組成。同時(shí)人機(jī)界面還包括報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警系統(tǒng)主要由蜂鳴器HA來(lái)完成報(bào)警功能。3.1.2電氣控制系統(tǒng)（PLC）電氣控制系統(tǒng)是全自動(dòng)洗衣機(jī)能夠完成自動(dòng)化的核心，其能夠?qū)崿F(xiàn)洗衣的自動(dòng)化，在于整個(gè)洗衣過(guò)程都是在程序控制器的“指揮”下進(jìn)行的。電氣控制系統(tǒng)主要由PLC做控制器，完成對(duì)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)的控制和洗衣機(jī)智能化的控制接收人機(jī)界面與檢查系統(tǒng)的信號(hào)，來(lái)控制觸點(diǎn)的斷開與閉合，通過(guò)設(shè)定好的程序來(lái)控制相應(yīng)的線圈的斷開與閉合，從而完成對(duì)電動(dòng)機(jī)、相應(yīng)指示燈、蜂鳴器等開關(guān)的控制。3.1.3檢查系統(tǒng)檢測(cè)電路系統(tǒng)主要由檢測(cè)開關(guān)和電磁閥組成。檢測(cè)排水是否完成用零水位檢測(cè)開關(guān)St1對(duì)其檢測(cè)并控制開關(guān)的閉合。高水位檢測(cè)開關(guān)St3和低水位檢測(cè)開關(guān)St2分別用來(lái)檢測(cè)高水位狀態(tài)下和低水位狀態(tài)下進(jìn)水過(guò)程是否完成，并完成開關(guān)閉合動(dòng)作。3.1.4電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)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，離合器又分普通離合器和減速離合器兩種，這里采用減速離合器。洗衣全自動(dòng)減速離合器，它主要由輸入軸，輸出軸，輸入軸套，輸出軸套，自動(dòng)輪和脫水電磁閥組成。安裝在自動(dòng)輪內(nèi)的雙套行星齒輪機(jī)構(gòu)及離合銷組成。洗滌時(shí)自動(dòng)輪被完全自動(dòng)，傳動(dòng)電機(jī)雙向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)輸出軸及輸出軸套相互逆向、雙向反復(fù)旋轉(zhuǎn)。托水時(shí)，制動(dòng)輪被完全松開。傳動(dòng)電機(jī)單項(xiàng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)，減速離合器被自動(dòng)結(jié)合為一體進(jìn)行離心脫水。PLC通過(guò)對(duì)脫水電磁閥的接通與關(guān)斷的控制，從而控制離合狀態(tài)。由于電動(dòng)機(jī)安裝在洗衣機(jī)中洗衣機(jī)是家用電器以其供電電壓采用的交流電。從控制要求可知，電動(dòng)機(jī)要實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換問(wèn)題?？紤]到實(shí)際問(wèn)題，采用直流電動(dòng)機(jī)做傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。配上整流變壓器將220V交流電轉(zhuǎn)換成220V的直流電。電動(dòng)機(jī)的主電路圖如圖3.1。-7-

220VMKM1

圖3.1電機(jī)的主電路3.1.5支持結(jié)構(gòu)支持機(jī)構(gòu)主要由箱體，吊桿和控制臺(tái)組成，它除了安裝和連接洗衣機(jī)的各種零件外，還具有減振及防護(hù)，裝飾的作用。全自本設(shè)計(jì)的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)采用將洗脫水套裝在盛水桶內(nèi)的同軸套桶式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)主要由洗滌、漂洗和脫水系統(tǒng)，排水和進(jìn)水系統(tǒng)組成。3.2.1洗滌、漂洗和脫水系統(tǒng)洗滌、漂洗和脫水系統(tǒng)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(lái)盛放洗滌液。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(lái)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。本系統(tǒng)的洗滌方式包括標(biāo)準(zhǔn)洗和柔和洗兩種。標(biāo)準(zhǔn)洗：洗滌時(shí)間為670秒，電機(jī)正轉(zhuǎn)40秒，停止2秒，反轉(zhuǎn)40，停止秒。循環(huán)8次。漂洗3回，脫水4回。柔和洗：洗滌時(shí)間為318秒，電機(jī)正轉(zhuǎn)30秒，停止2秒，反轉(zhuǎn)30，停止秒。循環(huán)5次。漂洗2回，脫水3回。漂洗：無(wú)洗滌添加劑的洗滌為漂洗。無(wú)論是標(biāo)準(zhǔn)洗還是柔和洗，漂洗的時(shí)間都相同。一次漂洗的時(shí)間為秒，電機(jī)正轉(zhuǎn)30秒，停止2秒，反正秒，停止2秒。循環(huán)次。在不同的洗滌方式下，漂洗的次數(shù)不同。脫水系統(tǒng)：當(dāng)每一次排水系統(tǒng)工作完成后，脫水系統(tǒng)開始工作。電器控制系統(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)行脫水。一次脫水時(shí)間為秒。電動(dòng)機(jī)在此過(guò)程中只做正轉(zhuǎn)。在不同的洗滌方式下，漂洗的次數(shù)不同。-8-

3.2.2進(jìn)水和排水系統(tǒng)排水和進(jìn)水系統(tǒng)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，即水位開關(guān)。此外電磁閥分進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥，進(jìn)水閥用于控制洗衣機(jī)的進(jìn)水量，排水閥用于控制排水。進(jìn)水系統(tǒng)包括高水位進(jìn)水系統(tǒng)和低水位進(jìn)水系統(tǒng)。當(dāng)洗衣機(jī)需要注水時(shí)，控制進(jìn)水電磁閥Y1開啟，洗衣機(jī)開始注水。PLC通過(guò)接受到的信息，來(lái)選擇高水位或低水位進(jìn)水檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)水位達(dá)到相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)控制進(jìn)水電磁閥Y1關(guān)斷水系統(tǒng)工作完成。在一次洗滌過(guò)程中，進(jìn)水系統(tǒng)多次工作。排水系統(tǒng)主要完成洗滌或漂洗后的脫水工作。當(dāng)洗滌或漂洗結(jié)束后，控制排水電磁閥開啟，全自動(dòng)洗衣機(jī)開始排水。本系統(tǒng)用零水位檢測(cè)開關(guān)來(lái)檢測(cè)排水過(guò)程是否完成。當(dāng)水位到達(dá)零水位點(diǎn)，PLC控制排水電磁閥關(guān)斷，排水系統(tǒng)工作完成。同理，在一次洗滌過(guò)程中，排水系統(tǒng)的工作次數(shù)與進(jìn)水系統(tǒng)的工作次數(shù)相同。-9-

第4主要器件的選擇電動(dòng)全自動(dòng)洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)選用直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)同時(shí)作為洗滌和脫水時(shí)的動(dòng)力源。由于全自動(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)的額定功率選用360W，額定電壓220V的交流電，額定功率為50HzPLC根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，采用德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的-200CPU226型PLCS7-200PLC屬于小PLC機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是整體式機(jī)上集成了24輸入/16輸出，I/O共計(jì)40點(diǎn)，在本程序的設(shè)計(jì)中，無(wú)需擴(kuò)展I/O模塊。其程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量足以滿足本設(shè)計(jì)的需要，無(wú)需擴(kuò)展。本系統(tǒng)中無(wú)模擬量信號(hào)，無(wú)需擴(kuò)展模擬量模塊。該種PLC結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、通用性強(qiáng)，功能完善、操作方便，在一個(gè)PLC里面集成了輸入端、輸出端、操作鍵盤和顯示面板，設(shè)計(jì)緊湊，所有功能集成在一起，使用簡(jiǎn)單，十分靈活方便，編程可以通過(guò)在微機(jī)上面提供STEP7-Micro/WIN32軟件創(chuàng)建、測(cè)試、仿真和修改PLC控制程序，然后使用西門子提供的專用電纜非常簡(jiǎn)單的將程序載入和載出模塊。支持支持機(jī)構(gòu)的器件，也就是洗衣機(jī)的機(jī)體選用小天鵝的XQB48-510CL+型號(hào)的洗衣機(jī)，其部件包括：箱體、波盤、電動(dòng)機(jī)、洗滌脫水桶、電腦操作面板、液體洗滌劑漂白劑注入口、過(guò)濾網(wǎng)袋、門蓋、干衣機(jī)接口、電纜線、進(jìn)水閥、洗衣粉盒和排水管等。同時(shí)還需要一些系統(tǒng)的配置，如水位開關(guān)、定時(shí)計(jì)數(shù)器高速脫水繞組、蜂鳴器等。全自圖4.1全動(dòng)洗衣機(jī)的示意圖人機(jī)界面主要包括，啟動(dòng)按鈕St停止按鈕Sb，洗滌方式選擇按鈕Sb1洗滌水位選擇按鈕Sb2高水位選擇指示燈LED1低水位選擇指示燈LED2標(biāo)準(zhǔn)洗滌指示燈LED3，-10-

柔和洗滌指示燈LED4和蜂鳴器HA。-11-

第章軟設(shè)計(jì)系統(tǒng)的I/O本系統(tǒng)的I/O分配表如表1示。洗衣機(jī)的啟動(dòng)按鈕用停止按鈕用洗衣機(jī)通過(guò)零水位檢測(cè)開關(guān)St1低水位檢測(cè)開關(guān)St2和高水位檢測(cè)開關(guān)來(lái)檢測(cè)水位的高度位（檢測(cè)開關(guān)遇水就通ON離水就斷OFF位選擇有一個(gè)選擇按鈕來(lái)完成，進(jìn)水和排水系統(tǒng)由PLC來(lái)控制進(jìn)水閥門和排水閥門動(dòng)作；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤來(lái)實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，電機(jī)在快速轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電勢(shì)能夠快速轉(zhuǎn)換，由于電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)和電勢(shì)不是同步換向的，所以在設(shè)計(jì)控制過(guò)程中考慮電機(jī)要有一個(gè)暫停過(guò)程，以便電機(jī)可靠地轉(zhuǎn)換電勢(shì)的方向，否則直接影響洗衣機(jī)的洗滌和脫水程序。利用該P(yáng)IC設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)可根據(jù)衣物的潔凈程度實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)洗滌方式或柔和洗滌方式，洗滌方式選擇由另一個(gè)按鈕Sb1來(lái)完成。洗滌水位選擇用Sb2來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且用4個(gè)發(fā)光二極管來(lái)指示當(dāng)前的工作狀況當(dāng)人為停止洗衣機(jī)工作時(shí)由于洗衣機(jī)中還有存水，可以通過(guò)排水按鈕Sb3來(lái)排出洗衣機(jī)中的存水。系統(tǒng)的I/O分配如表。輸入點(diǎn)啟動(dòng)按鈕St停止按鈕Sb零水位檢測(cè)開關(guān)St1低水位檢測(cè)開關(guān)St2高水位檢測(cè)開關(guān)St3洗滌方式選擇按鈕Sb1洗滌水位選擇按鈕Sb2排水按鈕Sb3

I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7

輸出點(diǎn)進(jìn)水電磁閥Y1排水電磁閥Y2電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器KM1電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器KM2高水位選擇指示燈LED1低水位選擇指示燈LED2標(biāo)準(zhǔn)洗滌指示燈LED3柔和洗滌指示燈LED4脫水電磁閥Y3蜂鳴器HA排水指示燈LED5進(jìn)水指示燈LED6漂洗指示燈LED7脫水指示燈LED8

Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6PLCPLC可以提供24V直流電，端的電壓為24V。PLC的外部接線圖如圖5.1。-12-

Q0.1Q0.2

Y1Y2StSbSt1St2St3Sb1Sb2Sb3

I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7

Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7PLCQ1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6

KM1KM2LED1LED2LED3LED4Y3LED5LED6LED7LED8COMCOM~圖5.1的外部接線圖程序5.3.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝框圖全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝流程框圖如圖5.2。洗系N

動(dòng)水系滌系水系水系衣是成警系衣完-13-

圖5.2全動(dòng)洗衣機(jī)的工藝流程框圖如圖可知全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝。在啟動(dòng)后，PLC會(huì)接收人機(jī)界面?zhèn)鱽?lái)的信息，選擇洗滌方式和高、低水位。在洗衣的全程會(huì)有停止按鈕Sb做跟蹤，當(dāng)遇到什么緊急情況時(shí)，人為可以通過(guò)停止按鈕來(lái)停止洗衣機(jī)工作。只有在洗衣機(jī)停止?fàn)顟B(tài)下，按下排水按鈕Sb3才可排除洗衣機(jī)中的存水。5.3.2總系統(tǒng)運(yùn)行分析PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。在此期間，可以在人機(jī)界面上，選擇洗滌方式和高、低水位洗滌（默認(rèn)情況下為標(biāo)準(zhǔn)洗滌方式，高水位洗滌以通過(guò)洗滌方式選擇按鈕Sb1來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)洗滌或柔和洗滌（選擇按鈕未按下，為標(biāo)準(zhǔn)洗滌方式；按下為柔和洗滌方式以通過(guò)洗滌水位選擇按鈕Sb2來(lái)選擇高、低水位（選擇按鈕未按下，為高水位洗滌；按下為低水位洗滌按下啟動(dòng)按鈕時(shí)開始進(jìn)水，水(水位到達(dá)相應(yīng)的水位檢測(cè)開關(guān))時(shí)停止進(jìn)水，2s后開始進(jìn)入洗滌系統(tǒng)。當(dāng)洗滌系統(tǒng)完成時(shí)，停止2S進(jìn)入排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)完成后止2S進(jìn)入脫水系統(tǒng)水系統(tǒng)完成止對(duì)洗衣全過(guò)程進(jìn)行檢查，洗衣是否完成。若未完成則進(jìn)入漂洗系統(tǒng)，漂洗完成后，停止2S進(jìn)入排水系統(tǒng)。如此循環(huán)。當(dāng)洗衣完成時(shí)，進(jìn)入報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警洗衣結(jié)束。5.3.3進(jìn)水系統(tǒng)運(yùn)行分析當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，PLC控制進(jìn)水電磁閥開啟，得電，水從進(jìn)水管流入洗衣機(jī)桶內(nèi)當(dāng)水位到達(dá)檢測(cè)水位的高度位檢測(cè)開關(guān)遇水就通水就斷I0.3）得電，轉(zhuǎn)移到洗滌系統(tǒng)。5.3.4洗滌系統(tǒng)運(yùn)行分析系統(tǒng)停止2S時(shí)間到，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器得電，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間到，停止，2S時(shí)間到，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器KM2得電，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間到，停止同時(shí)檢測(cè)洗滌系統(tǒng)是否完成，當(dāng)2S時(shí)間到，轉(zhuǎn)移到下一狀態(tài)。用計(jì)數(shù)器來(lái)完成對(duì)洗滌系統(tǒng)的檢測(cè)，次數(shù)未到，轉(zhuǎn)移到，如此循環(huán)。當(dāng)計(jì)數(shù)器