基于PLC的全自動洗衣機畢業(yè)設(shè)計論文

摘要隨著可編程控制器（PLC）在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，及傳統(tǒng)的控制技術(shù)的不斷更新。本文依據(jù)PLC為主要部件設(shè)計完成了全自動洗衣機的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的工作流程主要由進水、洗滌、排水、脫水4個步驟組成，在本控制系統(tǒng)中4個步驟依次運行直至洗衣結(jié)束。所采用的控制方法操作簡單、穩(wěn)定可靠、維護與維修方便?？刂品椒ù_定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設(shè)計的時間、調(diào)試周期，且要降低成本。根據(jù)洗衣機的工作原理從而對程序及其流程進行了設(shè)計,該系統(tǒng)具有智能化程度高、安全可靠和運行穩(wěn)定等特點。同時本文介紹了全自動洗衣機的控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計方法、程序流程圖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖等，實現(xiàn)全自動洗衣過程。在系統(tǒng)資源分配中給出了詳細的I/O地址分配及輔助繼電器，是程序設(shè)計的基礎(chǔ)，設(shè)計出的全自動洗衣機控制系統(tǒng)中克服了單片機的缺點，具有PLC可靠性高，耗電少，硬件簡單，運行速度高等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：PLC自動控制洗衣機AbstractWiththeprogrammablelogiccontroller(PLC)iswidelyusedinindustrialcontrolfield,andconstantlyupdatedtraditionalcontroltechnology.Inthispaper,themaincomponentsofthedesignbasisforPLCcompletedtheautomaticwashingmachinecontrolsystem.Theworkflowcontrolsystemismainlycomposedofwater,washing,draining,dewateringfoursteps,inthepresentcontrolsysteminfourstepsinsequenceuntilthelaundryoperationends.Controlmethodusedissimple,reliable,easytomaintainandrepair.Afterdeterminingthecontrolmethodtoshortenproductiontimecontrolsystemdesign,debugcycle,andtoreducecosts.MeanwhilearticledescribesthedesignmethodPLCcontrolsystem,automaticwashingmachine,programflow,thesystemstructure,programinstructions,ladder,etc.,toachieveautomaticlaundryprocess.TheallocationofresourcesinthesystemaregivenindetailintheI/Oaddressassignmentandauxiliaryrelays,isthebasisforprogramdesign,designafullyautomaticwashingmachinecontrolsystemtoovercometheshortcomingsofthemicrocontroller,PLCwithhighreliability,lowpowerconsumption,simplehardware,operatingspeedadvantages.Keywords:PLCTheautomaticcontrolThewashingmachine目錄摘要 IAbstract II目錄 III引言 11課題背景及意義 21.1洗衣機發(fā)展概況和現(xiàn)狀 21.2研究的目的和意義 32可編程序控制技術(shù) 42.1PLC的定義 42.2PLC的硬件結(jié)構(gòu) 42.3PLC的基本工作原理 52.3.1基本工作模式 52.3.2PLC工作過程 52.4PLC工作方式與特點 63全自動洗衣機的控制系統(tǒng)的設(shè)計方法 73.1全自動洗衣機的控制系統(tǒng)工作原理 73.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 83.2.1電動機及傳動系統(tǒng) 93.2.2

進水和排水系統(tǒng) 93.2.3檢測電路系統(tǒng) 93.3全自動洗衣機的控制系統(tǒng)功能 103.4全自動洗衣機的控制要求 114硬件設(shè)計及I/O分配 124.1硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)連線圖 124.2可編程控制器I/O口分配 134.3可編程控制器的指令程序表 144.4系統(tǒng)梯形圖 15結(jié)束語 16參考資料 17致謝 18引言可編程序控制器(ProgrammableLogicController,PLC)技術(shù)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)，是一種新型工業(yè)控制器裝置，是對傳統(tǒng)繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的改進。可編程邏輯控制器的內(nèi)部編程使用面向用戶的指令，并且使用數(shù)字式或模擬式的輸入／輸出來控制工業(yè)生產(chǎn)過程，使得PLC的操作更加方便靈活。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、機電一體化、計算機控制等方面。在以單片機為基礎(chǔ)控制系統(tǒng)設(shè)計的全自動洗衣機中，存在著一些缺點。第一，控制指令較PLC而言相對復(fù)雜；第二，相同控制系統(tǒng)穩(wěn)定性中，單片機需要多種電路保護裝置，例如過載保護、電流保護、電壓保護等，正因為增加了這么多的電路從而大大增加了硬件隱含的故障率。如果采用基于PLC控制的全自動洗衣機控制系統(tǒng)則能有效克服這些缺點，首先PLC的編程語言簡單，梯形圖明確，測試容易。其次，PLC采用了整體模塊，系統(tǒng)驅(qū)動電路，檢測電路和保護電路等都集中在一個模塊中，硬件簡單。基于此使得控制系統(tǒng)的可靠性大大增加。1課題背景及意義1.1洗衣機發(fā)展概況和現(xiàn)狀自1858年，一個叫漢密爾頓·史密斯的美國人在匹茨堡制成了世界上第一臺洗衣機，至今洗衣機的發(fā)展經(jīng)歷了一個多世紀(jì)。世界上第一臺電動洗衣機于1910年問世，這標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。第一臺自動洗衣機于1937年問世。1955年，在英國噴流式洗衣機的基礎(chǔ)之上，波輪式洗衣機由日本研發(fā)生產(chǎn)。至此，洗衣機大體上被分為波輪式、滾筒式、攪拌式三種類型的局面初步形成。被稱之為“半自動型洗衣機”的可甩干衣服的雙桶洗衣機，在60年代出現(xiàn)首次出現(xiàn)于日本，到了70年代，則生產(chǎn)出了波輪式套桶全自動洗衣機。70年代后期，以電腦（實際上是微處理器）控制的全自動洗衣機在日本問世，開創(chuàng)了洗衣機發(fā)展史的新階段。80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機操作更簡便，功能更完善，更可以人為選擇洗衣程序，隨著加工技術(shù)的發(fā)展，洗衣機的外觀也更加時尚。90年代，出現(xiàn)的寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)技術(shù)，在這個基礎(chǔ)上研發(fā)出來了新水流洗衣機。隨著電機驅(qū)動方式的日新月異，日本研發(fā)了不需要齒輪傳動和變速機構(gòu)，改為電機直接驅(qū)動式的洗衣機，這在根本上改變了洗衣機的驅(qū)動方式。之后，隨著科技的進一步發(fā)展，滾筒洗衣機已經(jīng)成了大家非常熟悉的產(chǎn)品。伴隨著科技的進一步發(fā)展，相信新型更適合人們使用的洗衣機會給我們的生活帶來新的方式。20

世紀(jì)末到

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世紀(jì)初，變頻洗衣機問世，使洗衣機的功能更加人性化，實現(xiàn)了真正意義上的智能化控制。按洗衣機結(jié)構(gòu)原理分類1.波輪式洗衣機：在洗衣機的底部中心處裝有一個帶凸筋的波輪，波輪旋轉(zhuǎn)時，洗滌液在桶內(nèi)形成螺旋狀渦卷水流，從而帶動衣物旋轉(zhuǎn)翻動而達到洗滌目的。這種洗衣機的主要優(yōu)點是洗滌時間短，洗凈度較高，水位可調(diào)，品種多，適宜于洗滌棉、麻、纖和混紡等織物。缺點是易使衣物纏繞，影響洗凈的均勻性，磨損率也較高。新穎的大波輪、新水流洗衣機，其性能有明顯的改善。

2.滾筒式洗衣機：滾筒式洗衣機為套桶裝置，內(nèi)桶為圓柱形臥置的滾筒，筒內(nèi)有3～4條凸棱，當(dāng)滾筒繞軸心旋轉(zhuǎn)時，帶動衣物翻滾，并循環(huán)反復(fù)地摔落在洗滌液中，從而達到洗滌的目的。滾筒式洗衣機，按投放衣物的位置不同，可分為上裝入式和側(cè)裝式。其優(yōu)點是洗滌動作比較柔和，對衣物的磨損小，用水量和洗滌劑都比較省，適合洗滌毛料織物。但機器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，洗凈度低，耗電量大，售價較高。

3.攪拌式洗衣機：攪拌式洗衣機在立式洗衣桶的中央置有一根垂直立軸，軸上裝有攪拌槳?？枯S的旋轉(zhuǎn)使衣物在洗滌液中不斷地被攪動，達到洗滌的目的。這種洗衣機好似手工洗滌的揉搓，衣物受力均勻，衣物磨損小，洗滌容量大。缺點是洗滌時間長，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，售價高。

4.噴流式洗衣機：噴流式洗衣機的洗滌容器為立桶，只是波輪裝在桶的側(cè)壁上。電動機起動后，側(cè)壁波輪產(chǎn)生強烈的水流將衣物在洗滌液中甩打、拋擲、揉搓、沖刷，使衣物洗凈。其特點是洗滌時間短，污垢容易洗掉，機器結(jié)構(gòu)簡單，故障較少。但由于水流激烈，衣物容易擰絞在一起，因而洗滌不均，對衣物損傷較重，洗滌時洗滌液容易飛濺。1.2研究的目的和意義以單片機為中心控制系統(tǒng)工作的全自動洗衣機，存在著一些本身不能克服的缺點如單片機制作的主控板受制版工藝、布局結(jié)構(gòu)、器件質(zhì)量等因素的影響導(dǎo)致抗干擾能力差，故障率高，不易擴展，對環(huán)境依賴性強,開發(fā)周期長。而且洗衣機控制系統(tǒng)中相對復(fù)雜的指令系統(tǒng)，編寫洗滌、脫水程序相對復(fù)雜；其次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時，需要多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護及欠壓保護等等。將PLC引入全自動洗衣機控制系統(tǒng)則可以有效的避免上述問題。采用PLC控制開發(fā)的周期短，開發(fā)成本低，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場控制。PLC控制具有實時性、信號處理時間短、速度快、更能滿足各個領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項目，可靠性高，豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價廉，性價比高，安裝簡單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因為它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能，并且測試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計以操作簡單、使用可靠、維護修理方便作為主要設(shè)計方向。

2可編程序控制技術(shù)2.1PLC的定義可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的儲存器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，各種類型的機械或生產(chǎn)過程的控制。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，擴大其功能的原則進行設(shè)計。2.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)輸入模塊用戶輸入設(shè)備CPU輸入模塊用戶輸入設(shè)備CPU輸入模塊用戶輸出設(shè)備EPROM輸入模塊用戶輸出設(shè)備EPROMI/O接口外圍設(shè)備I/O接口外圍設(shè)備RAM通信接口計算機或其他PLC電源模塊通信接口計算機或其他PLC電源模塊1.中央控制處理單元(CPU)是可編程控制器的控制中樞，在系統(tǒng)監(jiān)控下工作，承擔(dān)著將外部輸入信號的狀態(tài)寫入輸入映像寄存器區(qū)域，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存器區(qū)域。通用微處理器有8080、8086、80286、80386等；單片機有8031、8096等。2.可編程控制器的存儲器由只讀存儲器ROM和隨機存儲器RAM兩大部分構(gòu)成，只讀存儲器ROM用以存放系統(tǒng)程序；中間運算數(shù)據(jù)和用戶程序存放在隨機存儲器RAM中，掉電時，中間運算數(shù)據(jù)和用戶程序保存在只讀存儲器EEPROM或由高能電池支持的RAM中。3.輸入輸出接口作用：連接用戶輸入輸出設(shè)備和PLC控制器，將各輸入信號轉(zhuǎn)換成PLC標(biāo)準(zhǔn)電平供PLC處理，再將處理好的輸出信號轉(zhuǎn)換成用戶設(shè)備所要求的信號驅(qū)動外部負載。4.開關(guān)量輸入接口電路，各種輸入接口均采取了抗干擾措施。如帶有光耦合器隔離使PLC與外部輸入信號進行隔離；并設(shè)有RC濾波器，用以消除輸入觸點的抖動和外部噪聲干擾。通常有三種類型：直流(12∽24)V輸入、交流(100∽120)V輸入與交流(200∽240)V輸入和交直流(12∽24)V輸入。直流輸入模塊的電源一般由機內(nèi)24v電源提供，輸入輸出端子的兩種接法：隔離式，輸出各自獨立，無公共點：各輸出端子各自形成獨立回路；匯點式，全部輸入點（輸出點）共用一個公共點。組內(nèi)的各點必須使用同一電壓類型和同一電壓等級，各組可使用不同電壓類型和等級的負載。5.電源：PLC的供電電源一般是市電，其內(nèi)部配有一個專用開關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交流/直流供電電源轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部電路需要的工作電源（5V直流）。當(dāng)輸入端子為非干結(jié)點（無源結(jié)點）結(jié)構(gòu)時，為外部輸入元件提供24V直流電源（僅供輸入端點使用）。6.外圍設(shè)備：編程器、打印機、演示板等。利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。7.用戶輸入輸出設(shè)備，用戶輸入器件有控制開關(guān)和檢測元件，即各種開關(guān)、按鈕、傳感器等；用戶輸出設(shè)備主要有接觸器、電磁閥、指示燈等。信號接通時輸入電流一般小于10mA；交流輸入模塊的電源一般由用戶提供。2.3PLC的基本工作原理2.3.1基本工作模式PLC的基本工作模式有運行模式和停止模式。運行模式：分為內(nèi)部處理、通信操作、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個階段；停止模式當(dāng)處于停止工作模式時，PLC只進行內(nèi)部處理和通信服務(wù)等內(nèi)容。2.3.2PLC工作過程PLC采用循環(huán)掃描的工作方式。這種工作方式是在系統(tǒng)程序的控制下順序掃描各輸入點的狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進行運算處理，則該序列相應(yīng)的控制信號的輸出。順序掃描的工作方式簡單直觀，它簡化了程序的設(shè)計并提供了一個非常有用的，以確保PLC的可靠運行。一方面后，掃描的指令被執(zhí)行，結(jié)果可以立即掃描被指導(dǎo)使用；另一方面，為了避免在CPU內(nèi)部故障使程序進入一個由錯誤的結(jié)果導(dǎo)致無限循環(huán)。從而避免由于內(nèi)部CPU進入一個無限循環(huán)程序的故障和失效產(chǎn)生的影響。PLC的工作過程就是程序執(zhí)行過程。PLC投入運行后，便進入程序執(zhí)行過程。它分為三個階段進行，即輸入采樣（或輸入處理）階段、程序執(zhí)行（或程序處理）階段和輸出刷新（或輸出處理）階段。1.輸入處理：PLC在執(zhí)行程序前，將PLC的整個輸入端子的ON／OFF狀態(tài)寫入到輸入數(shù)據(jù)存儲器中。在執(zhí)行程序的過程中，即使輸入變化，輸入數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容也不變，而在下一個周期的輸入處理時，寫入這種變化。輸入濾波器會造成輸入響應(yīng)滯后(約10ms)，如采用數(shù)字濾波的輸入端子，可以通過程序修改濾波時間。

2.程序處理：PLC根據(jù)程序存儲器的指令內(nèi)容，從輸入數(shù)據(jù)存儲器與其他軟器件的數(shù)據(jù)存儲器中讀出各軟器件的ON／OFF狀態(tài)，從零開始寫操作步驟的順序每次將結(jié)果寫入數(shù)據(jù)存儲器。此外，輸出繼電器的內(nèi)部觸點可利用輸出數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容執(zhí)行。

3.輸出處理：所有命令執(zhí)行結(jié)束時，對在末端的ON/OFF狀態(tài)的數(shù)據(jù)存儲和輸出數(shù)據(jù)存儲器Y輸出，這成為PLC的實際輸出。PLC的外部輸出觸點的動作按輸出用器件的響應(yīng)滯后時間動作(10ms)。2.4PLC工作方式與特點PLC的工作包括集中采樣、集中輸出、周期性循環(huán)掃描，“串行”工作方式。1.掃描周期：PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。PLC運行正常時，掃描周期的長短與CPU的運算速度有關(guān)，與I/O點的情況有關(guān)，與用戶應(yīng)用程序的長短及編程情況等均有關(guān)。通常用PLC執(zhí)行1K指令所需時間來說明其掃描速度(一般1~10ms/K)。2.輸出滯后：指從PLC的外部輸入信號發(fā)生變化至它所控制的外部輸出信號發(fā)生變化的時間間隔。一般為幾十—100ms。引起輸出滯后的因素：輸入模塊的濾波時間、輸出模塊的滯后時間、掃描方式引起的滯后。3.由于PLC是集中采樣，在程序處理階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入映象寄存器中的內(nèi)容也不會變化，要到下一周期的輸入采樣階段才會改變。4.由于PLC是串行工作，所以PLC的運行結(jié)果與梯形圖程序的順序有關(guān)。這與繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。避免了觸點的臨界競爭，減少繁瑣的聯(lián)鎖電路。3全自動洗衣機的控制系統(tǒng)的設(shè)計方法3.1全自動洗衣機的控制系統(tǒng)工作原理洗衣機一般由支承系統(tǒng)、洗滌系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及進排水系統(tǒng)組成。按部件來分又可以細分為由電機、定時器、進水電磁閥、排水電磁閥、水位開關(guān)、離合器、蜂鳴器等組成。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)，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)主要作為洗滌、脫水用，內(nèi)桶與外桶有小孔相連，實現(xiàn)水流相通。洗衣機的進水和排水靠進水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；洗滌要求中的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)主要是靠電動機驅(qū)動波盤的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，而電動機的正、反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)，而電動機的工作狀態(tài)也是由控制中心PLC給定信號來決定的。電機在快速轉(zhuǎn)換過程中，電勢能夠快速轉(zhuǎn)換，但電機內(nèi)部磁場和電勢不是同步換向的，因此在設(shè)計控制過程中要考慮電機有一個暫停過程，以便電機可靠地轉(zhuǎn)換電勢方向下。PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，如果沒有暫停的過程將直接影響洗衣機的洗滌和脫水程序在實現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構(gòu)，決定洗衣機的工作狀態(tài)。圖2PLC對洗衣機的控制圖3.2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由于洗衣機型號的不同全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)而不盡相同，但控制的基本原理都不盡相同，而且主要的電氣控制系統(tǒng)程序控制器，電機，進水電磁閥，排水閥也都相同。全自動洗衣機可以實現(xiàn)自動化洗衣，整個洗衣過程都是在程序控制器的“指揮”下進行的。如把離合器比作全自動套桶洗衣機的心臟，則程序控制器就是全自動洗衣機的“大腦”。如圖所示以程序控制器為核心的波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。程序控制程序控制器水位開關(guān)進水電磁閥水位開關(guān)進水電磁閥離合器選擇開關(guān)離合器選擇開關(guān)關(guān)排水電磁閥閥排水閥水位開關(guān)關(guān)水位開關(guān)關(guān)安全開關(guān)安全開關(guān)電動機脫水桶水位開關(guān)電動機脫水桶水位開關(guān)3.2.1電動機及傳動系統(tǒng)一般全自動洗衣機的電動機及傳動系統(tǒng)主要由電動機和離合器組成，傳動系統(tǒng)是工業(yè)洗衣機極其重要的組成部分,因主要為洗衣機提供動力支持而參與全部洗滌過程。傳動系統(tǒng)由電動機和各種變速機構(gòu)組成,現(xiàn)在主要使用變頻器,故而顯著簡化了其組成部件,一般是由變頻器、變頻電動機、帶輪及傳動帶等組成。且其整個洗滌階段,隨著變頻器的頻率自動調(diào)節(jié)而實現(xiàn)無沖擊、無中間過渡(變速箱、變速裝置或聯(lián)軸器、離合器等)裝置的恒轉(zhuǎn)矩變速(無級調(diào)速),使洗滌過程的能耗得到明顯下降電動機同時作為洗滌和脫水時的動力源，普遍采用主，副繞組完全對稱的電容式電動機。電動機的功率跟全自動套桶洗衣機的額定洗滌容量有關(guān)。3.2.2

進水和排水系統(tǒng)全自動洗衣機的進排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內(nèi)的水位進行檢測和控制，洗衣機上都安裝有水位控制器（水位開關(guān)）。此外電磁閥分進水和排水電磁閥，進水電磁閥是洗衣機上的自動進水開關(guān)，它受水位開關(guān)動斷觸點的控制。它由排水旋鈕、拉帶、彈簧、密封套和四通排水管組成。排水閥閥體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是橡膠密封套內(nèi)裝有一只壓縮彈簧。橡膠密封套依靠彈簧彈力的作用緊貼閥體底部，關(guān)閉閥門，于是洗滌桶內(nèi)就可蓄水洗滌。需排水時，由于拉帶下端與密封套底部連接，當(dāng)旋動排水旋鈕時，向上提起拉帶，橡膠密封套克服彈簧的彈力向上收縮，閥門被打開，洗滌捅排水。排水結(jié)束，放下拉帶，橡膠密封套又在彈簧的彈力作用下關(guān)閉閥門3.2.3檢測電路系統(tǒng)檢測電路主要由各類傳感器組成。在洗衣過程中起決定作用的物理量有衣量、衣質(zhì)、水位、水溫和渾濁度等這些物理量都需要有適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽慝@取信息并轉(zhuǎn)換成PLC能接收的電信號。⑴水位傳感器是用來檢測洗衣機內(nèi)水位高低的，它的精確度直接影響洗凈程度、洗滌時間等參數(shù)。⑵渾濁度傳感器是用來判斷衣物的臟污程度，在洗衣桶的排水口處加一紅外光電傳感器，使紅外光通過水而進入另一側(cè)的接收管。若水的透明度低，接收管獲得的光能小，說明衣物較臟。

洗滌前，排水管中為清水，清水透明度高所以光電接收管感光被導(dǎo)通，通過先前測試測得輸出電壓，此時光敏三極管輸出電壓為先前測定值。洗滌開始后，衣物上的污垢擴散至洗滌液中，洗滌液逐漸變渾濁，透光率也會隨之降低。紅外線在溶液中的透光性就決定接收產(chǎn)生光電電流的大小，光電流經(jīng)放大和數(shù)據(jù)處理就可以判斷出水的渾濁程度。⑶衣質(zhì)傳感器又稱為布質(zhì)傳感器，它的功能是檢測衣物的質(zhì)地。為了測出布置，先加入一定的水并讓電機轉(zhuǎn)動，突然切斷電源，由于慣性的作用電機會維持短時間的旋轉(zhuǎn)。此時電機處于發(fā)電機狀態(tài)，會產(chǎn)生一定感應(yīng)電勢并逐漸衰減的零。由于衰減速率與布阻成一定的線性關(guān)系，通過對定子繞組兩端電勢進行整流和檢測，經(jīng)光電隔離后形成脈沖信號。脈沖信號多則布抗小，通過模糊推理得出布質(zhì)地。⑷衣量傳感器衣量傳感器又稱衣物負載傳感器，衣質(zhì)傳感器和衣量傳感器是同一個裝置，只是檢測的方法不同。它的作用是用來檢測洗衣時衣物量多少的。當(dāng)洗滌桶注入有一定量的水，并把衣物放入桶中，然后用一分鐘左右的間歇性的動力運行模式驅(qū)動電動機。由電機繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，經(jīng)光電隔離及比較整型，產(chǎn)生脈沖信號。這種矩形脈沖數(shù)目與電機慣性轉(zhuǎn)過的角度成比例。若衣物多，則電機受到的阻力大，電機慣性轉(zhuǎn)過的角度就小，相應(yīng)地，傳感器產(chǎn)生的脈沖就少，這樣就間接地“測量出了衣物量的多少。⑸水溫傳感器，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)均為熱敏電阻，而且溫度越低阻值越高，溫度越高阻值越低。測定打開洗衣機開關(guān)時的溫度為環(huán)境溫度，注水結(jié)束時的溫度為水溫，將所測溫度信號輸給PLC，適當(dāng)?shù)南匆聹囟扔欣谔岣呦匆乱褐忻傅幕钚?，可以提高洗滌效果?.3全自動洗衣機的控制系統(tǒng)功能在全自動洗衣機控制系統(tǒng)中，PLC主要完成的控制功能如下：第一，控制洗衣機的進水、排水、脫水動作；第二，控制洗滌過程中循環(huán)的次數(shù)；第三，控制各動作間的轉(zhuǎn)換；第四，控制完成時的蜂鳴提示。在整個過程中，PLC需要同時完成兩個檢測功能：一個是檢測進水是否到了需要的水位即進水是否完成。如果進水完成，即開始進行洗滌。第二個就是檢測排水是否完成。如果排水完成，即開始進行脫水。3.4全自動洗衣機的控制要求啟動啟動水位選擇達到預(yù)設(shè)水位是否洗滌3次蜂鳴器是否已正反洗滌3次暫停洗滌反轉(zhuǎn)洗滌正轉(zhuǎn)水位選擇達到預(yù)設(shè)水位是否洗滌3次蜂鳴器是否已正反洗滌3次暫停洗滌反轉(zhuǎn)洗滌正轉(zhuǎn)排水排水達到低水位達到低水位暫停脫水暫停脫水否否是否是否停止停止圖3全自動洗衣機的控制流程圖全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求是能夠?qū)崿F(xiàn)“正常運行”和“強制停止”兩種控制方式。只需要在正常操作期間按下電源按鈕。然后按“啟動／暫停”按鈕，洗衣機自動執(zhí)行所有的洗衣過程到結(jié)束為止。強制停止是指在正常運行的過程中。不希望再運行時．可以通過手動某些按鈕或開關(guān)之類的控制設(shè)備來強制停止在運行的程序。(1)全自動洗衣機處于正常運行狀態(tài)。系統(tǒng)在初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動。選擇水位，按啟動按鈕打開進水閥，自來水經(jīng)進水管進入到外筒。到達預(yù)定水位時，停止進水，并開始洗滌正轉(zhuǎn)當(dāng)按下啟動按鈕，洗衣機即開始進行正常的工作。定時2s，開始進行洗滌。洗滌開始后，開啟計數(shù)器l和計數(shù)器2，先讓電動機正轉(zhuǎn)，并同時開始定時10s，定時完成后，電動機停止轉(zhuǎn)動，同時定時2s。2s的定時完成后，電動機開始反轉(zhuǎn)，并同時定時10s，定時器10s完成后，再定時2s。然后計數(shù)器l加l，如此重復(fù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)電動機的循環(huán)，并對計數(shù)器進行加l，直至計數(shù)器為15后，停止電動機的轉(zhuǎn)動，并開啟排水閥門，待水排空后，即排空傳感器輸入信號時，洗衣機開始脫水。這時定時器定時20s。之后，計數(shù)器2加1。重復(fù)上述洗滌過程，并每完成一次，計數(shù)器2加l。知道計數(shù)器2的數(shù)值為3，則停止洗滌。并開啟蜂鳴器和定時器，完成2s的蜂鳴。其流程如圖3所示。(2)全自動洗衣機處于強制停止?fàn)顟B(tài)。全自動洗衣機的“強制停止”具體控制要求如下：在操作過程中，如果按下“啟動／暫?！辨I，當(dāng)前洗衣過程暫停，相應(yīng)的電動機、進、排水電磁閥和脫水設(shè)備全部關(guān)閉；等到繼續(xù)時，再次按下“啟動/暫停”鍵在相應(yīng)的裝置處恢復(fù)程序，相應(yīng)的設(shè)備再次開啟；在操作過程中，若按下“電源”按鈕，洗衣過程停止，相應(yīng)的電動機、進、排水電磁閥和脫水設(shè)備全部關(guān)閉；完全“停止”后可通過手動“電源”按鈕和“脫水”按鈕來排水和脫水。當(dāng)按“脫水”按鈕后洗衣機是自動確定排水和不排水，未排完則自動開啟排水電磁閥脫水。4硬件設(shè)計及I/O分配4.1硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)連線圖根據(jù)以上對全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計所提出的要求，PLC控制的硬件設(shè)計接線如圖所示。4.2可編程控制器I/O口分配輸入輸出元件元件名稱PLC地址元件元件名稱PLC地址SB1電源按鈕X0YV1進水電磁閥Y0SB2啟動按鈕X1YV2排水電磁閥Y1SB3高水位選擇按鈕X2KM1洗滌電動機正轉(zhuǎn)接觸器Y2SB4中水位選擇按鈕X3KM2洗滌電動機反轉(zhuǎn)接觸器Y3SB5低水位選擇按鈕X4YC脫水電磁離合器Y4SB6排水按鈕X5HA報警蜂鳴器Y5SQ1高水位限位開關(guān)X6HL1電源指示燈Y6SQ2中水位限位開關(guān)X7HL2高水位指示燈Y7SQ3低水位限位開關(guān)X10HL3中水位指示燈Y8SQ4最低水位限位開關(guān)X11HL4低水位指示燈Y9PLC的I/O地址分配表4.3可編程控制器的指令程序表步序指令元件設(shè)定值步序指令元件設(shè)定值步序指令元件設(shè)定值0LDX033ANIM266ORT21ANIM034ANIM367ANIT32LDIX035OUTM468OUTT3K203ANDY036OUTY369LDT34ORB37LDM270OUTC05ANIT538ORM371LDX26OUTY039ORM472OUTC0K57LDX040ANIM573LDX28ANDY041ANIY674ORC09LDX042OUTY575ORY610ANDM043LDX676ANDY011ORB44ANDM277ANIT412OUTM045LDX778OUTY613LDY046ANDM379LDC014ANDX147ORB80RETC015OUTM148LDX1081LDIY516LDX349ANDM482ANDX1117ORM250ORB83OUTY718ANDM151OUTM584OUTY1019ANIM352LDM585LDY720ANIM453ANIT086OUTT4K30021OUTM254ANIY387LDT422OUTY155OUTY1088OUTC1K323LDX456LDY1089LDC124ORM357ORT090ORY425ANDM158ANIT391ANIT526ANIM259OUTT0K30092ANIM127ANIM460LDT093OUTY428OUTM361OUTT1K2094LDC129OUTY262LDT195RETC130LDX563ANIT296LDY431ORM464OUTY1197OUTT5K5032ANDM165LDY1198END全自動洗衣機PLC控制的指令程序表4.4系統(tǒng)梯形圖被稱為PLC第一編程語言的就是梯形圖，這主要是因為梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，它們的優(yōu)點就是直觀易懂，同時它也是最常用的的圖形編程語言。特別是用于開關(guān)邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，因此梯形圖的設(shè)計稱為編程。PLC的梯形圖編程中的一些元件繼續(xù)使用了繼電器這個名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但他們不是真正的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。梯形圖繪制原則盡管梯形圖與繼電器電路圖在結(jié)構(gòu)形式、元件符號及邏輯控制功能等方面相類似，但它們又有許多不同之處，梯形圖具有自己的編程規(guī)則。1每一邏輯行總是起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于線圈或右母線（右母線可以不畫出）。注意：接觸必須是左母線和線圈，并且所述線圈和右邊的總線不能有任何的接觸。2梯形圖中的觸點可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。3觸點可以反復(fù)使用，他的的使用次數(shù)不受限制。4正常情況下，在梯形圖中同一線圈只能出現(xiàn)一次。如果在程序中，同一線圈使用了兩次或多次，稱為“雙線圈輸出”。對于“雙線圈輸出”，有些PLC將其視為語法錯誤，絕對不允許；有些PLC則將前面的輸出視為無效，只有最后一次輸出有效；而有些PLC，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。5對于不可編程梯形圖必須經(jīng)過等效變換，變成可編程梯形圖。6有幾個串聯(lián)電路相并聯(lián)時，應(yīng)將串聯(lián)觸點多的回路放在上方；在有幾個并聯(lián)電路相串聯(lián)時，應(yīng)將并聯(lián)觸點多的回路放在左方這樣所編制的程序簡潔明了，語句較少。結(jié)束語在本次畢業(yè)設(shè)計中，提出的全自動洗衣機控制系統(tǒng)采用PLC為控制核心結(jié)構(gòu)，它具有較強的靈活性，提高了設(shè)備運行的可靠性，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，保證產(chǎn)品各項技術(shù)開發(fā)的同步性，提高了效率，達到了良好的經(jīng)濟效果。此外，PLC可以重復(fù)使用，降低了成本。它的靈活性，方便隨時測試輸入操作方便，調(diào)試和修改控制程序。PLC還具有串行接口，方便與計算機連接，組成測控系統(tǒng)維護和使用的系統(tǒng)帶來了極大的方便。大學(xué)四年的時間大多在學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)知識，實踐的并不是太多。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，在這次畢業(yè)設(shè)計中，使我收益非淺，我系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和總結(jié)了四年來所學(xué)的專業(yè)知識。尤其在于，這次設(shè)計涉及到的課程使我有了深刻的理解，例如PLC原理及應(yīng)