全自動洗衣機PLC控制

1、全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)摘 要在現(xiàn)代的社會，全自動洗衣機進入各個家庭。它的功能性強,可靠性高,編程簡單,使用方便,體積小巧,近年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,被譽為當(dāng)代工業(yè)自動化主要支柱之一。本文介紹了PLC用于全自動洗衣機的控制系統(tǒng)，其可改進現(xiàn)有技術(shù)的不足，簡化結(jié)構(gòu)，有利于降低成本和提高可靠性。描述了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的運作要求。實現(xiàn)了洗衣機進水、洗滌、排水、脫水、報警到自動停機的循環(huán)過程。設(shè)計了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，結(jié)合相應(yīng)的硬件系統(tǒng)，并通過系西門子S7-200系列PLC的仿真系統(tǒng)模擬出全自動洗衣機的運行過程。此項設(shè)計對提高學(xué)生的動手能力和幫助學(xué)生對一些理論知識的理解都具有積極作用。關(guān)鍵詞：

2、PLC，洗衣機，全自動，程序控制器PLC-BASED CONTROL OF AUTOMATIC WASHING MACHIIESABSTRACTIn the modern time, the Full-automatic washer is entering every family. Its function is strong, the credibility is high, the plait distance is simple, the usage is convenient, the physical volume is cleverly made, in these years

3、.The article introduces a new decelerating clutch, which is used in fully-auto washing machine, it can improve the current technology, simplify structure, it is also helpful to reduce cost and increases reliability.Have described that the full-automatic washing machine controls the systematic operat

4、ion request .Have come true the washing machine drains away water from water-entering , cleaning , dehydration , gives an alarm to the circulation process stopping calculation voluntarily. Have designed corresponding system software , having put up full-automatic washing machine operation process co

5、mbining with the corresponding hardware system ,and the simulated PLC system imitate passing the S7-200 of company series .this item designs that the ability and understanding helping a student to a little theory knowledge all have the active effect to getting to work improving a student.KEY WORDS:

6、PLC，Washing machine，F(xiàn)ull-automati，Cprocedure controll目錄前言1第1章 緒論21.1 選題的背景意義21.2 洗衣機的分類21.3 本次設(shè)計的主要研究內(nèi)容3第2章 全自動洗衣機的總體設(shè)計52.1 系統(tǒng)原理52.1.1 全自動洗衣機的構(gòu)造及工作描述52.1.2 全自動洗衣機進水電磁閥的工作原理62.1.3 排水電磁閥及其的介紹72.1.4 水位開關(guān)及其工作原理82.1.5 離合器的組成及其工作原理92.2 系統(tǒng)的控制要求102.3 電氣控制系統(tǒng)102.3.1 控制系統(tǒng)原理102.3.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)112.3.3 檢測電路系統(tǒng)12第3章 系統(tǒng)的

7、硬件設(shè)計143.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計143.1.1 PLC的選擇143.1.2 輸入/輸出分配143.2 硬件設(shè)計153.3 電動機的選擇153.4 傳感器的選擇163.4.1 水溫傳感器的選擇163.4.2 水位傳感器的選擇163.4.3 渾濁度傳感器的選擇163.4.4 衣質(zhì)傳感器的選擇17第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計184.1 控制流程圖184.2 梯形圖194.3 語句表23第5章 調(diào)試285.1 系統(tǒng)硬件的調(diào)試285.2 系統(tǒng)軟件的調(diào)試28結(jié)論29謝 辭30參考文獻31前言從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動，在洗衣機出現(xiàn)以前，這項勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒

8、擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是辛苦勞累。1874年，“手洗時代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)美國人比爾布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機。1880年，美國又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機，蒸汽動力開始取代人力。之后，水力洗衣機，內(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。1911年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。1922年，電動洗衣機迎來一種嶄新的洗衣方式攪拌式。攪拌式洗衣機由美國瑪依塔格公司研制成功。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動機調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機實現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機

9、。全自動洗衣機其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套桶式結(jié)構(gòu)，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完成。所用的程序控制器可分為電動機驅(qū)動式和單片機式。第1章 緒論1.1 選題的背景意義洗衣機是人們?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。在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也十分廣泛，本課題在于工業(yè)用洗衣機的研究，工業(yè)洗衣機適用于洗滌棉、毛、化纖、絲綢等衣物織品。水磨洗滌機可用于服裝廠水洗牛仔服及絲綢等衣物。工業(yè)用洗衣機適用于賓館、飯店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠等領(lǐng)域，滿足大容量

10、的洗衣要求。但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機的自動化程度的要求了。洗衣機需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動化技術(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洗衣機對自動化的要求，并且控制方式靈活多樣，控制模式可以根據(jù)不同場合的應(yīng)用而有所不同。自動化技術(shù)的飛速發(fā)展使得洗衣機由初始的半自動式洗衣機發(fā)展到現(xiàn)在的全自動洗衣機，又正在向智能化洗衣機方向發(fā)展。目前，大部分洗衣機的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時間間隔的控制方法。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計洗衣機控制器，能較好地解決這個問題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電

11、磁干擾日益嚴(yán)重，為保證洗衣機控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的洗衣機裝置遠遠不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要?？删幊炭刂破飨匆聶C控制系統(tǒng)集成自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機管理技術(shù)于一體的機電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。1.2 洗衣機的分類洗衣機的分類方法主要有三種：按自動化程度分類、按洗滌方式分類和按結(jié)構(gòu)方式分類。1、 按自動化程度分類，洗衣機可分

12、為普通型、半自動型、全自動型。目前大多數(shù)是全自動型洗衣機，它是指洗滌、漂洗、脫水各個功能之間的轉(zhuǎn)換全部不用手工操作而能自動進行的洗衣機。這種洗衣機在特定的工作程序內(nèi)由機電式程序控制器或微電腦程序控制器適時發(fā)出各種指令，自動完成各個執(zhí)行機構(gòu)的動作，使整個洗衣過程自動化。2、 按結(jié)構(gòu)方式分類，洗衣機可分為單桶、雙桶、套桶三類。（1） 單桶洗衣機。單桶洗衣機自動化程度低，多為簡易型和普通型，少量的為半自動型。其主要特點是占地面積小、價格便宜。（2） 雙桶洗衣機。雙桶洗衣機實際上就是單桶洗衣機和脫水洗衣機的組合。它的洗衣部分和甩干部分有各自的電動機和定時器。雙桶洗衣機功能齊全，使用方便，操作簡單，省水

13、省電，價格適宜，品種多樣。目前，我國雙桶波輪式洗衣機占主導(dǎo)地位。雙桶洗衣機的脫水孔壁上設(shè)有許多小孔，甩干電動機高速運轉(zhuǎn)，在強大的離心力作用下，衣物水分被甩出，并順著排水管排出。（3） 套桶洗衣機。該洗衣機的特點是內(nèi)、外兩個立式容器套裝在同一個軸心上。波輪式套桶洗衣機多為全自動型。因其離心桶的外徑小于成水桶的內(nèi)徑，故將外桶和內(nèi)桶套裝在同一個軸心上，減小了占地面積。其外桶作為盛水容器，內(nèi)桶作為洗滌、漂洗、離心脫水用。常見的波輪式套桶洗衣機是單電機的，洗滌及脫水工作由離合器控制。洗滌時波輪轉(zhuǎn)動而脫水桶不轉(zhuǎn)，脫水是波輪與脫水桶一起旋轉(zhuǎn)。3、 按洗滌方式分類，洗衣機可分為波輪式、滾筒式等。（1） 波輪式

14、洗衣機。波輪式洗衣機是將洗滌衣物浸泡在水中，靠波輪正、反方向的交替轉(zhuǎn)動或連續(xù)單方向的轉(zhuǎn)動使衣物在水中不斷翻滾，從而達到洗凈衣物的目的。其主要特點是洗滌能力強、洗滌時間短、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)水位、成本低、已維修、已操作。（2） 滾桶式洗衣機。滾桶式洗衣機自動化程度高、洗滌性能好、容量大、質(zhì)量高。1.3 本次設(shè)計的主要研究內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計是利用西門子S7-200PLC對洗衣機進行全自動控制,研制出可靠性高、易于操作的全自動洗衣機控制方法，該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動機正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護和聯(lián)鎖。研究的具體內(nèi)容包括：（1）深入了解洗衣機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。

15、（2）控制系統(tǒng)設(shè)計。包括硬件設(shè)計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設(shè)計，編程方法。對編寫好的編譯程序進行模擬調(diào)試并仿真。第2章 全自動洗衣機的總體設(shè)計2.1 系統(tǒng)原理2.1.1 全自動洗衣機的構(gòu)造及工作描述全自動洗衣機是指洗滌、漂洗、脫水各個功能之間的轉(zhuǎn)換全部不用手工操作而能自動進行的洗衣機。這種洗衣機在特定的工作程序內(nèi)由機電式程序控制器或微電腦程序控制器適時發(fā)出各種指令，自動完成各個執(zhí)行機構(gòu)的動作，使整個洗衣過程自動化。全自動洗衣機的外形結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1所示。全自動洗衣機的洗衣桶（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（甩干）用。內(nèi)桶的四周

16、有很多小孔，使內(nèi)、外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。圖2-1 全自動洗衣機外形結(jié)構(gòu)示意圖2.1.2 全自動洗衣機進水電磁閥的工作原理進水電磁閥（如圖2-2）簡稱水閥、注水閥。在

17、全自動洗衣機上，以內(nèi)供用水閥來實現(xiàn)自動注水和停水。它與水位開關(guān)相互配合，對洗衣機水位高低僅系自動控制。進水閥是一種電磁閥，閥中心是磁芯，鐵芯外為電磁線圈，線圈不通電時，在小彈簧的作用鐵芯被壓下，封住了橡膠閥上所裝的塑料盤中間的泄壓孔，這時書從加壓針孔進入控制腔，是進水和控制腔的水壓相等。由于橡膠閥上部的受壓面積大于下部的受壓面積，所以橡膠閥被壓緊在閥座上起到封閉作用。其封閉的可靠性是由鐵芯所受的壓力決定的，鐵芯的下端與泄壓孔接觸，鐵芯的上端受壓面積大于下端受益面積，顯然水的壓力越大，鐵芯對泄孔的封閉壓力越大，封閉越可靠。其水壓低時，閥的封閉性就差，所以對水壓有最低的要求，不能低于0.3Mpa。

18、全自動洗衣機控制面板由工作指示區(qū)、編程選擇鍵、增鍵、減鍵、和啟動鍵組成。全自動洗衣機一般采用輕觸式開關(guān)，在按下開關(guān)后，字符旁邊的指示燈會亮。當(dāng)指示燈亮起表示程序選中，指示燈閃爍表示正在執(zhí)行此程序，指示燈熄滅表示程序未選擇或執(zhí)行完畢。 （a） （b）圖2-2 進水電磁閥外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（a）外形；（b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1.3 排水電磁閥及其的介紹排水電磁閥是全自動洗衣機特有的電器部件。它是一個受程序控制的自動排水開關(guān)。除了排水功能外，還控制著離合器的狀態(tài)（洗滌或脫水）。排水電磁閥由電磁鐵和排水閥兩部分組成，它們是相互獨立的部件，兩者用排水閥相互連接起來，在連接板的右端以開口銷與電磁鐵動鐵心連接，

19、而左端鉤在排水閥的內(nèi)彈簧上。當(dāng)電磁鐵通電時，將動鐵心往右拉，排水閥就呈打開狀態(tài)。此時盛水桶內(nèi)的洗滌液便能通過水道和閥門，從排水孔流出機外。在連接板上還用螺栓固定著一個位置可調(diào)的定位套，在動鐵心吸合的過程中，該定位套向右移動，撥動了離合器上的制動桿，為脫水做準(zhǔn)備。當(dāng)電磁鐵失電時，排水閥在自身彈簧作用下將鐵心拉出，排水閥關(guān)閉，洗衣機停止排水。同時，離合器上制動桿靠制動彈簧的作用恢復(fù)原位，為洗滌漂洗過程中波輪轉(zhuǎn)動做好準(zhǔn)備。全自動洗衣機的進水系統(tǒng)采用水位壓力開關(guān)和進水閥，由程序控制器調(diào)節(jié)。設(shè)有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗時，它能讓洗滌液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。全自動洗衣機水位開關(guān)一般有三

20、檔水位控制,并都有低水位、中水位、高水位、再注水等功能當(dāng)進水閥注水，內(nèi)桶水位增高到預(yù)選水位時，導(dǎo)通橡皮氣膜受到內(nèi)部空氣的壓縮而被頂出，中觸片上跳，與上觸片閉合。此時主電機導(dǎo)通，進水閥斷開（原來中觸片與下閉合），并開始洗衣。當(dāng)旋鈕旋至低水位時，凸輪轉(zhuǎn)動，但曲率半徑較小。通過一定的機構(gòu)，橡皮氣膜壓簧被壓縮而產(chǎn)生壓力P1，壓迫氣膜。當(dāng)桶內(nèi)水量達到30L時，軟管內(nèi)的空氣被壓縮，產(chǎn)生空氣壓力F1，當(dāng)F1P1時,中觸片上跳,與上觸片閉合,主電動機動作,進水閥關(guān)閉。全自動洗衣機的排水系統(tǒng)由程序來控制排水電磁閥，牽引排水閥。排水閥主要同閥蓋、閥芯彈簧、閥芯拉簧，橡皮閥和閥體組成。排水電磁鐵主要用來控制自動型洗

21、衣機排水閥的開閉,在套桶式自動型洗衣機中同起到改變減速離合大的洗滌、脫水狀態(tài)、排水電磁鐵主要由線圈、磁軛、靜鐵芯、銜鐵和短路銅環(huán)等組成。排水閥裝配于排水閥體之外，為彈簧將橡膠閥壓在閥體的底部，使橡膠閥的環(huán)形密封環(huán)產(chǎn)生少量的變形，保持水不從閥口泄露，橡膠閥的右端環(huán)形邊被閥蓋壓緊。排水閥桿嵌在橡膠閥上，與橡膠閥成一體，裝于排水閥拉桿內(nèi)部的內(nèi)彈簧與排水閥連接板連接，在排水閥關(guān)閉時，連接板抵在排水拉桿上，這時內(nèi)彈簧的彈力對排水閥來說是內(nèi)力，對排水閥不起作用。排水時，電磁鐵通電，動鐵心被吸入，牽引排水閥連接拉桿拉動內(nèi)彈簧，同時連接板上的定位套推動制動桿使處于脫水狀態(tài)。只要連接板的左端一離開排水拉桿，內(nèi)彈

22、簧就不再是排水閥的內(nèi)力，而變成了外力，它要與外彈簧的彈力和橡膠閥的彈力相平衡，當(dāng)內(nèi)彈力的拉力（即連接不能的拉力）大于外彈簧的彈力時，外彈簧被壓縮，帶動橡膠閥向右移動，把閥拉離閥座，排水開始。這些動作都是在電磁鐵得電的瞬間完成的。因為內(nèi)彈簧的剛度比外彈簧的剛度大，加上裝配排水閥連接板時，內(nèi)彈簧已有了一定的預(yù)緊力，因而在牽引排水過程中，內(nèi)彈簧并不需要產(chǎn)生很大的拉伸變形，也就可以使橡膠閥向右移動較大的距離，從而保證足夠的排水速度。處于正常的排水閥開啟量時橡膠閥左端與閥體平面的距離應(yīng)小于10mm。閥體多由半透明塑料制成，從外部可以看到閥的開啟量。2.1.4 水位開關(guān)及其工作原理水位開關(guān)也叫壓力開關(guān)，是

23、一種氣壓式電觸點開關(guān)。它是利用洗衣桶內(nèi)水位高低不同所產(chǎn)生的不同壓力，來控制進水閥的開啟和關(guān)閉。此外，它還負責(zé)進水與洗滌之間的轉(zhuǎn)換。水位開關(guān)由三部分組成：（1）壓力傳感部分有橡皮膜下部的氣室組成；（2）電氣開關(guān)部分由中間的的一組觸電、簧片及開關(guān)小壓簧組成；（3）壓力控制部分包括上部的頂心、壓力彈簧以及調(diào)整壓力的凸輪、杠桿等。水位開關(guān)工作原理：水位開關(guān)的氣室經(jīng)過軟管與洗衣機外筒連接起來。平時，橡皮膜處于平衡狀態(tài)，當(dāng)水注進外筒后，水首先將貯氣室封閉起來，一部分的空氣來不及跑出而被封閉在貯氣室里。由于貯氣室與水位開關(guān)的氣室間用壓力軟管相連通，貯氣室的壓力也就與水位開關(guān)氣室的壓力相同，隨著外桶中水位的上

24、升，貯氣室、壓力軟管和水位開關(guān)氣室間的空氣不斷的被壓縮，隨之壓強也成比例的上升，這樣就把外桶中的水壓轉(zhuǎn)換成了空氣壓力，并作用在橡皮膜上。當(dāng)水注到預(yù)定的水位時，氣室內(nèi)的壓力也升高到一定值。當(dāng)它足以克服壓力彈簧通過頂心作用加在彈簧片上的力時，就推動簧片向上移動。當(dāng)簧片移動預(yù)定位置后，開關(guān)下壓簧將推動簧片彎到另一個方向，從而使動簧片上的公共觸點與常閉觸點分離，而與常開觸點接觸，這樣就向程控器發(fā)出了“水位已到”的信號，由程控器來控制進水電磁閥關(guān)閉，隨即進入洗滌程序。當(dāng)完成洗衣程序后，程控器向排水電磁鐵發(fā)出信號，排水閥開啟并排水。隨著水位的下降，氣室內(nèi)的壓力也逐漸減小，在壓力彈簧的作用下，頂心和橡皮膜逐

25、漸下移，到了某一程度時動彈簧又彎向上方，常開與常閉觸點都恢復(fù)原位，等待下一個進水程序，此時水位開關(guān)雖然復(fù)位，但并不影響洗衣機繼續(xù)排水。旋轉(zhuǎn)凸輪使杠桿上下移動，從而改變壓力彈簧的壓縮程度。如果壓力彈簧的壓縮長度大，則壓力氣室內(nèi)的壓力要高一些才能將動簧片推到預(yù)定位置，以此達到控制水位的目的。2.1.5 離合器的組成及其工作原理目前大多數(shù)洗衣機采用減速離合器。它有四根軸：洗滌輸入軸，下半軸，中半軸，洗滌輸入軸。談減速離合器的工作原理：全自動洗衣機在洗滌、排水和脫水之間是自動轉(zhuǎn)換的，這些轉(zhuǎn)換由排水電磁閥和制動桿來控制。當(dāng)排水電磁鐵吸合時，定位套就向上運動一段距離，使得制動桿克服制動彈簧的作用力被推向上

26、方，制動彈簧的中心軸做逆時針方向轉(zhuǎn)動，連接在制動桿另一端的剎車被迫向下移動，與脫水軸上的剎車盤產(chǎn)生間隙，脫水因此失去控制，也就可以順利的進行脫水轉(zhuǎn)動。同時，制動桿將棘爪撥叉上的調(diào)節(jié)螺釘頂向上方，也就使撥叉克服彈簧的壓力，繞彈簧的中心軸做順時針方向轉(zhuǎn)動，于是棘爪拾起，放松了對棘輪的限制，這樣被棘輪扭轉(zhuǎn)一個小角度的方絲離合簧雜自身彈力的作用下恢復(fù)原來的位置，抱緊離合套。當(dāng)大皮帶在電動機的帶動下順時針旋轉(zhuǎn)時，可以產(chǎn)生巨大的摩擦力，使離合套和下半軸（脫水軸）聯(lián)為一體，脫水工作就可以順利進行了。2.2 系統(tǒng)的控制要求全自動洗衣機的工作方式：（1） 按啟動按鈕，首先進水電磁閥打開，指示進水燈亮。（2） 水

27、位上限開關(guān)閉合（ON），進水指示燈滅，攪輪正轉(zhuǎn)40s，停止2s，再反轉(zhuǎn)40s，停止2s。正反轉(zhuǎn)指示燈輪流亮滅4次。（3） 排水燈亮。（4） 待水位降低于水位下限開關(guān)時（OFF），甩干桶運轉(zhuǎn)指示燈與排水指示燈亮幾秒。（5） 排水燈滅，進水燈亮，自動重復(fù)（1）（4）的過程4次。（6） 4次洗滌甩干完成后，蜂鳴器指示燈亮5s后滅，整個過程結(jié)束。（7） 操作過程中，按停止按鈕可結(jié)束動作過程。手動排水按鈕式獨立操作命令，按手動排水時，必須要先按停止按鈕結(jié)束進行動作，然后執(zhí)行排水動作。2.3 電氣控制系統(tǒng)2.3.1 控制系統(tǒng)原理程序控制器中存儲著多種程序，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

28、程序自動實施對電動機，進水和排水電磁閥的控制。安全開關(guān)又稱為蓋開關(guān)，在洗衣機運行過程中起安全保護作用，它的功能為：在洗衣機工作時誤開蓋，安全開關(guān)便會切斷電動機電源，自動中斷程序；在脫水過程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度振動時，安全開關(guān)自動中斷脫水過程，啟動蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同，波輪式全自動套桶洗衣機的電氣控制電路可分為電動機驅(qū)動式程序控制器和單片機式程序控制器電路。電動機驅(qū)動式程序控制器又稱為機械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點，單片機程序控制器具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，功能齊全，運行可靠等優(yōu)點。目前，機械式程序控制器基本上

29、已被淘汰。用PLC控制的全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：圖2-3 全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)的PLC的輸入信號控制開關(guān)，進水閥，排水閥和電動機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構(gòu)。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定，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)。2.3.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)波輪式全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機型號的不同而不盡相同，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動機，進水電磁閥，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

30、基本原理也都一樣。全自動洗衣機能實現(xiàn)洗衣的自動化，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2-4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。圖2-4 波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖2.3.3 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。（1）水位傳感器水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數(shù)。（2）渾濁度傳感器人工

31、洗衣時可以隨時用眼睛檢查衣物是否洗凈，但在洗滌桶內(nèi)的衣物不斷地進行翻滾運行，無法直接撿測衣物的洗凈程度。全自動洗衣機通過采用光傳感器檢測洗滌液的透光率，從而間接撿測了洗凈程度。在洗衣機排水管兩側(cè)分別安裝紅外發(fā)光管和光電接收管。洗滌前，排水管中充滿清水，光電接收管受光導(dǎo)通，以此時光敏三極管輸出電壓為設(shè)定值。洗滌開始后，衣物上的污垢不斷地擴散到洗滌液中，洗滌液逐漸變渾濁，致使透光率降低相應(yīng)地，光敏三極管的輸出電壓也隨之下降。經(jīng)過一段時間后，該輸出電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過程結(jié)束，然岳進漂洗階段。（3）衣質(zhì)傳感器衣質(zhì)傳感器又叫布質(zhì)傳感器，它是為檢測衣物的質(zhì)地而設(shè)置的。根據(jù)衣物纖維中棉纖維、化學(xué)纖維所占比

32、例的大小，衣物的布質(zhì)分為“柔軟棉”、“較硬棉”、“棉與化纖”以及“化纖”四個擋。（4）衣量傳感器衣量傳感器又稱衣物負載傳感器，它是用來檢測洗衣時衣物量多少的。當(dāng)洗滌桶內(nèi)注入一定量的清水后將衣物放入桶內(nèi)，這時讓驅(qū)動電機以斷續(xù)通電運轉(zhuǎn)的方式工作一分鐘左右。利用電機繞組上產(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。下一步需要做的就是，根據(jù)衣物量來設(shè)定水位。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。在進行衣質(zhì)檢測時。

33、首先使洗滌桶內(nèi)的水位比設(shè)定水位低一個擋級，然后仍按照測衣物量的方法讓驅(qū)動電機以通斷電的方式工作一段時間。檢測每次斷電期間衣量傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)并求其平均值。用測衣量時得到的脈沖數(shù)減去測衣質(zhì)時得到的脈沖數(shù)，二者之差即可以判別衣質(zhì)。若桶內(nèi)的衣物棉纖維所占比例大，脈沖數(shù)差就大，若化學(xué)纖維所占比例大脈沖數(shù)差就小。（5）水溫傳感器適當(dāng)?shù)南匆聹囟扔欣谖酃傅淖兓??？梢蕴岣呦礈煨Ч?。水溫傳感器裝在洗滌桶的下部。以熱敏電阻為檢測元件。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。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計3.1.1 PLC的選擇PLC系統(tǒng)的特點：

34、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。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，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）編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設(shè)計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計算機知

35、識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機控制容易。單片機系統(tǒng)的特點：1）要求環(huán)境，單片機對環(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)，主要是單片機采用匯編語言或者是C語言，這些高級語言和PLC語言相比，難以學(xué)習(xí)。3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但它結(jié)構(gòu)簡單，處理速度快。根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，考慮到系統(tǒng)的擴展和功能，可選擇繼電器輸出結(jié)構(gòu)的CPU224小型PLC作為控制元件。3.1.2 輸入/輸出分配結(jié)合設(shè)計要求和PLC型號，全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)的I/O地址分配表見表3-1。表3-1 全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)的I/O地址

36、分配表輸入信號輸出信號名稱功能編號名稱功能編號SB1啟動按鈕I0.0YV1進水電磁閥Q0.0SB2停止按鈕I0.1YV2排水電磁閥Q0.1SQ1水位上限開關(guān)I0.2KM1電動機正傳接觸器Q0.2SQ2水位下限開關(guān)I0.3KM2電動機反轉(zhuǎn)接觸器Q0.3SB3手動排水按鈕I0.4YC甩干桶離合器Q0.4HA蜂鳴器Q0.53.2 硬件設(shè)計依照PLC的I/O地址分配表，結(jié)合系統(tǒng)的控制要求，洗衣機當(dāng)中電磁閥、指示燈等采用直流12V電源供電，并且負載電流較小，可由PLC輸出點直接驅(qū)動，PLC控制電氣接線圖如圖3-1所示。圖3-1洗衣機PLC控制I/O接線圖3.3 電動機的選擇由于家庭提供的電源限制故選單相

37、電容運轉(zhuǎn)式異步電動機。以3.6公斤全自動洗衣機為例，由于全自動洗衣機的脫水桶直徑較大，這一偏心不能不考慮，所以計算時應(yīng)以洗滌物可能產(chǎn)生前最大偏心為計算依據(jù)。脫水時電機功率比洗滌時要大，在確定電機功率時應(yīng)以脫水時消耗的功率為依據(jù)，也就是說脫水時電機功率就是該洗衣機所確定的電機額定功率。由于在計算時一些因素如電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量等沒考慮，造成一些偏差，所以3.6公斤全自動洗衣機電機額定功率選為180瓦。符合全自動洗衣機的功率范圍120W250W。故選擇YY104-180型號單相電容運轉(zhuǎn)式電動機，功率180瓦,額定電壓220V，轉(zhuǎn)速1350r/min，電流1.7A。3.4 傳感器的選擇3.4.1 水溫

38、傳感器的選擇水溫檢測可用熱敏電阻或MTS102半導(dǎo)體溫度檢測器。洗衣機水溫一般為440,在該溫度范圍內(nèi)MTS102線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。3.4.2 水位傳感器的選擇對于PLC控制的洗衣機,要求水位的檢測必須是連續(xù)的,諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC作為傳感器的敏感元件,將被測物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長C參數(shù)的變化,最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是將水位的高低通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個測試內(nèi)腔氣體變化的壓力,驅(qū)動內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動,帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動,從而線圈電感發(fā)生變化。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。故常采用諧振式水位傳感器。3.4.3 渾濁度傳感器的選擇渾濁度傳

39、感器主要采用紅外光電傳感器。由紅外發(fā)射管發(fā)出一定強度的紅外光,紅外接收管在溶液的另一側(cè)接收紅外線。紅外線在溶液中透光性的大小就決定接收方產(chǎn)生光電電流的大小,光電流經(jīng)整形放大和數(shù)據(jù)處理后,就可以判斷出水的渾濁程度。3.4.4 衣質(zhì)傳感器的選擇衣質(zhì)的檢測一般在洗滌之前，且主要用來測定所洗衣物屬于棉類還是化纖類。在一定水位的前提下不同的衣物成分不同,其布阻抗就不同。為了測出衣質(zhì),先加入一定的水并讓電機轉(zhuǎn)動,突然切斷電源,由于慣性作用電機會維持短時間旋轉(zhuǎn)。此時電機處于發(fā)電機狀態(tài),會產(chǎn)生一定感應(yīng)電勢并逐漸衰減到零。由于衰減速率與布阻抗有一定的線性關(guān)系,通過對定子繞組兩端電熱進行整流和檢測,經(jīng)光電隔離后形

40、成脈沖,脈沖信號多，則布阻抗小,反之亦然。經(jīng)過幾次測量就可以判斷出布阻抗,通過推理得出衣質(zhì)。故選擇電阻傳感器。洗衣機要實現(xiàn)衣服的洗滌，漂洗和脫水，就要通過上述動作來實現(xiàn)，而這些動作可以通過PLC控制來實現(xiàn)。同時加上開關(guān)和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報警器和欠電壓檢測保護電路等，就可以形成完整的PLC控制系統(tǒng)。通過軟件編程達到對整個洗衣過程進行檢測控制和用戶交互。此外，在少數(shù)全自動洗衣機上，以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動電路的電源開關(guān)，由PLC控制繼電器觸點開關(guān)的通斷，實現(xiàn)洗衣機的程序運轉(zhuǎn)。 第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 控制流程圖圖4-1洗衣機控制流程圖4.2 梯形圖圖4-2洗衣機控制梯形圖4.3

41、語句表ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1TITLE=全自動洗衣機程序設(shè)計BEGINNetwork 1 / 初始化、停止LD SM0.1O I0.1R M0.0, 2S M0.0, 1R C0, 2Network 2 / 啟動、進水LD M0.0A I0.0LD M0.7A T41AN C1OLDS M0.1, 1R M0.0, 1R M0.7, 1Network 3 / 正轉(zhuǎn)洗滌攪拌40sLD M0.1A I0.2LD M0.5A T40AN C0OLDS M0.2, 1R M0.1, 1R M0.5, 1Network 4 / 正轉(zhuǎn)洗滌攪拌40sLD M0.2= Q0.2T

42、ON T37, 400Network 5 / 停止2sLD M0.2A T37S M0.3, 1R M0.2, 1Network 6 / 停止2sLD M0.3TON T38, 20Network 7 / 反轉(zhuǎn)洗滌攪拌40sLD M0.3A T38S M0.4, 1R M0.3, 1Network 8 / 反轉(zhuǎn)洗滌攪拌40sLD M0.4= Q0.3TON T39, 400Network 9 / 停止2sLD M0.4A T39S M0.5, 1R M0.4, 1Network 10 / 停止2sLD M0.5TON T40, 20Network 11 / 排水LD M0.5A T40A C0

43、S M0.6, 1R M0.5, 1Network 12 / 排水、甩干LD M0.6AN I0.3S M0.7, 1R M1.0, 1Network 13 / 蜂鳴器報警LD M0.7A T41A C1S M1.0, 1R M0.7, 1Network 14 / 洗滌甩干結(jié)束LD M1.0A T42S M0.0, 1R M1.0, 1Network 15 / 進水電磁閥LD M0.1= Q0.0Network 16 / 自動排水/手動排水LD M0.6O M0.7LD I0.4A M0.0OLD= Q0.1Network 17 / 甩干10sLD M0.7= Q0.4TON T41, 100

44、Network 18 / 蜂鳴器報警5sLD M1.0= Q0.5TON T42, 50Network 19 / 正反轉(zhuǎn)洗滌次數(shù)4次LD M0.4LD M0.0O M0.6CTU C0, 4Network 20 / 甩干次數(shù)4次LD M0.7LD M0.0O M1.0CTU C1, 4END_ORGANIZATION_BLOCK第5章 調(diào)試5.1 系統(tǒng)硬件的調(diào)試硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進行。（1）靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。 第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是

45、否有斷點。 第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。 第三步：加電檢測。給板加電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值 第四步：是聯(lián)機檢查。因為只有用可編程控制器開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 （2）動態(tài)調(diào)試 動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠、由分到合。 由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時，與該元件無關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進行調(diào)試。 由近及遠是將信號流經(jīng)的各器件按照距離可編程控制器的邏輯距離進行由近及遠的分層，然后分層調(diào)試。5.2 系統(tǒng)軟件的調(diào)試軟件調(diào)試是通過對擁護程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯誤。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯誤并修改程序再進行調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成功。 結(jié)論該