基于plc系统洗衣机的设计

摘要洗衣服一直伴随并存在人们的生活，是必要的家务劳动之一。当然在过去很早之前洗衣机还没有问世之前，这项家务相对来说比较占用时间且繁杂。当然随着时间的推移与各种电子技术，控制技术的发展与成熟半自动洗衣机，全自动洗衣机逐渐走入人们的生活。半自动洗衣机基本实现不需要人工的干涉，但也需要人工设定，分开洗涤，换水，脱水，甩干等一系列操作，而更加自动化的全自动洗衣机则无需要这些设定，跳过了人工设定的步骤，将洗涤，漂水和脱水等融合在一起或者说实现了自由转换那么作为洗衣机的能自动运行的核心则在于它的控制系统，现如今社会上我们所用到的家用洗衣机基本是来自微电脑控制也就是我们说的单片机。本篇论文主要围绕PLC的全自动控制来介绍以及研究。关键词：PLC；洗衣机；人工智能AbstractWashingclotheshasalwaysbeenaccompaniedbyandexistedinpeople'slife,whichisoneofthenecessaryhousework.Ofcourse,beforethewashingmachine,thishouseworkwasrelativelytimeandcomplicated.Ofcourse,withthepassageoftimeandavarietyofelectronictechnology,thedevelopmentofcontroltechnologyandmaturesemi-automaticwashingmachine,automaticwashingmachinegraduallyintopeople'slife.Semi-automaticwashingmachinebasicimplementationdoesnotneedartificialinterference,butalsoneedartificialset,separatewashing,changewater,dehydration,dryandaseriesofoperations,andmoreautomaticautomaticwashingmachineisnoneedtheseset,skiptheartificialsetsteps,suchaswashing,wateranddehydrationtogetherorrealizethefreeconversionsoasthewashingmachinecanautomaticallyrunthecoreisitscontrolsystem,nowsocietyweusethehouseholdwashingmachineisbasicallyfrommicrocomputercontroliswhatwesaysingle-chipmachine.ThispapermainlyfocusesonthefullyautomaticcontrolofPLCtointroduceandresearch.Keywords:PLC;washingmachine;artificialintelligence

目录85831.1全自动洗衣机的传动系统与电机 全自动洗衣机结构以及原理1.1全自动洗衣机的传动系统与电机波轮式的洗衣机说它内部结构复杂又不算是很复杂但是说它简单，内部的所有工能都是一应俱全的，完整的传动带由其不同的离合器所组成。两种离合器因为其需求和功率大小都不一样因此作用的对象也就是洗衣机的大小功率也就不一样，普通离合器大多数都是使用在功率较小的小波轮洗衣机上使得洗衣机能够在工作时，负责漂洗的波轮的转速可以与桶的离心转速保持一致达到同速，使得洗衣机在工作时不会出现太大的偏差，从而达到较好的洗涤效果并且不会过于损耗洗衣机，保证洗衣机的使用寿命。而减速离合器一般都会用在功率比较大一点的波轮洗衣机中。离合器的工作原理：洗衣机在进入洗涤状态时前期内部也会不停的工作拨叉和其中的齿轮互相带动彼此工作使得内部的离合套分开，然后进入洗涤状态，在这种状态下电机经过皮带传动时，就会带动洗涤轴的转动；在洗衣机脱水状态时，离合器的棘爪会将棘轮卡住抱簧会把离合套和脱水轴合拢，从而使离合套与脱水轴一起同时间转动。扭簧在洗衣机洗涤状态时，会抱紧脱水轴，避免脱水桶旋转，而刹车钢带会在控制脱水后刹车。图1-1旋转图1.2全自动洗衣机的排水，脱水，进水，甩干与报警波轮式洗衣机的洗涤系统一般是由：波轮，洗衣桶，电动机，离合器，带轮和传动带所组成。图1-2波轮式洗衣机它的桶是竖直放置的，而电机和离合器则在如图所示洗衣桶的下方①波轮：由波轮洗衣机的名字可知，这个波轮是这类洗衣机上特有的部件，一般被放置在洗衣机的底部，也就是如图看到的波轮位置。在洗衣机运转过程中带动洗衣桶与衣物左右来回转动达到洗涤效果，②洗衣桶：现在的波轮式洗衣机一般是都是复式构造由两个桶一起组成套桶的结构且工作内容也是分开的，内桶脱水外桶装水，洗衣机的洗衣桶就由此组成。③电动机：在厂家暗转或者说在设计师设计波轮式洗衣机的时候夜班都会考虑到它的功率大小因素，好多都是会选择到异步电机，电机安装在洗衣机的底部也就是波轮下方，为洗衣机的洗涤脱水等提供动力。洗衣机中的电机能够在控制系统的编码中实现正反转，暂停，脱水等程序和命令的进行。④离合器：前文说道的离合器也是构成洗衣机内部工作键所不可或缺的重要组成部分，当然典型的就是减速离合器，在目前市场中基本都是带有脱水功能的洗衣机所以基本都会有离合器。⑤传动带与带轮在洗衣机中离合器需要的动力是来自单相异步电机，而它们之间的动力传递则需要靠传动带与带轮来实现，传动带连接着电机的带轮与离合器的带轮，由此传递力矩。1.2.1波轮式洗衣机的洗涤波轮洗衣机的洗涤通过控制系统控制电机运作提供动力，由传动带传动力矩，带动离合器实现转动，离合器带动波轮及其洗衣桶进行正反转动，达到洗涤效果。1.2.2波轮式洗衣机的排水波轮式洗衣机的排水系统基本由排水阀和排水牵引阀两部分组成，在洗衣机的下方会有一个排水管，排水阀，排水牵引阀与水管连接工作实现排水。波轮式洗衣机的中的排水方式一般分为两种一种是电磁铁牵引式排水，另外一种排水方式是电动机牵引排水。电磁铁牵引排水是由电磁铁牵引器牵引排水阀，排水阀的进水口通过连接管与洗衣桶连接，通过排水管将洗衣桶内的水排出机外。洗衣机中的拉杆是电磁铁牵引器和排水阀两部分之间的联动装置，在电磁铁牵引器工作后，由拉杆带动排水阀工作。而电动机牵引排水则是由电动机牵引排水阀，通过电动机旋转力矩来拖动排水阀运动来使其工作。它主要由电动机牵引器和排水阀两部分组合件构成。其中，电动机牵引器和排水阀通过牵引钢丝绳实现关联电动机牵引式排水系统中排水阀的类型和结构与电磁铁牵引式排水系统中的排水阀相同，是由排水口、橡胶阀、外弹黄、内弹以及挡块等构成的.电动机牵引器是一种通过电动机旋转时产生的机械力为排水代提供动力的牵引装置。其内部主要是由电动机、变速齿轮组、电磁铁、行程开关、牵引钢丝绳等构成的。1.2.3波轮式洗衣机的进水波轮式洗衣机的进水系统包括进水电磁阀，水位开关以及部分外部件构成。原理基本与它的排水系统工作原理相似，此就不详细说明。1.2.4波轮洗衣机的脱水在目前市场上，我们使用的比较多的是单缸式的洗衣机有一个洗衣缸和一个脱水缸。在洗衣缸的底部装有一个波轮，洗衣机的电动机根据预先设定好的命令带动波轮发生旋转，然后再由波轮来带动内桶和水的旋转，水中的衣物也随之转动，使得衣物与衣物之间不停的碰撞摩擦，产生手动洗衣的效果并且效果更加明显。在脱水的缸内会有一个内桶，内桶中会有很多孔洞，此间的孔洞在衣物进行甩干程序时会在电动机的带动下产生高速旋转，使得衣物的水分快速透过甩干桶将水分甩出，进入到排水软管中排出衣物的水分，同事因为其高速的旋转而产生相当高的温度加速衣物的烘干，使得衣物快速高效的达到甩干预期的效果。现在的洗衣机大多数都设计成了单杠，既节约了减小了洗衣机的体积也节约了家里放置的空间。1.2.5波轮式洗衣机的报警在洗衣机正常工作开始后，洗衣机开始运行事先设定好的命令，不使用人工控制的情况下大致会有进水，洗涤，排水，甩干等几个过程，当这几个程序执行完毕后洗衣机工作完成发出报警，提醒用户洗衣机工作结束。2PLC简单介绍2.1PLC的发展PLC控制系统又称为可编程逻辑控制器，本质上就是就是一种可以进行人为编程的存储器，被用于存储程序、逻辑运算、顺序控制、算数等相关方面，是工业控制不可或缺的重要组成部分。20世纪七十年代PLC问世，开始走向社会，被用于简单的逻辑运算，拥有简单的控制功能20世纪七十年代末，微电脑的逐步成熟与发展使得PLC也开始得到大规模应用，在之前的简单逻辑运算上深化，可以进行数值运算，闭环调节I/O也得到了扩展。以西门子公司的系列产品为代表逐渐走向市场。20世纪80年代初到80年代中期，PLC实现可通信，形成了简单的分布式网络通信体系，但是由于当时PLC技术还没有彻底开放，因此很多厂家都是故步自封，并未将技术与通信共享，PLC此时还未达到成熟阶段。20世纪80年代中期以后，由于开放系统被提出，PLC技术才开始了高速发展与成熟，此阶段各大公司互通技术，标准制定。使得产品开始大规模出现，逐步形成了小型化，专用化，低成本，标准化，模块化，网络化的特点。PLC适用于大小不同、功能繁杂的顺序控制系统。2.2PLC的结构PLC相当于一台微型计算机，其结构与计算机的结构类似2.2.1中央处理单元在PLC中有一个部件是整个控制器的核心也不仅仅是PLC控制器的核心，也是所有控制器及计算机的核心，之所以计算机和控制系统能够接近人工智能和根据用户的设定有序的执行命令，此部件可以说是功不可没，也就相当于人的大脑，而中央处理单元也就是PLC控制系统的大脑。不管是在程序运行的开始还是结尾都需要通过中央处理单元来进行每时每刻的信息收集在将得到的信息进行判别分析并发出指令使得其它器件配合进行工作的执行，起到了判断，指挥的重要作用。另外近年来PLC的不断革新与不断被应用，对PLC中的CPU的优化也在不断进行，就如会采用多个CPU共同存在一个PLC控制系统中来工作的情况，这样既加快了控制器的反应速度运行速度也使得即便某个CPU出现问题无法工作时有另外的CPU继续程序的运行，从而不影响工作的正常进行。2.2.2存储器①系统程序存储②用户程序存储2.2.3电源PLC允许的电源波动一般在10％到15％之间，各大制造商都会给PLC设计一个稳定且可靠的电源系统。PLC的电源被用于为各个模块的集成电路供给电源，各个模块也与之相互联系，有的PLC电源还给输入电路供给24V的带你电源。2.2.4程序输入装置和I/O用于用户的命令输入，修改，监视，接收信号和输出信号的功能。图2-1功能图2.2.5底板与机架大多数的PLC都配备使用底板或者机架，它的作用是实现内部各个模块之间的联系，使得CPU可以访问地板上互相串联的各个模块，整体使得各个模块部件之间连接成一个整体。2.2.6PLC上的一些其它装置人机交互界面：最基础的人机交互就是外部的按钮与显示指示灯，而现在由于智能界面的逐步发展，触摸屏被广泛应用，也就使得按钮显示等被集合成为一体，由微型计算机作为人机交互来使用。编程装置：作为人为对控制系统输入命令的重要部件，使得PLC控制系统开发，检测，监视运行变得更加的方便简洁。2.2.7PLC的通信与网络现在大多数PLC都会联网实现网络连接通信，使得PLC之间，以及PLC与其它智能设备能够互相交换信息，形成一个整体，从而集中控制。大多数的PLC都会配备有RS-232的接口和一些其它的通信协议的接口。PLC一般采用多点接口的数据通信，或者以太网来说实现联网。2.3PLC工作原理PLC运行一般有三个阶段：输入数据读取、用户程序执行、程序输出。三个阶段被称为一个扫描周期。在第一个阶段也就是读取阶段，PLC控制器会识别并且读取输入的信息、状态，然后将读取到的信息识别再存入相应的存储地址之后，控制器识别分析到了所要执行的命令，开始对其它工作器件进行控制使得系统开始正常工作，前面的执行过程中不管控制器内的数据是否会发生变化或者状态是否会变化，1/0映象区中的一些单元格就是其所对应的单元格是不会随之再产生变化的。那么我们输入的若是脉冲信号的话，那这个脉冲信号就必须使得其宽度不低于控制器的一个扫描周期，这样才能保证不管在什么情况或环境中，用户输入的也就是控制器所得到的信息或者说变量都会被控制器分析读取。在读取信息变量之后，控制器返还给各个器件信息，PLC控制器会按照一种特定的读取并开始分析最终得出结果，PLC会根据之前所收集到的信息得出的结果调整对应存储器中的相应的一些信号变量，然后再刷新当前的工作状态也就是现阶段需要程序或者命令执行下去，其中也包括了一些特殊的命令。而在控制系统执行得到的命令时有些数据却不会发生变化就如输入口的存储区内的数据不会因此而发生改变，而其中可能会发生改变的是除此区域之外的数据和一些状态，就比如随机存储器中的数据会受到影响发生变化，因为是临时存储区域的原因，其中数据和状态发生改变也是我们需要令其发生的结果。否则无法使得后续命令的执行也无法变通的改变命令。最后的一个步骤阶段就是输出了，所有的控制系统不管是不是PLC控制系统都需要在最后得到结果也就是命令的输出，不然前面的步骤毫无意义，由控制器的核心中央处理器发出命令使得所有输出电路开始工作一路传递并在外部得到结果，此时输出阶段完成，命令结束。同样的梯形图排列顺序不同所执行的命令也是不同的。2.4PLC的特点（1）PLC的通用性和其灵活性都是同类控制系统中的佼佼者。因为其PLC的技术已经非常成熟了。一般情况中PLC控制系统连接起来都相当的方便快捷，只需要户用或者设计者在他的相应端口上把你所需要的输入接口与它的接口想连接，就可以直接被使用了，而当你需要换功能时也只是需要在控制器中直接编写你所需要的命令，PLC就可以继续执行了。（2）可靠性高、能适应较为恶劣的环境。比对现代工业环境中其他控制系统来说，PLC优点特别突出，这里就不详细介绍了，后面对比中回详细介绍PLC的优点和其与其它控制系统的不同之处。以及我们会选择到PLC作为控制器的原因。可编程逻辑控制器(PLC)，实质上是一种专门用于工业生产控制的计算机，其硬件结构与计算机的内部结构类似。可编程逻辑控制器的内部编程使用面向用户的指令，并且使用数字式或模拟式的输入/输出来控制工业生产过程，使得PLC的操作更加方便灵活。3波轮式洗衣机的控制系统3.1控制系统的构成图3-1控制系统3.2控制系统的对比与选择3.2.1选择PLC的优点与其特点PLC作为现代工业常用的控制系统选择，可靠性非常高，它能适应很多不同的工作环境，对工作环境的要求比较低，适应性强抗干扰能力强，不太会因为工作原因被损坏。使用起来也相对灵活多变，功能也相对较为丰富能够基本满足很多电器需求，PLC采用的模块化结构和基本单元扩展结构等等也使得PLC在使用中更加的灵活。PLC的编程相对于普通计算机来说也更加简单且也具有其功能，它使用多种编程语言如：指令表，梯形图，逻辑图，顺序功能图等等。系统的配置：PLC控制器的产品种类较多选择也就更多，规模也有更加明确的划分，I/O卡件也可以随用户自由灵活的组合，使得用户可以根据不同的需求自由配置。I/O卡件：经过对控制要求的分析,本系统中的输入信号有:启动按钮、停止按钮、自动排水开关、手动排水开关、高水位选择开关、中水位选择开关、低水位选择开关、高水位浮球开关、中水位浮球开关、低水位浮球开关、水排空浮球开关共11个输入控制信号。PLC控制系统的结构也是优越其它控制器的原因之一：为适应工业环境的不同与变化的需求，大多数PLC控制系统是采用的模块化结构，包括PLC的各个组件，如CPU，输入输出接口，电源等等都是采用的模块化结构，由底板和电线连接起来，且可以根据用户的需求自行进行组合，价格比较亲民，性价比较高，安装简单便捷，便于维修适应性强：工业环境多变复杂但是PLC控制系统可以直接投入运行，使用时只需要把现场用到的设备与控制系统相互连接就可以开始使用了，并且控制器中的各个模块都装有故障指示灯方便了用户检测查找控制器故障，又因为其采用的是模块化的结构某一模块发生问题后用户可以通过直接更换其中损坏的模块从而更加快速的继续投入使用。PLC控制器可以实现的功能：顺序控制，逻辑控制，定时控制和计数控制等还可以实现网络通讯与连接。保护措施：①失压保护：失压保护是电动机在断电后可以切断控制电路的供电，以防止恢复供电后无人操作应发事故发生。②过流保护：是令常闭触点的动作来实行保护这就要要求保护器在主回路没有工作和正常状态下工作时令继电器没有动作，在电动机异常或者工作异常时动作，这样保护器就能在各种电路、电机、接口之间适用，没有太多的局限性。①过载保护：在电路中所能通过的安全电流且不会令电线过热的电流量被叫做安全载量，若电路中通过的电流超过了安全载量就容易导致电路过热超过安全温度导致电路燃烧。因此一般会采用热继电器来作为电器的过载保护。在全自动洗衣机控制系统中，PLC主要完成的控制功能如下：第一：控制进水、排水、脱水的洗衣机的动作。第二：控制洗涤的动作。第二：控制洗衣、清洗、脱水、蜂鸣等动作。第三：控制清洗的次数。第四：控制准确转换。第五：控制完成时的信号提示。3.2.2对比单片机选择单片机：（1）价格便宜目前国内单片机的芯片很多只需要几块钱，加上少量外围元件，就可以作为一个控制进行使用。目前随着单片机的不断发展和大力推广，单片机价格也逐年下降。（2）集成度高，体积小单片机因其把很多功能都可以集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，使得其拥有体积小，集成度高的优势与特点（3）控制能力强单片机的指令基本能满足现在工业控制系统所需功能。（4）节能，易生产，方便携带对比完单片机与PLC的控制系统的优点，PLC相对来说学习能力更强，能应对不断的更新迭代，功能相对更加丰富，扩展能力更强，能更好的适应不同工作环境，比较明显一点的不足就是其价格略高于单片。因此较与单片机而言我们还是更倾向于PLC控制系统。采用PLC能克服单片机的缺点，PLC可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，硬件简单，编程简单等；寿命长，可达数万次无故障。3.3PLC控制系统的设计确定（1）控制系统硬件设计示意图：图3-2控制系统硬件设计示意图4波轮式全自动洗衣机硬件选择与设计4.1电机设计与选择首先选择电机要根据家庭用电的负荷和洗衣机的使用方面来决定，单相洗衣机电机，使用电容分相电动机最好：电容电机的启动力矩较大，非常适合洗衣机的(频繁正反转)运行特点。一般选择单向电容运转式电机，既能保证家庭保证家庭电源的限制又能是洗衣机正常的运转。全自动洗衣机的洗衣桶和甩干桶一般直径算比较大，因此我们计算时要考虑到它的偏心率，使用时产生的最大偏心率作为计算的考虑因素，以此满足洗衣机所需的最大动能，因为甩干时所产生的离心率大于洗衣服产生的离心率，我们把甩干所产生的离心率考虑进计算动能。我们选用3.5kg的全自动洗衣机，电动机功率为180W，额定电压为220V，转速为1350r/min，电流为1.7A的YY304-108型号的电动机。4.2传感器的设计与选择4.2.1水位传感器在洗衣机中的水位传感器,会将自己检测到的水位高度的信息传回到控制器中识别并做出判断,而控制器则会将得到的水位信息进行分析，判别比较,最后得出结果和偏差值,最后根据得到水位的结果分析结果得出命令后向开关发出信号也就是向进水阀发出信号指令使洗衣机中的水位达到预定水位保证程序的继续运行。在我们本次所涉及的一些器件中，传感器的作用会相当的关键，可以说缺了它洗衣机根本就没有办法工作没办法进行感应测量等一系列工作，而水位传感器是基于一种常用的物理技术而诞生的，这种技术就是谐振式感应技术，在此技术的诞生与应用下，它被传感器利用到了极致，因为这种传感器具有的有点也是非常突出的，例如重复性好，稳定性很强等等，转换的数据又能简单的被微就算计所接受，因此水位传感器又被叫做谐振式的传感器出现在了我们本次设计中。4.2.2浑浊度传感器对于浑浊度传感器的选择根据目前市场用得比较多的就是红外线传感器，我们在对本次设计与市场选择度调查，成本控制分析、实用性等等因素综合考虑之后选择到了这类型的传感器。而红外线的物理性质相当之丰富当然它可不止就是这么一个叫法还有它性质衍生的其他叫法这里就不一一举例说明了，当然性质还是要提一下就比如可以反射光线使光线发生折射现象等等。因为其物理性质的优越性在很多地方都能得到应用，只要问题能够承载或者说或者产生具备一部分所需要的温度那么都是可以对红外线进行辐射的。因为对于红外线来说，本质上其实是一种光线，是不能够直接接触到然后产生其他反应的这就使得我们所选择的红外线传感器在工作的时候不会与需要被感应的物体产生接触，因此反应就会更快，响应效果就会更好。4.2.3水温传感器当然会有其它传感器，其中也很重要的一种叫做水温传感器的，因为洗衣机在工作是会有机械传动所产生的机械能，那么根据能量守恒定律；来看产生热能就是必然的了，这就是我们需要用到的水温传感器的原因之一。在它的选择上当然也需要考虑一番，最后选择到了热敏电阻来作为本次设计洗衣机的水温传感器。我们不敢是在市场上所能购买的还是能见到的在大致上可以分为两种下面我们就先来简单的介绍一下这两种的基本情况：第一种的热敏电阻。从名字上可以看出它是一种阻值很大的电阻，能够通过自身阻值的变化来感应洗衣机中电流并且使得电流发生改变从而使得洗衣机内部的工作进行调解，带动以及内部温度的变化使洗衣机能够正常工作。而第二种常用的热敏电阻，本质上来说它的材质是没有什么变化的，只是在工作方式上会有一些不同，很特别的一点就是它能为洗衣机的发动机提供一个相对稳定的信号值也就是模拟量的信号，其主要的作用也是调节温度的变化使洗衣机内部的法定及能够清晰的接收到内部产生的温度高低也就是此传感器所带给洗衣机的信号的多好，模拟信号量的多少。那么也就能说明水温是传感器对于洗衣机的重要性以及所起到的作用。并且洗衣机中的多种传感器相互派和，互相促进彼此工作的进行，因为其洗衣机中的水位传感器工作时能够感受到洗衣机中水量的变化，也就是对洗衣机中的水位进行监测，还对比了洗衣机中的实际进水量，此时水位的高低与事先设置的水位的高低是否一致，再利用控制器所得到反馈的信息对洗衣机中的水位进行调整，使得内部水位能满足工作的所需，然后进行下面工作，由我们选择的水温传感器来对内部的温度做出监测同事也会反馈到控制系统中，使得各项几件配合工作，直至达到了预先的设定值，若是内部温度超高或者已经达到了工作正常温度，水温传感器也能够监测到并且及时反馈给控制系统更加能够防止因为其内部温度过高而发生的意外。4.2.4衣服质感的传感器因为需要防止衣服在洗涤甩干时被损坏，我们需要用到能够分辨衣物触感的传感器。而能够分辨衣物的传感器在传感器中还是比较常见，因为其可以通过本身具有的性质对衣服进行不同方面的感知从而分析出控制器所需要得到的信息，在本次设计中我们首先选择应变式传感器，此传感器其本质也是通过自身阻值改变系统中的电流或者改变电压使之得到不同的信息，其他方面也可以是衣服的变形，和衣服的重量，衣服的一系列性质得到控制器所需要的信息。因此我们选择到电阻式传感器用于检测衣物质感。与普通的控制系统一样，洗衣机的自动控制系统的性能在很大程度取决于传感器的一致性和稳定性。4.3可编程逻辑控制器4.3.1可编程逻辑控制器计算与选择考虑到输入量与输出量进行计算后，增加百分之二十的备用量，最后输入点数和输出点数各为8，因此我们这里选择FP0-C16型可编程控制器，输入输出量各为8，I/O扩展模块扩展量为16.4.3.2I/O分配表表4-1I/O分配表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输入X0X1X2X3X4X5输出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC输出报警器进水控制阀正转高速洗涤正转低速洗涤反转高速洗涤反转低速洗涤排水控制阀脱水因为其模块达到设计所需，我们I/O分配直接采用自动分配方式，模块上的输入输出端子依次对应X0-X15,Y0-Y15.4.3.3模块功能CPU模块在我们的设计中选用的是来自三菱公司的产品，FX2N-48MR-001模块，它可以是控制系统的指令正常工作运行，并且该模块自带16个数字输出和输入点，能够满足我们本次设计所需，不需要再另外添加模块。4.3.4接线图图4-2接线图4.4按钮键位的设置（1）电源开关电源开关是控制洗衣机开关电源的按钮（2）启动暂停开关启动暂停开关是要洗衣机开始运行时所需按下的开关，而中途若需使之停止工作则再次按下此开关。（3）水位按钮此按钮是在默认洗涤的水位下可自行控制水位的一个按钮，给用户用来设置所需水位。（4）脱水按钮此按钮也是给用户自行设计的一个按钮，用户可以直接将衣服进行脱水甩干。（5）洗涤按钮理论上来说全自动洗衣机的所有命令均是设定好的，命令一体化，但是也可以单独进行其中命令中的任何一项，按下洗涤按钮后，洗衣机开始工作之进行洗涤过程。电源电路可将220V的交流电转化为单片机等电路所需的5V电压,达到变压稳压目的。电源电路由变压电路、电压变化检测电路、过零检测电路构成。4.5剩下部分硬件（1）洗涤桶洗涤桶又被叫做脱水桶或者内桶，就是洗衣机内部的那一个大桶，被用来装需要洗涤的脏衣物，也作为脱水桶甩干桶。（2）排水软管排水软管顾名思义就是洗衣机用来进行排水使用的，一般在洗衣机后方。（3）安全盖安全盖也就是洗衣机上方打开的那一个大盖子，需要打开后才能将衣物放入，我们一般使用折叠的上盖，开关，放衣物，到洗衣粉都会比较方便。（4）平衡圈平衡圈一般安装在洗涤桶上方用作固定（5）波轮波轮是洗衣机产生机械动能的重要部件，目前市场上大多数采用的是新型的大波轮，它是被螺丝钉固定在波轮带上的，用作带动洗衣机的转动。（6）带轮洗衣机点的带轮是实现洗衣机转矩与其转速之间传递的重要配件之一，带轮的形状不会是统一的它会根据传动带的形状相应的做出改变，形状成凹槽梯形状，并且是固定在电动机或者传动带上的。（7）传动带在波轮洗衣机中它的动能来自于电动机，而动能的传递则是需要中间的介质的，传动带就在其中充当了这一角色，在洗衣机中穿当代分别连接了电动机和洗衣机中的离合器的带轮，它们之间就通过这一枢纽实现动能的传递。并且传动带也是形状不定的，它跟带轮之间根据彼此相应的做出调整。（8）洗衣机外箱洗衣机的外箱，也就是它最外层的那个大箱体包裹住了洗衣机所有的内部结构，形状当然也是不同的，它不仅要考虑对内部硬件的包容性还有部分客户对外观的要求，至少不能太丑。（9）内桶过滤网内桶过滤网是用来过滤一些颗粒脏污，污渍等等。5波轮式全自动洗衣机软件设计与程序5.1洗衣机运行基本流程与原理洗衣机的工作大体由进水，洗涤，出水，甩干报警这五个大的过程。在波轮式全自动洗衣机中这四个步骤被柔和在一起连续工作，到工作结束。进水、洗涤、排水和脱水是通过高低水位传感器、进水电磁阀、排水电磁阀与控制程序配合着才产生的动作,从而实现自动控制。全自动洗衣正常的工作流程：首先打开电源，用户根据衣物的多少进行水位的选择，并有相应信号灯指示。再按下启动按钮，开始注水洗涤衣物。当洗衣机看是正常工作时最先开始得到中央处理器反馈的时水位传感器，因为其需要收集每时刻水位的变化值是否达到了设定的状态并将自身所得到的信息返还给中央处理器告诉其=此时水位的信息，而返回的信息直接被送到控制系统中的中枢，再由控制系统对水位传感器所给的信息进行当前状态的分析确认，再下达程序命令，令其它器件开始工作配合控制系统开始进水。在整个过程中，PLC需要同时完成两个检测功能：一个是检测进水是否到了需要的水位即进水是否完成。洗衣机进水程序开始执行之后，因为其控制器发出的命令其它器件也会开始配合工作，首先就是我们刚才提到的水位传感器，不管在进水开始还是过程中她都会起很关键的作用帮助控制器采集此时洗衣机内水位的变化与高度，返回这类信息给控制系统之后再由系统判定是否达到预先设定好的水位高度，再发出命令是否需要继续进水或者停止进水转入下一个程序，此时若进水程序执行完毕后就会进入到下一个洗涤程序。而洗涤程序开始执行后，也是由控制器发出命令，各个器件相互配合，使得洗衣机执行程序流程图中的命令正转反转进行洗涤，洗衣机的洗涤系统是设定的小循环与大循环共同组成的，时间也有严格的设定，比如正转多少反转多少，在整个洗涤循环执行完毕后洗衣机开始进入排水程序，由排水阀得到指令开始通过排水软管排水，同时洗衣机中的水位传感器也会配合工作返回水位下降情况，是否排完，再由控制系统决定执行下一个命令。下一个程序就是脱水程序了脱水程序是跟甩干程序绑定的。再这些程序停止完成后，可以进行手动的排水和脱水工作。根据水位传感器返回的信息，水位已经下降完毕后洗衣机进入托说甩干程序，执行完脱水程序后，洗衣机发出报警。最后洗衣机工作结束，程序停止。软件设计是该控制系统的核心。5.2PLC控制系统需要达到的预期与值波轮式全自动洗衣机的PLC控制系统需要满足洗衣机的正常运行和中断停止。这两种方式并且必须同时满足。传统洗衣机洗涤模式相对固定，可控性差。5.2.1正常工作①PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。②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。③洗衣服时正转25秒后，停止两秒，然后开始反转，反转25秒后同样停止2秒，④以第三点为循环，一共循环所设计的循环次数，并且达到设定时间，之后开始进入排水指令，从开始排水一直到系统反馈水排空后，继续排水30秒。⑤三四进行完之后，再次进入循环，开始进水，从②③④开始继续运行，循环达到设定次数与时间后结束。⑥最后工作运行完成后，洗衣完成，洗衣机发出警报3秒，洗衣机停止工作，程序结束。5.2.2中断停止①满足当正常系统指令运行时，被按下停止指令后，洗衣机工作必须结束，正常工作状态暂停，也就是停止进水脱水甩干等步骤与指令。②在按下继续按钮之后，系统再次发出指令，从中断前进行到的步骤开始继续运行，并且不发生改变，保证正常工作状态。③因其为全自动洗衣机，正常工作步骤是一体的，因此我们需要设计手动切换，可以直接进行洗涤，甩干等任意程序指令工作，并能保证洗衣机正常运转。根据上述对于全自动洗衣机的要求，PLC对全自动洗衣机的模拟程序分为两种情况：第一种是洗衣机正常运行。在这种情况下，全自动洗衣机顺利完成洗涤任务。第二种是受到外界干预的情况，洗衣机或完成洗涤任务，或停止洗涤。【7】5.3全自动洗衣机控制系统的程序设计5.3.1梯形图设计（1）数字量输入部分：在本次设计的控制系统中存在启动按钮，高低中三挡的水位开关按钮，停止按钮，排水，甩干等按钮，做到既可以自动控制运行也可以手动控制。表5-1数字量表地址外设X1启动按钮X2停止按钮X3水位开关(低)X4水位开关(中)X5水位开关(高)X6手动排水X7自动排水X10水位浮球(高)X11水位浮球(中)X12水位浮球(低)（2）数字量输入部分：在我们所设计的洗衣机控制系统中也包括洗衣机的软硬件输出的部分，比如控制洗衣机出水的电磁阀还有相反进水的电磁阀两种，和已经选好型号的电动机，甩干桶，报警装置等。因为全自动洗衣机的转动在我们的设定中是两种旋转又先后顺序的进行，那么就还需要加入继电器这个器件。输出地址对应的外围设备：Y000进水电磁阀Y001排水电磁阀Y002洗涤电机正转继电器Y003洗涤电机反转继电器Y004脱水桶全自动洗衣机梯形图程序部分：图5-1图5-25.3.2洗衣机的外围接线图结语自动洗衣机控制系统的设计，我感觉这个题目或许会很简单。但是当它真正意义上完成的时候，仍然有点困难。之前学习过一些相关的内容，但是再次使用它们的时候哦还是有不少的问题的。就像绘制电气原理图一样，整体结构也有一个完整的概念。如果你想画画，你或许会被一些细节上的问题困扰，例如设计的开关方向，还有如何划分它们所在的区域。在你被这些问题困扰的时候，你可以主动翻书，主动上网查资料，回顾这些陌生有熟悉的事务。我