基于PLC全自动洗衣机控制系统设计毕业设计论文

1、山东科技职业学院毕业设计（论文）论文题目: 基于 PLC 全自动洗衣机控制系统系别：机电工程系专业：电气自动化专业班级：电气自动化二班学生姓名：赵彬学号：2012309025320123090253指导教师：王欣香100摘要1 引言. 2矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。2 全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定 . 3聞創沟燴鐺險爱氇谴净。2.1总体控制方案确定 . 3残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2.1.1控制系统的比较 . 3酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2.2.2洗衣机的 PLC 控制系统概述 . 4彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。3 全自动洗衣机的基本结构 . 5謀养抟箧飆鐸怼类蒋薔。3.1 全自动洗衣机的原理和构造 .

2、5厦礴恳蹒骈時盡继價骚。3.2 洗涤脱水系统. 7茕桢广鳓鯡选块网羈泪。3.3 排水和进水系统 . 7鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。3.4 电动机及传动系统. 8籟丛妈羥为贍债蛏练淨。4 电气控制系统. 9預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。4.1控制系统结构. 9渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。4.2控制系统原理 . 9铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。4.3检测电路系统 . 10擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。5 主要器件的选择. 11贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。5.1电动机的选择 . 11坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。5.2传感器的选择 . 12蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。5.3 可编程控制器外部设计. 12買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。6件设计. 14綾镝鯛駕櫬鹕踪

3、韦辚糴。6.1 系统的顺序功能图设计 . 14驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。6.2全自动洗衣机的控制要求 . 15猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。6.3控制系统顺序功能图 . 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。6.4 控制系统的梯形图设计 . 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。6.5 程序语句表 . 19輒峄陽檉簖疖網儂號泶。7 结束语 . 19尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。致谢寸. 19识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。参考文献- 20凍鈹鋨劳101臘错痫婦胫籴。摘要可编程控制器（PLC） 是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置，它的功能性强，可靠性高，编程简单，使用方便,体积小巧，近年来在工业生产中得到广泛的应用，被誉为 当代工业自动化主要

4、支柱之一。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。在现代的社会，全自动洗衣机进入各个家庭，本文介绍了PLC 用于全自动洗衣机的控制系统，其可改进现有技术的不足，简化结构，有利于降低成本和提高可靠性。鯊腎鑰诎漣鉀沩懼統庫。关键词：全自动洗衣机；可编程控制器；简化结构；降低成本；According to the full-automatic washing machine in PLC controls the design of the systems癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。AbstractPLC is takes core to control devised the calculator technique as

5、 the in general useautomation control equip to computer skills. Its function is strong, the reliability is high, the plaitdistanee is simple, the usage is convenient, the physical volume is cleverly made, in theseyears, PLC is the exte nsive applicati on, and drive for con temporary the in dustrial

6、automation mai nly pays one of the pillars .阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。In the modern time, the Full-automatic washer is entering every family. The articleintroduces a new decelerating clutch, which is used in fully-auto washing machine, it canimprove the curre nt tech no logy, simplify structure. It is also helpful

7、 to reduce cost and increases reliability氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。Key words: Fully-auto Washing Machine; Programmable Controller; Simplify Structure; Decline Low Cost;釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。1 1 引言从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并 不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简 单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。1021874 年，“手洗时代”受到了前所未

8、有的挑战一一美国人比尔布莱克斯发明了木 制手摇洗衣机。1880 年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。之后，水力洗衣机， 内燃机洗衣机也相继出现。1911 年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机， 标志着人类家务劳动自动化的开 端。1922 年，电动洗衣机迎来一种崭新的洗衣方式 搅拌式。搅拌式洗衣机由美国玛 依塔格公司研制成功。70 年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。90 年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节， 诞生了许多新水流洗衣机。全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工 操作。

9、这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按人 们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成。所 用的程序控制器可分为电动机驱动式和单片机式。从控制方式的发展阶段上分：谚辞調担鈧谄动禪泻類。全自动洗衣机可分为两大类：第一类电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。第二类是电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。电动控制全自动洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产品，是自动控 制的初级阶段。随着计算机的及微电子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。 因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。嘰觐詿缧铴

10、嗫偽純铪锩。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它 采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算 术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产 过程可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与各种控制系统形成一个整体，易于 扩充其功能的原则设计。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。2 2 全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定2.1 总体控制方案确定1032.1.1 控制系统的比较PLC 系统的特点：1 ）可靠性高，PLC 作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外

11、部干扰能力强，平均无故障时间长。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。2 ）使用方便灵活，PLC 采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输 入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而 且在需要时可以随时更换，近年来，PLC 的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求， 使 PLC 的使用更加灵活与多变。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。3 ）编程简单，PLC 的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计 人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适 合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握，特别是梯形图与逻辑功能图

12、，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。单片机系统的特点：1） 要求环境，单片机对环境的适应能力较低，可靠性差。2） 编程和 PLC 相比难以学习，主要是单片机采用汇编语言或者是C 语言， 这些高 级语言和 PLC 语言相比，难以学习。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。3） 功能单一只具有使用中所需要的功能。但是，它结构简单，处理速度快。222 洗衣机的 PLC 控制系统概述全自动洗衣机采用 PLC 控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。在 全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作的。首先由于 单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序

13、相对复杂；其次，在设计控制系统硬 件时.要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保 护等等 这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费用，在 各种控制系统中广泛运用的PLC 能克服单片机的缺点。它是整体模块，集中了驱动电路、 检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系 统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。104典型的 PLC 控制系统的硬件组成框图如图 1 所示:图 1 PLC 控制系统的硬件组成框图2.2.3 PLC 的设计步骤开发应用 PLC 的设计任务分为硬件和软件设计两部分。硬件

14、设计主要包括：1）确定安排 PLC 的输入、输出点；2）设计外围电路，包括主电路；3）选购 PLC 并进行现场安装接线等内容；挤貼綬电麥结鈺贖哓类。软件设计，大多数用梯形图和指令程序，主要包括：1 ）设计控制流程，根据工艺要求先画出工作循环，如有必要再画详细的状态流程图赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。2）根据工作循环图，画出虚拟的电路图-继电器梯形图；按梯形图编写指令程序表；3 系统调试：根据设计要求，对程序进行调试和修改，必要时还可对硬件进行修改直到满足要求；在电脑控制的全自动洗衣机中，又存在着两种不同的控制方式，即程序控制和模糊 控制。由于控制方式的不同，两种洗衣机在结构和原理上都有很大的区别。程序

15、控制洗 衣机以洗衣机生产厂家设定的数十种操作程序为基础，用户在使用时可根据洗衣量，布 质的轻重以及衣物的脏污程度性质等因素，选择不同的洗衣程序。程序控制全自动洗衣 机的控制按钮很多，对程序的选择需要有一定的洗衣经验。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。模糊控制洗衣机以其内部设置的各种传感器为信息采集源，对传感器传回的洗衣 量，衣物布质，脏污程度以及脏污性质信息进行模糊逻辑推理，从而自动设置相应的洗 涤参数，并对洗衣的全过程进行实时的检测与控制。模糊控制全自动洗衣机的洗衣按钮 只有很少几个。外询输人L_ _外A- !105从控制类型上来说，模糊控制属于智能控制，是自动控制的较高形式， 代表着自动控制的发展方向

16、。但是，受自动控制水平的限制，目前的模糊控制洗衣机还 不能实现全功能上的模糊控制，另外由于使用了各种传感器和模糊逻辑控制器，使模糊 控制洗衣机的成本远高于程序控制洗衣机。故一般不采用。裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。3 全自动洗衣机的基本结构3.1 全自动洗衣机的原理和构造全自动洗衣机在结构上大致可分为 3 中类型，即波轮式，滚筒式和搅拌式。我国的 洗衣机在结构上主要有波轮式和滚筒式两类，产品的类型以波轮式为主，其他类型为辅。首先做一下比较：仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驚。滚筒式洗衣机具有如下性能：1） 更好的软化衣物纤维，减小洗涤过程中衣物的损伤和变形，并且还可以使洗后 的衣物柔软而蓬松。2） 提高温度来洗涤可

17、充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物质与污物的化学反应速度，提高洗衣粉中酶的活性，同时有利于溶解汗渍，血渍，降低灰尘，油污的粘附 作用，从而可在同样的洗净比下大幅度降低洗涤过程对机械力的需求。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。3） 温度高有利于污物在水中的扩散。4） 高温能有效的杀死一些细菌。没有加温的洗涤的波轮式洗衣机无论怎样的水流，要达到一定的洗净比，都必须有 足够的机械力，而机械力对衣物是由损伤的，这就决定了波轮式洗衣机的磨损率大大高 于滚筒式洗衣机。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。各种新水流基本原理是一样的，就是尽量以紊乱的水流减小衣物的缠绕，增大水流 的冲刷力以用于洗涤，与以前依靠衣物与桶壁和衣物相互之间

18、的摩擦方式相比，水流冲 刷对衣物的损伤较小。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。滚筒式洗衣机有如下特点：1）磨损低，没有缠绕，机械传动部分简单可靠，寿命长于波轮式洗衣机。2）自动化程度高，可以自动投放洗衣粉，漂白粉等，为不同质地的棉制品，化纤 制品，羊毛制品设计了不同的洗涤程序和洗涤温度，使洗涤更为科学。设有防皱浸泡功 能，可将洗好的衣物浸泡在清水里，到晾晒前再甩干，避免衣物甩干后不能及时取出晾 晒而起皱。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。1061） 省水，省洗衣粉。滚筒式洗衣机不需要水位高过衣物，从而可节约用水，并可 减少洗衣粉的投放量。2） 高温洗涤有一定的灭菌作用。3 3）洗涤过程噪声小，滚筒式洗衣机属封闭式洗涤

19、，可以有效屏蔽内桶转动声和水 流声；而波轮式洗涤的水流声，脱水内桶转动声是不可避免的且刹车装置和电磁阀动作 声音也很大。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。由于滚筒式洗衣机的价格大大高于波轮式洗衣机，所以波轮式洗衣机仍然受到普遍 欢迎。波轮式洗衣机的特点：1 1）水流方面。现在波轮式全自动洗衣机出现了一种新水流的形式。如 LG 的拳击棒,松下的双瀑布，荣事达的网络水流等都采用了这种水流。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。2 2）程序控制器。新推出的波轮式全自动洗衣机均采用单片机程序控制器，原来的 机械式程序控制器基本上已被淘汰。各厂家生产的各种型号的波轮式全自动洗衣机的控 制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣机中，单片机

20、通过采集水位传感器，布量传感器, 光传感器的信号以及电动机的转速，判断出衣物的质地，多少，赃物程度，从而自动调 整对衣物进行合理的洗涤。峴扬爛滾澗辐滠兴渙藺。3） 不锈钢内桶。波轮式洗衣机采用了不锈钢内桶，减小衣物和内桶壁摩擦力，从 而减轻衣物的磨损。4 4）同心洗。同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装，直接驱动。使洗涤 和脱水时洗衣桶振动减小，噪声降低。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。5 5）变频波轮式洗衣机可以对不同质地的衣物自动选择不同的电动机转速，从而给 不同质地的衣物以恰当的洗涤强度，在保证洗得干净的同时，也最大限度地降低衣物的 磨损。同时还可以在脱水甩干时，由慢到快地启动，使衣物在桶内

21、分布均匀，脱水效果107好，同时由于衣物均匀分布在洗衣桶的四周， 洗衣桶的重心落在轴心上，可以减小振动, 降低噪声，但是价格较贵。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。波轮式全自动洗衣机通常都采用将洗涤（脱水）桶套装在盛水桶内的同轴套桶式结 构，虽然它们各自牌号和型号都不同，但其结构都是由洗涤，脱水系统，进，排水系统, 电动机和传动系统，电器控制系统以及支撑机构 5 大部分组成的。支撑机构主要有箱体， 吊杆及控制台组成，它除了安装和连接洗衣机的各种零件外，还具有减振及防护，装饰 的作用。如图所示：全自动套筒洗衣机内部结构图。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。3.2 洗涤脱水系统它主要有盛水桶，洗涤桶和波轮组成。盛水桶又称

22、为外桶，主要用来盛放洗涤液。 盛水桶固定在钢制底板上，通过 4 根吊杆悬挂在洗衣机箱体上。电动机，离合器，排水 阀等部件都装在桶底下面。洗涤桶又称为脱水桶或者离心桶，也称为内桶，它的主要功 能是用来盛放衣物，在洗涤或漂洗时配合波轮完成洗涤或漂洗功能，在脱水时便成为离 心式的脱水桶。波轮是全自动洗衣机中对衣物产生机械作用的主要部件。按波轮的形状 来分，基本上有小波轮（直径在 160mn 左右）的涡卷式水流和大波轮（直径在 300mm 左 右）新水流两类。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。3.3 排水和进水系统妥全开塑朮接头J1盛水桶压力软管洗水摘吊肝排水电磁阀严108波轮式全自动洗衣机的进排水系统都采用了电

23、磁阀控制。为了对桶内的水位进行检109测和控制，洗衣机上都安装有水位控制器（水位开关）。波轮式全自动套桶洗衣机使用 最多的水位开关是空气压力式开关，主要有气压传感器装置，控制装置及电触点开关3部分组成，用来监视水位的高低。此外电磁阀分进水和排水电磁阀，进水电磁阀是洗衣 机上的自动进水开关，它受水位开关动断触点的控制。而排水电磁阀是全自动洗衣机上 的自动排水装置，同时还起改变离合器工作状态。进水、排水电磁阀是采用电流流过线 圈形成磁场的原理，洗衣机电磁阀在进，排水时使用，220V 交流电压与电磁阀线圈接通， 形成磁场，电磁线圈吸合。自动打开香蕉阀门，洗衣机里的水就顺着管道流出去了。断 电后，电磁

24、阀线圈失去电流，磁场消失，电磁铁松开，橡胶阀门自动关闭，洗衣机里的 水就流不出去了。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。3.4 电动机及传动系统波轮式全自动套桶洗衣机的电动机及传动系统主要由电动机和离合器组成，离合器又有普通离合器和减速离合器两种。其中普通离合器用在采用小波轮的套桶洗衣机上， 这种洗衣机在洗涤或者漂洗时波轮的转速和脱水时离心桶的转速相同，目前各种大波轮新水流套桶洗衣机普遍采用减速离合器，它在洗涤，漂洗时波轮的转速较慢，而脱水时 离心桶的转速较快。电动机同时作为洗涤和脱水时的动力源，普遍采用主，副绕组完全 对称的电容式电动机。由于一般全自动套桶洗衣机的额定洗涤容量较大，因此电动机的 功率较大。

25、采用减速离合器的全自动套桶洗衣机传动系统的原理如图所示：陽簍埡鮭罷規呜旧岿錟。1/.A图 3 采用减速离合器的全自动套桶洗衣机传动系统的原理图电动机減轮1010电动机与固定在离合器下端的大传动带盘之间用V 带传动。经第一级减速后大传动带盘得到 150r/mi n 的转速。当洗衣机处于洗涤或漂洗状态时，再经离合器内部的行星 齿轮减速后，使波轮得到 175r/min 低转速。此时，洗涤（脱水）桶不动。当洗衣机处 于脱水状态时，离合器输出的是未经减速的850r/mi n 的高转速，驱动脱水桶和波轮作同步高速运转。对于使用普通离合器的小波轮套桶洗衣机来说，有区别的仅仅是离合器 内部没有行星齿轮减速机构

26、，因此在洗涤或漂洗时其波轮的转速与脱水时的转速时相同 的勺。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。4 电气控制系统 4.1 控制系统结构波轮式全自动洗衣机的电气控制系统由于洗衣机型号的不同而不尽相同，但电气控制系统主要有程序控制器，电动机，进水电磁阀，排水电磁阀，水位开关，安全开关及 各种功能选择开关等组成的，控制的基本原理也都一样。全自动洗衣机能实现洗衣的自 动化，整个洗衣过程都是在程序控制器的“指挥”下进行的。如把离合器比作全自动套 桶洗衣机的心脏，则程序控制器就是全自动洗衣机的“大脑”。如图所示以程序控制器为核心的波轮式全自动套桶洗衣机控制系统的基本原理方框图。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。水位开芜水位开关图

27、4 波轮式全自动套桶洗衣机控制系统的基本原理方框图4.2 控制系统原理程序控制器中存储着多种程序，一旦通过选择开关选好某种程序后，程序控制器便 按这种程序自动实施对电动机，进水和排水电磁阀的控制。安全开关又称为盖开关，在 洗衣机运行过程中起安全保护作用，它的功能为：在洗衣机工作时误开盖，安全开关便 会切断电动机电源，自动中断程序；在脱水过程中如桶内衣物摆放不均匀而产生大幅度 振动时，安全开关自动中断脱水过程，启动蜂鸣器。按照采用的程序控制器的不同，波 轮式全自动套桶洗衣机的电气控制电路可分为电动机驱动式程序控制器和单片机式程 序控制器电路。电动机驱动式诜搽开羌排水电锻阀排水闽安全开先电功机 -

28、脱水簡專合器1011程序控制器又称为机械式程序控制器，它具有程序组合量 大，工作可靠，抗干扰能力强，而且能直接控制较大电流等优点，单片机程序控制器具 有结构紧凑，操作简便，功能齐全，运行可靠等优点。目前，机械式程序控制器基本上 已被淘汰。用 PLC（单片机）控制的全自动洗衣机各种动作典型的系统结构如图所示:懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。图 5 全自动洗衣机各种动作典型的系统结构图PLC 在系统中是处于中心位置，水位开关的 PLC 的输入信号控制开关，进水阀，排 水阀和电动机是洗衣机各种动作的执行机构。其中进水阀和排水阀由 PLC 给定信号来决定其工作状态；电动机的工作状态也由控制中心 PLC 给定信号

29、来决定，而电动机的正反 转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。謾饱兗争詣繚鮐癞别濾。4.3 检测电路系统检测电路主要由各类传感器组成。在洗衣过程中起决定作用的物理量有衣量、 衣质、 水位、水温和浑浊度等，这些物理量都需要有适当的传感器来获取信息，并转换成 PLC 能 接收的电信号。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。1） 水位传感器水位检测的精度直接影响洗净度、水流强度、洗涤时间等参数。2） 浑浊度传感器人工洗衣时可以随时用眼睛检查衣物是否洗净，但在洗涤桶内的衣物不断地进行翻滚运行，无法直接捡测衣物的洗净程度。全自动洗衣机通过采用光传感器检测洗涤液的 透光率，从而间接捡测了洗净程度。在洗衣机排水管两侧

30、分别安装红外发光管和光电接 收管。洗涤前，排水管中充满清水，光电接收管受光导通，以此时光敏三极管输出电压 为设定值。洗涤开始后，衣物上的污垢不断地扩散到洗涤液中，洗涤液逐渐变浑浊，致使透光率降低相应地，光敏三极管的输出电压也随之下降。经过一段时间后，该输 出电压趋于稳定值，洗涤过程结束，然岳进漂洗阶段。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。3） 衣质传感器1012衣质传感器又叫布质传感器，它是为检测衣物的质地而设置的。根据衣物纤维中棉纤维、化学纤维所占比例的大小，衣物的布质分为“柔软棉”、“较硬棉”、“棉与化 纤”以及“化纤”四个挡 。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。4）衣量传感器衣量传感器又称衣物负载传感器，它是用来

31、检测洗衣时衣物量多少的。当洗涤桶内 注入一定量的清水后将衣物放入桶内，这时让驱动电机以断续通电运转的方式工作一分 钟左右。利用电机绕组上产生的感应电动势，经光电隔离及比较整型，产生脉冲信号。 这种矩形脉冲数目与电机惯性转过的角度成比例。若衣物多，则电机受到的阻力大，电 机惯性转过的角度就小，相应地，传感器产生的脉冲就少，这样就间接地“测量出了衣物量的多少。下一步需要做的就是，根据衣物量来设定水位。納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。衣质传感器和衣量传感器是同一个装置，只是检测的方法不同。在进行衣质检测时。 首先使洗涤桶内的水位比设定水位低一个挡级，然后仍按照测衣物量的方法让驱动电机以通断电的方式工作一段时间

32、。检测每次断电期间衣量传感器发出的脉冲数并求其平均 值。用测衣量时得到的脉冲数减去测衣质时得到的脉冲数，二者之差即可以判别衣质。 若桶内的衣物棉纤维所占比例大，脉冲数差就大，若化学纤维所占比例大脉冲数差就小。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。5）水温传感器适当的洗衣温度有利于污垢的变化。可以提高洗涤效果。水温传感器装在洗涤桶的 下部。以热敏电阻为检测元件。测定打开洗衣机开关时的温度为环境温度，注水结束时 的温度为水温，将所测温度信号输给 PLC。灭暧骇諗鋅猎輛觏馊藹。5 主要器件的选择5.1 电动机的选择由于家庭提供的电源限制故选单相电容运转式异步电动机。以 3.6 公斤全自动洗衣机为例，由于全自动洗衣机

33、的脱水桶直径较大，这一偏心不能不考虑，所以计算时应以 洗涤物可能产生前最大偏心为计算依据。脱水时电机功率比洗涤时要大，在确定电机功 率时应以脱水时消耗的功率为依据， 也就是说脱水时电机功率就是该洗衣机所确定的电 机额定功率。由于在计算时一些因素如电机转子的转动惯量等没考虑，造成一些偏差， 所以 3.6 公斤全自动洗衣机电机额定功率选为180 瓦。符合全自动洗衣机的功率范围120W 250W铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。故选择 YY104-180 型号单相电容运转式电动机，功率 180 瓦,额定电压 220V,转速1350r/min，电流 1.7A。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。10135.2 传感器的选择5.

34、2.1 水温传感器的选择水温检测可用热敏电阻或 MTS102 半导体温度检测器。洗衣机水温一般为4C40C,在该温度范围内 MTS10 线性好,温度敏感,水温检测常选用它。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。5.2.2 水位传感器的选择对于 PLC 空制的洗衣机，要求水位的检测必须是连续的，谐振式水位传感器是利用电 磁谐振电路 LC 作为传感器的敏感元件，将被测物体的变化转变为 LC 参数的变化，最终 以频率参数输出。其工作原理是将水位的高低通过导管转换成一个测试内腔气体变化的 压力，驱动内腔上方的一块隔膜移动，带动隔膜中心的磁芯在某线圈内移动，从而线圈电 感发生变化。由此引起谐振电路的固有频率随水位变化。

35、故常采用谐振式水位传感器。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。5.2.3 浑浊度传感器的选择浑浊度传感器主要采用红外光电传感器。由红外发射管发出一定强度的红外光，红外接收管在溶液的另一侧接收红外线。 红外线在溶液中透光性的大小就决定接收方产生 光电电流的大小，光电流经整形放大和数据处理后，就可以判断出水的浑浊程度。视絀镘鸸 鲚鐘脑钧欖栃。5.2.4 衣质传感器的选择衣质的检测一般在洗涤之前，且主要用来测定所洗衣物属于棉类还是化纤类。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。为了测出衣质，先加入一定的水 并让电机转动，突然切断电源，由于惯性作用电机会维持短时间旋转。 此时电机处于发电 机状态,会

36、产生一定感应电势并逐渐衰减到零。由于衰减速率与布阻抗有一定的线性关 系,通过对定子绕组两端电热进行整流和检测，经光电隔离后形成脉冲，脉冲信号多，则 布阻抗小,反之亦然。经过几次测量就可以判断出布阻抗，通过推理得出衣质。故选择电 阻传感器。偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。5.3 可编程控制器外部设计5.3.1 可编程控制器的选择根据输入信号及输出信号的数量，经过初略计算，输人点数为 6 点，输出点数为 6 点；输人、输出信号都是数字量。增加 20%备用量，以便随时增加控制功能：緦徑铫膾龋轿 级镗挢廟。输入点数为：6X(1+20%)=7.21014输出点数为：6X(1+20%)=7.2根据 I/O 点数，可

37、选松下 FP0-C16 型可编程控制器，其输入点 8 点，输出点 8 点, 扩展模块可用点数为 16 点。騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。5.3.2 可编程控制器 I/O 口分配输入启动高水位 传感器低水位传感器浑浊度传感器衣质传感 器停止PLC 俞入X0X1X2X3X4X5输出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC 俞出报警 器 进水控 制阀正转 高速 洗涤正转 低速 洗涤反转咼 速洗涤反转低速 洗涤排水控制 阀脱水图 6 可编程控制器 I/O 口分配表533 夕卜围接线图24V24V 漏SMSMm劉黄嫌1015T1W勒JEJE 隸塑反輛遽耕恥 K K珠權 副僦图 7 可编程控制器外围接线图洗衣机要实

38、现衣服的洗涤，漂洗和脱水，就要通过上述动作来实现，而这些动作可 以通过 PLC 控制来实现。同时加上开关和按钮，数码管显示器，蜂鸣报警器和欠电压检 测保护电路等，就可以形成完整的 PLC 控制系统。通过软件编程达到对整个洗衣过程进 行检测控制和用户交互。疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。此外， 在少数全自动洗衣机上， 以继电器作各电气工作部件驱动电路的电源开关，由 PLC空制继电器触点开关的通断，实现洗衣机的程序运转。镞锊过润启婭澗骆讕濾。6 软件设计6.1 系统的顺序功能图设计全自动洗衣机工作原理： 全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中 心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱

39、水（甩水）用。内桶的四周有很多 小孔，使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来 执行。进水时，通过电动控制系统，使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时, 通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱 动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上， 由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水 按钮1016用来实现手动排水。榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。6.2 全自动洗衣机的控制要求1）PLC 投入运

40、行，系统处于初始状态准备好启动；2）启动时开始进水；3）水满（上限位）时停止进水并开始洗涤正转；4）正转 30s 后暂停；5）暂停 2s 后开始洗涤反转；6）反转 30s 后暂停；7）暂停 2s 后，若正、反转未满 5 次时，返回从正洗开始的动作；8）暂停 5s 后，若正、反洗涤满 5 次时则开始排水；9）水位下降到低水位时开始脱水井继续排水；10）脱水 30s 即完成一次从进水到排水的大循环过程；11）若完成 2 次大循环，洗完报警 3s 后自动停机；12）可以按“停止”按钮实现手动停止进水、排水、脱水及报警；13）可以按“排水”按钮实现手动排水；10176.3 控制系统顺序功能图r运严图

41、9 全自动洗衣机控制系统顺序功能图PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。按下启动按钮时开始进水，水满 （即水位到达高水位）时停止进水，2s 后开始正转洗涤。正转洗涤 30s 后暂停，暂停 2s 后 开始反转洗涤。反转洗涤 30s 后暂停，暂停 2s 后，若正、反洗涤未满 5 次，则返回从 正转洗涤开始的动作；若正、反洗涤满 5 次时，则开始排水。排水水位若下降到低水位 时，开始脱水并继续排水。脱水 30s 即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完 成 2 次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了 2 次大循环，则进行洗完报警。报警 3s 结束全部过程，自动

42、停机。若按下停止按钮，可以手动排 水和手动脱水。邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。si进水10186.4 控制系统的梯形图设计a1斗25X0II-RLORLOII-T.0鼻菲X3卄菲plrprrtn THX5C101YOY4T6M- W- M- M-W-X5T-LX5 T-LY3世X5 T3H H-M M- -RIO C1Q0R10- TMXO.KEO Y24F4F64F4FTMX1X3O0H1TMX2X201Y3II-Y74FrMX.KSOOl1019图 10 PLC 控制系统的梯形图按下启动按钮 S1, X0 动合触点闭合，内部辅助继电器 R10 得电为“ 1”，同时 R1C 动合触点闭合自锁；R10

43、 动合触点闭合使输出继电器丫1 得电为“ 1”，进水阀打开，开始 注水。到高水位检测传感器，K1 闭合，使其动断触点 X1 断开，进水阀关闭；同时 X1 动 合触点闭合，计时器 T0 开始通电计时，2s 后 TO 动合触点闭合，输出继电器丫2 得电为 “ 1”，洗衣机开始正转洗涤；同时计时器 T1 得电，30s 后 T1 动断触点断开，丫2 断电， 正转洗涤停止。同时 T1 动合触点闭合，计时器 T2 得电，2s 后 T2 动合触点闭合，输出继 电器丫3 得电为“T，洗衣机开始反转洗涤，同时计时器 T3 得电，30s 后 T3 动合触点闭合， T4 得电，2s 后T4 动合触点闭合，计数器 C

44、T1OO 计数 1 次；T4 动断触点断开，计时器 TO、T1、T2、T3、T4 失电复位，T4 失电后其动断触点恢复闭合，T0 得电，2s 后，丫2 得 电，开始正转洗涤，如此循环 5 次， 计数器 CT10C 计数 5 次后， C100 动合触点闭合， 输出 继电器丫4 得电为“1”，排水阀打开排水，待排水至低水位检测开关 K2 时，输入继电器 X2 动断触点断开，丫4 失电为“0”，停止排水，同时 X2 动合触点闭合，输出继电器丫5 得 电为“ 1”，脱水电机运转，开始脱水，同时计时器 T5 得电，30s 后 T5 动断触点断开， Y5 失电为“0”，脱水停止；同时 T5 动合触点闭合，

45、计数器 CT10 针数 1 次。同时 T5 动 合触点闭合，使高水位进水阀打开注水，开始第 2 次大循环，第 2 次大循环结束后，计 数器 CT101 动合触点闭合，输出继电器6774908691jY4 11Y4xLipxaIH- Hh-曙C1O1ifwInX5TMX4.K20 hCHOOK5Y54F(TNX5X300ICT1O1K2YU卜YO4YOT 厚TMX&K3QED1020丫0 得电为“ 1”，报警器报警，同时计时器 T6 得 电，3s 后 T6 动断触点断开，丫0 失电为“ 0”，报警停止，自动洗衣过程完成。其中 S2 为手动排水按钮，S3 为手动脱水按钮，S4为手动停止按钮

46、。嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。6.5 程序语句表0STXO25STTO52TMXJ1ORRIO26ORY2K20 80 STT52OKT527AtlX?舗sr忖和 3X?AMXJ2?ANIT15CrAMIXJSTTV4ANtCI0129Ol257SJLY483 CtLOi5ANFvo铀STTOJHCT100K26AMY+?lAN1X,K5阻ClPt7ANITA壮TMX1A)STcionA7tRYQKOTRIOtilOR4KK AN!X59STR1035STT163ORX389 ANIT6LD ORVI話MlX564rANiX590 OTY011AN JXS37TMX265ANIX291 STVO12AMIXLK2066OTY497 ORT613OTYl40STT2fi7STX293 ANIX314STXI-iORY3OKY594 TMX615ORTO42AN1X3ORXIK3016ANfX513 JANT370LNJY1ED1?AN1T444CrT571AN1XJiniANRIO45SIT272ANIT3ANl匸IW4白AN1X573OT520ANtV+471 MX174SI 14