關于PLC的全自動洗衣機

1、摘要 目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高，目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等七大功能，在許多方面還不能達到人們的需求。這就要求設計者們有更高的專業(yè)和技術水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需要變成現實，設計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動洗衣機。目前的洗衣機都沒有實現全方面的兼容，大多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機的特長，突出一兩個與別的洗衣機不同的個性化的功能，洗衣機的各項功能是PLC控制實現的，控制功能靈活，因此，設計出基于PLC全自動洗衣機控制電路系統(tǒng)具有很強的實用性。本文介紹了全自動洗衣機的

2、PLC控制系統(tǒng)，全自動洗衣機的基本結構和硬件設計，重點介紹了關于三菱系統(tǒng)的自動洗衣機PLC的設計,還介紹了與自動洗衣機有關的一些常見的PLC基本功能,使自動洗衣機能更加智能化,更加完善。目 錄一、課程設計的目的 1二、課程設計題目描述和要求 1三、課程設計報告內容 3 3.1設計方案的論證 3 3.2 全自動洗衣機基本結構 4 3.3硬件設計 5 3.4軟件設計 6 四、結論 12五、結束語 12六、參考書目 14七、附錄 15一、課程設計目的 通過對自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設計過程、設計要求、應完成的工作內容和具體設計方法。通過設計也有助于復習、鞏固以往所學的知識，

3、達到靈活應用的目的。2、 課程設計題目描述和要求 波輪式全自動洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內桶）是以同一個中心安裝的。外桶固定，作為盛水用，內桶可以旋轉，作為脫水（甩干）用。內桶的四周有許多小孔，使內、外桶的水流相通。洗衣機的進水和排水分別有進水電磁閥和排水電磁閥控制。進水時，控制系統(tǒng)使進水電磁閥打開，將水注入外桶；排水時，使排水電磁閥打開將水由外桶排到機外。洗滌和脫水由同一臺電機拖動，通過電磁閥離合器來控制，將動力傳給洗滌波輪或甩干桶（內桶）。電磁離合器失電，電動機帶動洗滌波輪實現正、反轉，進行洗滌；電磁離合器得電，電動機帶動內桶單向旋轉，進行甩干（此時波輪不轉）。水位高低分別有高低水位

4、開關進行檢測。工作時，首先進水到高水位時停止進水，開始洗滌。正轉洗滌15s，暫停3s后反轉洗滌15s，暫停3s后再正轉洗滌，如此反復30次。洗滌結束后，開始排水，當水位下降到低水位時，進行脫水（同時排水），脫水時間為10s。這樣完成依次從進水到脫水的大循環(huán)過程。經過3次大循環(huán)后（第2、3次為漂洗），進行洗衣完成報警，報警10s后結束全過程，自動停機。在洗滌過程中，按下停止按鈕，洗衣機停止工作。在洗衣機停止工作時，按下排水按鈕，洗衣機排水電磁閥得電排水，當水位下降到低水位開關時，排水電磁閥失電停止排水。進水閥起動按鈕停止按鈕排水按鈕上水位開關下水位開關排水閥單相電動機潑輪外桶內桶蜂鳴器三、課程設

5、計報告內容3.1設計方案的論證：自動洗衣機綜合運用了大量力學、電學、光學等知識，以下就其原理和構造作一分析。洗衣機的洗滌過程主要是在機械產生的排滲、沖刷等機械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實現洗凈的目的。首先充滿于波輪葉片間的洗滌液，在離心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。這樣，在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉，吸入中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。其次，當衣物被

6、放進洗滌液之后，由于慣性作用運動緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對運動，水流與衣物便發(fā)生相對摩擦，這種水流沖刷力同樣有助于污垢離開衣物。再次由于洗衣涌形狀的不規(guī)則，當旋轉著的水流碰到桶壁后，其速度和方向都發(fā)生了改變，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做無規(guī)則地運動并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長，衣物相互相摩擦，增大了洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性。自動洗衣機是通過水位開關與電磁進水閥配合來控制進水、排水以及電機的通斷，從而實現自動控制的。電磁進水閥起著通、斷水源的作用。當電磁線圈斷電時，移動鐵芯在重力和彈簧力的作用下，緊緊頂在橡膠膜片上，并將膜片的中心小孔堵塞，這樣

7、閥門關閉，水流不通。當電磁線圈通電后，移動鐵芯在磁力作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小孔流入洗衣桶內。由于中心小孔的流通能力大于膜片兩側小孔的流通能力，膜片上方壓強迅速減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，水流導通。水位開關實際上是一個壓力開關。氣室的入口與洗衣桶中的貯氣室相聯(lián)接。當水注入洗衣桶后，貯氣室口很快被封閉，隨水位上升，貯氣室的水位也上升，被封閉的空氣壓強亦增大，水位開關中的波紋膜片受壓而脹起，推動頂桿運動而使觸點改變，從而實現自動通斷。智能型模糊控制的全自動洗衣機還可以自動判斷水溫、水位、衣質衣量、衣物的臟污情況，決定投放適量的洗滌劑和最

8、佳的洗滌程序。其方法是：在洗衣桶內注入一定量水后使電機低速運轉，平穩(wěn)后快速斷電，洗衣桶在慣性作用下帶動電機繼續(xù)轉動。此時，電機繞組產生反電動勢，對其半波整流并放大整形后獲得一矩形脈沖系列。通過分析脈沖個數和脈沖寬度。就能得到衣質衣量情況。衣物的臟污程度是通過水的透明度來判斷的。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。脫水時采用壓電傳感器。當脫水桶高度旋轉時，從脫水桶噴射出來的水作用于壓電傳感器上，根據這個壓力變化，自動停止脫水運轉。3.2 全自動洗衣機基本結構3.2.1全自動洗衣機控制系統(tǒng) 全自動洗衣機電氣控制

9、系統(tǒng)包括微處理器、排水電磁鐵、電容器、門開關、按鍵開關、指示燈、中間繼電器，水位壓力開關、蜂鳴器及進水電磁閥等部件組成。通過微處理器，能自動完成進水，洗滌（漂洗）、排水、脫水、報警等全部程序，只需設計軟件就可以來達到預想控制的目的。3.2.2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箱體上。電動機，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，也稱為內桶，它的主要功能是用來盛放衣物，在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動洗衣機中對衣物產生機

10、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。3.2.3排水和進水系統(tǒng)波輪式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）。波輪式全自動套桶洗衣機使用最多的水位開關是空氣壓力式開關，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點開關3部分組成，用來監(jiān)視水位的高低。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，它受水位開關動斷觸點的控制。而排水電磁閥是全自動洗衣機上的自動排水裝置，同時還起改變離合器工作狀態(tài)。進水、排水電磁閥是采用電流

11、流過線圈形成磁場的原理，洗衣機電磁閥在進，排水時使用，220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場，電磁線圈吸合。自動打開香蕉閥門，洗衣機里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場消失，電磁鐵松開，橡膠閥門自動關閉，洗衣機里的水就流不出去了。3.2.4電動機及傳動系統(tǒng)波輪式全自動套桶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，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上，這種洗衣機在洗滌或者漂洗時波輪的轉速和脫水時離心桶的轉速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時波輪的轉速較慢，而脫水時離心桶的轉速較快。

12、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。由于一般全自動套桶洗衣機的額定洗滌容量較大，因此電動機的功率較大。3.3硬件設計3.3.1進水電磁閥進水電磁閥是保證全自動洗衣機正常工作的關鍵部件，它通過接受PLC的指令和水位傳感器的反饋信號控制洗衣過程中的進水動作。全自動洗衣機進水電磁閥結構主要由閥體、電磁線圈、可動鐵芯、橡皮膜、過濾網燈部件組成。其工作原理為：電磁閥在未通電時，可動鐵芯在其上端的彈簧力和自身重力作用下，通過橡皮膜，關閉住導流孔，這樣進水腔內的水壓與橡皮膜和塑料導閥之間密閉腔內的水壓相等，使橡皮膜牢牢壓住閥體中的水管口，切斷了水流，保證了進水閥的正

13、常關閉。當電磁閥接通電源后，由于電磁力的作用，可動鐵芯被吸起，中心孔被打開，這時橡皮膜和塑料導閥間的空腔壓力低于進水腔內的襲來水壓，橡皮膜被頂開，電磁閥開始進水工作。3.3.2排水閥與電磁鐵排水閥工作時，由排水電磁鐵將它打開，與此同時，它還帶動剎車臂轉動，放開剎車帶和棘輪，使的脫水軸能夠自由轉動。交流電磁鐵由固定鐵芯、線包電磁線圈和銜鐵三部分組成。當它的線包接通220V交流電時，由于電磁感應的作用，定子鐵芯使對銜鐵產生吸引力，將銜鐵吸合，同時拉動排水閥的拉桿和橡膠密封膜，打開水門防水，并帶動剎車零件動作，使后面的一系列工作順利進行。3.3.3水位開關和水位傳感器水位開關是波輪式全自動洗衣機控制

14、洗滌桶中水量的電器件。洗衣機的洗滌桶中水位的高低代表著桶內水量的多少。在向桶內注水時，當水位達到一定高度后，水位開關將切斷電磁進水閥的電路，同時，通過PLC接通洗滌電機的電路，完成進水與洗滌電路的交換。在排水時，當水位降到脫水桶底以下時，它也將接通或斷開相應的電路，完成預定的工作。3.3.4減速離合器早期設計的小波輪全自動洗農機的離合器沒有減速功能，故洗滌和脫水轉速相同。新型大波輪全自動洗衣機的離合器都具有洗滌減速功能，稱減速離合器，其種類很多，但主要結構和工作原理基本相同。目前應用最為廣泛的有兩種：單向軸承式減速離合器與帶制動式減速離合器。3.3.5電機和電容電機是自動洗衣機的心臟，是整個洗

15、滌工作的動力來源。工業(yè)上用的電機各式各樣，規(guī)格型號數不勝數，其中按使用電源可以分為交流電機和直流電機兩種。交流電機又分為異步電機和同步電機。洗衣機上所用到的電機是單相電容起動運轉式異步電機，使用220v交流電源。全自動洗衣機上使用的電機輸出功率一般150W以上，配12F以上的電容器。這種電機的特點是啟動轉矩大，過載能力強，可以充分滿足洗衣機負載頻繁變化的使用要求。在洗衣機中使用的電機都要配接電容器。電容器的作用是加大電機的起動轉矩和工作轉矩，它還起確定旋轉方向的作用。在洗衣機中使用的電容器一般都是紙介質或塑料介質的。電容器容量的大小一定要按照電機的要求選配，容量大了，容易使電機升溫過高，縮短電

16、機壽命；容量小了，會降低電機的起動轉矩和過載能力。電容器的電壓也要按照電機標牌的要求選配，一般洗衣機電機對電容器的要求電壓為400伏到450伏交流電。3.4軟件設計3.4.1全自動洗衣機的工作順序 PLC 投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。按下啟動按鈕時開始進水，水滿(即水位到達高水位)時停止進水。電機開始正轉洗滌15s后暫停，暫停3s后開始反轉洗滌。反轉洗滌15s 后暫停，暫停3s 后，若正、反洗滌未滿3次，則返回從正轉洗滌開始的動作; 若正、反洗滌滿30次時，則開始排水。排水水位若下降到低水位時，開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10s即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。若完成了3 次大循環(huán)

17、，則進行洗完報警。報警10s結束全部過程，自動停機。若按下停止按鈕，可以手動排水和手動脫水。3.4.2 I/O地址分配與接線圖根據洗衣機操作的工藝過程及對控制系統(tǒng)的要求，首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號和輸出信號；然后根據PLC的輸入點和輸出點進行I/O地址分配，使每個輸入信號對應PLC內部的輸入繼電器，每個輸出信號對應PLC內部的輸出繼電器。PLC洗衣機控制的I/O地址分配如表所示。符號地址外部設備符號地址外部設備SB1I0.0啟動按鈕SQEMPI0.8水排空浮球開關SB2I0.1停止按鈕YVIQ0.0進水電磁閥SWHI0.2高水位選擇開關YVOQ0.1排水電磁閥SWLI0.3低水位選擇開關KA

18、1Q0.2電動機正轉繼電器MAPAII0.4手動排水開關KA2Q0.3電動機反轉繼電器MATUOI0.5手動脫水開關KAMQ0.4脫水桶SQHI0.6高水位浮球開關ALARMQ0.5報警器SQLI0.7低水位浮球開關3.4.3電氣控制及PLC硬件連線3.4.4可編程控制器的基本指令程序TITLE=程序注釋Network 1 自動方式狀態(tài)M0.0LD I0.0S M0.0, 1R M0.1, 1Network 2 LD I0.1LD T41A C51OLDR M0.0, 1Network 3 手動方式狀態(tài)M0.1LD I0.1S M0.1, 1Network 4 洗衣機實際水位達到設定水位狀態(tài)M

19、0.2LD I0.2A I0.6LD I0.3A I0.7OLD= M0.2Network 5 進水LD M0.0EULD T40AN C51OLDS Q0.0, 1Network 6 LD M0.2O I0.1R Q0.0, 1Network 7 洗滌電動機正轉LD T37LD T43AN C50OLDS Q0.2, 1Network 8 洗滌電動機正轉計時15sLD Q0.2TON T38, +150Network 9 第一次定時3s的條件M0.3LD T38R Q0.2, 1S M0.3, 1Network 10 洗滌電動機正轉完畢延時3s（第一次定時3秒）LD M0.3TON T42,

20、 +30Network 11 洗滌電動機反轉LD T42S Q0.3, 1R M0.3, 1Network 12 洗滌電動機反轉時間計時15sLD Q0.3TON T39, +150Network 13 第二次定時3s的條件M0.4LD T39R Q0.3, 1S M0.4, 1Network 14 洗滌電動機反轉完畢延時3s（第二次定時3秒）LD M0.4TON T43, +30Network 15 LD T43R M0.4, 1Network 16 洗滌電動機正反轉次數計數30次LD Q0.3LD Q0.1O I0.1CTU C50, +30Network 17 自動方式下排水狀態(tài)M0.5

21、LD C50A T43S M0.5, 1Network 18 LD I1.0O I0.1R M0.5, 1Network 19 自動方式和手動方式下的排水LD M0.6LD M0.1A I0.5OLD= Q0.1Network 20 自動方式下脫水狀態(tài)M0.6LD M0.0A Q0.1EDS M0.6, 1Network 21 LD T40O I0.1R M0.6, 1Network 22 自動方式和手動方式下的脫水LD M0.6LD M0.1A I0.5OLD= Q0.4Network 23 脫水時間定時10sLD M0.0A Q0.4TON T40, +100Network 24 脫水次數

22、計數3次LD M0.0A Q0.4LD I0.1O I0.0CTU C51, +3Network 25 LD C51A T40A M0.0S Q0.5, 1Network 26 LD T41O I0.1R Q0.5, 1Network 27 報警時間10秒LD Q0.5TON T41, +100四、結論洗衣機是國內家電業(yè)唯一不打價格戰(zhàn)的行業(yè)，經過幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國產洗衣機無論在質量上還是功能上都和世界領先水平同步?？v觀省會的洗衣機市場，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機一直在市場上占主導地位。 洗衣機無論在質量、技術、功能還是在外觀上面，誰能接近于為人們的生活服務這一主題，誰就能得到長足的進步和發(fā)展。該設計符合國家標準，同時具有全自動與