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1、基于PLC控制的全自动洗衣机： ： ： ： ： ： 学生姓名所在院系所学专业所在班级指导教师实习时间13/14学年第二学期PLC应用技术 课程设计任务书指导教师： 班级： 地点：课程设计题目： 基于PLC控制的全自动洗衣机一、 课程设计目的本课程设计的目的在于培养学生运用已学的PLC控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行PLC控制系统设计的初等训练，掌握用PLC进行系统控制设计的原则、设计内容和设计步骤，为从事PLC相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。二、 课程设计内容（包括技术指标）1、控制面板介绍洗衣机的控制面板如上图所示，使用时，按动启动按钮，根据使用者的需求从左到右
2、依次选择工作模块。（1）水位模块的选择是根据自己所洗衣服的重量而定，洗衣机标准洗衣容量为8公斤，衣料重量在2公斤以下采用低水位，2公斤到4公斤之间的采用中水位，4公斤以上采用高水位，超过8公斤，通过重力传感器检测并由指示灯进行报警。（2）物品模块的选择由所洗衣服的种类而定。衣服种类及其所对应的洗涤模式如下：大物：转速400r/min，洗涤时间1h。柔棉：转速600r/min，洗涤时间0.45h。内衣：转速800r/min，洗涤时间0.45h化纤：转速800r/min，洗涤时间1.2h。甩干：转速1200r/min，洗涤时间：0.15h。（3）洗涤模块的选择根据自己的实际需要决定，如果没有特殊需
3、求，系统自动选择顺序模式（洗涤漂洗甩干），如果需要，也可以直接选择甩干模式。（4）显示模块为显示栏，显示当前工作状态下的水温、转速和剩余时间。2、全自动洗程首先启动洗衣机，然后根据衣料的大致重量在水位模块选择水位，接着在物品模块选择所洗物品的种类，最后在洗涤模块中确定运行模式 ，之后便可启动进水。当实际水位到达预定水位时停止进水（暂停5s），开始洗涤。正转洗涤12s，暂停3s后反转洗涤12s，暂停3s后再正转洗涤，如此反复24次（实际次数按照所洗衣物的种类而定）。洗涤结束后，开始排水，当水位下降到低水位时进行脱水（同时排水），脱水时间是3min。第二次加水，当到达预定水位时停止进水，开始漂洗。
4、正转漂洗12s，暂停3s后反转漂洗12s，暂停3s后再正转漂洗（漂洗的次数与洗涤次数相同）。漂洗结束后，开始排水，当水位下降到低水位时进行脱水（同时排水），脱水时间是3min。第三次加水，当到达预定水位时停止进水，开始漂洗。正转漂洗12s，暂停3s后反转漂洗12s，暂停3s后再正转漂洗（漂洗的次数与洗涤次数相同）。漂洗结束后，开始排水，当水位下降到低水位时进行脱水（同时排水），脱水时间是3min。然后报警10 s后结束全过程，自动停机。注：不同衣物通过设定不同反复次数，便可达到所需的洗涤时间。3、 交流电机正反转控制交流电机由变频器来控制转速，转速分为四级：1200r/min，800r/min
5、，600r/min，400r/min。4、半自动洗程（可选择）5、传感器液位传感器：用于检测水位的高低重力传感器：用于检测被洗衣物的重量，防止超过洗衣机的最大容量安全开关联动开关：脱水时打开翻盖，电机停转，保证安全图2.1 全自动洗衣机三、 课程设计原则1、尽可能地满足被控对象的控制要求；2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济；3、保证控制系统安全可靠；4、考虑到被控对象的改进，在选择PLC的I/O数量时，应适当留有余量。四、 课程设计步骤1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务；2、选择和确定用户I/O设备根据传统控制线路，确定出PLC改造所需的各种输入/输出设备，即
6、各种按钮、开关、继电器和接触器等。3、确定系统整体设计方案，选择PLC型号确定系统整体设计方案十分重要，要在全面了解控制要求的基础上确定电气控制方案。根据所选用的电器或元件的类型和数量，计算所需PLC的输入/输出点数，选择合适的点数。由于本设计中只涉及到开关量，因此在选择PLC型号时，只需考虑I/O点数，并有一定的余量（10%15%）选择小型PLC。4、控制系统的硬件设计（1）主电路的设计；（2）确定出输入、输出信号，画出PLC的I/O接线图。5、控制系统的软件设计（1）首先分别设计出全自动洗衣机各部分的控制软件梯形图；（2）整体控制软件梯形图设计。6、联机调试；7、撰写设计说明书。五、 时间
7、安排时间内容备注第16周 周一集中讲解课程设计要求，分配设计题目，明确任务和具体安排3201 8：00-10；00周二调研、查阅资料、给出设计方案周三检查设计方案3201 8：00-10；00周四上级调试周五上机调试第17周 周一上机调试周二上机调试周三上机调试周四写课程设计报告周五答辩六、 基本要求（一） 课程设计报告1. 控制流程图一张（A4）2. 控制系统硬件设计图一张（A4）3. 控制系统软件梯形图一张（A4）4. 设计说明书一份，包括以下内容（1） 写出设计计划和基本步骤；（2） 写出控制要求并画出设计流程图；（3） 画出 I/O 分配表和 I/O 接线图；（4） 画出具体设计的梯形
8、图，并加以注释；（5） 写出调试过程和结果；（6） 写课程设计小结。（二） 成绩评定标准对学生进行全面考核，重点考核设计图纸、说明书质量；独立思考、独立工作能力；综合运用知识的能力；平时的工作态度及表现；答辩情况。 最后按平时表现、报告质量、答辩成绩，其权重分别为0.2、0.4、0.4综合评定成绩，分优、良、中、及、不及格五个等级。七、 任务分配组长谭海燕副组长刘福龙成员任务一任务二任务三任务四任务五查资料总体设计绘图调试报告排版基于PLC控制的全自动洗衣机摘 要随着人们生活水平的不断提高，洗衣机已经作为一件必备实用的家用电器进入了千家万户。人们对洗衣机依赖性的加强也必然要求着洗衣机的各相性能
9、得到同步加强，要求着洗衣机适应各种不同使用环境的能力得到进一步提升。从最初的洗衣机，到今天可以控制洗涤水温、洗涤转速、洗衣干衣一体，洗衣机的功能在不断的提升。直至今日，可编程控制器PLC在我国飞速普及与发展，我们已经可以把PLC与全自动洗衣机联系起来。本文就主要介绍了，基于PLC所设计的全自动洗衣机，本洗衣机具有洗涤、漂洗和甩干功能。详细介绍了设计原理、设计步骤、硬件结构和程序编写。关键字：全自动洗衣机 PLC控制器 PLC编程Abstract：With the continuous improvement of peoples living standard, the washing mac
10、hine as an essential and practical household appliances into the millions of households. People dependent strengthening for the washing machine inevitable requirement for the performance of the washing machine synchronization and strengthen requirements with the washing machine to adapt to the diffe
11、rent capacity of the environment. From the washing machine, to today can control of washing water temperature, wash, laundry drying speed, the function of the washing machine is constantly improve.Until today, programmable controller PLC rapid popularization and development in our country, we have b
12、een able to relate PLC and fully automatic washing machine. This paper mainly introduced, designed based on PLC automatic washing machine, washing machine can wash, rinse and dry function. Introduced the design principle, design steps, the hardware structure and program writing.Keywords： automatic w
13、ashing machine PLC controller PLC programming目 录前言11 关于PLC的全自动洗衣机11.1 全自动洗衣机的结构11.2 全自动洗衣机控制原理21.3 全自动洗衣机主要附属功能41.4 全自动洗衣机的当下市场41.5 全自动洗衣机的发展趋势42 设计方案52.1 控制系统的比较52.2 洗衣机主要指标62.3 检测电路。72.4 电机调速方式选择73 系统硬件设计73.1 控制系统组成（PLC）73.2 传感器83.3 变频器介绍83.4 电动机介绍93.5 进、排水阀门介绍93.6 主电路设计113.7 可编程控制器的外围接线图113.8 硬件实
14、际连接示意图124 系统软件设计124.1 模式介绍124.2 工作方式介绍134.3 PLC分配表135 调试155.1 现场联机155.2 时序图165.3 联机结果166 总结17参考文献17附录20附录（1）硬件图20附录（2）流程图22附录（3）洗衣机模式流程图23附录（4）梯形图24附录（5）元件清单26附录（6）助记符2625前言从1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机开始，洗衣机就在不断的发展，1922年，电动洗衣机迎来一种崭新的洗衣方式搅拌式。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期，以
15、电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备。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。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
16、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。1 关于PLC的全自动洗衣机1.1 全自动洗衣机的结构洗衣机最基本的结构包括塑料圆柱形内筒和具有至少一个排水口的金属制成的滚筒外筒，所述的内筒和外筒相适配，所述的内筒由底座、圆柱内筒和端口环组成，圆柱内筒一端连接底座，另一端连接端口环，所述的圆柱内筒由2个或2个以上的侧壁板和2个或2个以上的凸棱板相互接合构成，所述侧壁板
17、是具有四个轮廓边的圆弧板，其四个轮廓边分别与底座、端口环和凸棱板连接，并设置有连接结构，板上设置有多个脱水通孔，所述凸棱板则是其中部具有凸棱的圆弧板，其四个轮廓边分别与底座、端口环和侧壁板连接，并设置有连接结构，板上设置有多个脱水通孔；侧壁板和凸棱板相互连接组成圆柱内筒时，凸棱板上的凸棱向筒内突起，起提升筋板的作用。我国的洗衣机在结构上主要有波轮式和滚筒式两类，但是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。滚筒式洗衣机有如下特点：磨损低，没有缠绕，机械传动部分简单可靠，寿命
18、长于波轮式洗衣机。自动化程度高，可以自动投放洗衣粉，漂白粉等。图1.1 全自动洗衣机1.2 全自动洗衣机控制原理（1）洗涤漂洗系统。它主要有盛水桶，洗涤桶和波轮组成。盛水桶又称为外桶，主要用来盛放洗涤液，是洗衣机最主要的组成部分。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，在洗涤或漂洗时完成洗涤或漂洗功能，在脱水时便成为离心式的脱水桶。现在市场上的家用全自动洗衣机最常见的容量就是8KG，最大不超过16KG，超重报警，也已经成为一项必要的辅助技术要求。（2）脱水系统即电动机调速脱水和洗涤漂洗其实是在同一地方，不过脱水是的转速和洗涤漂洗时的转速完全不同，在洗衣机发展的过程
19、中，电动机的调速方式经过几个阶段的发展。最开始是洗涤脱水桶分开，通过皮带控制两个缸的转速；之后有了离合器调速，就诞生了单缸完成洗涤脱水洗衣机，离合器调速就不仅仅可以控制洗涤脱水的速度，还可以让洗涤针对不同衣物又有多级速度。但是离合器调速级有限，体积结构大；现在先进的洗衣机大多都用变频调速，不仅调速范围更大，调速级更多，调速更方便快捷而且体积更小，自动化程度更高。下图的变频电机就能实现101600转宽变频调速。图1.2 电磁阀（3）进水排水系统波轮式全自动洗衣机的进排水系统都采用了电磁阀控制。为了对桶内的水位进行检测和控制，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
20、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。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。但是在洗衣机的发展过程中，电磁阀的弊端已经出现，比如洗涤过程停电是，排水电磁阀无
21、法打开排水，所以，现在有加上了手动排水电磁阀，在长时间掉电是，可以手动排水，保证洗衣机清洁。1.3 全自动洗衣机主要附属功能在控制技术不断发展的今天，人们已经不满足洗衣机仅仅具有基本洗涤功能，各式各样的辅助功能一一诞生。进水加温：针对不同的洗涤对象调整不同的进水温度。干衣功能：针对高速、快节奏生活的人，洗完衣服立即干衣成为备受都市人青睐的功能。童锁功能：对于有小孩的家庭，放置小孩无意识触碰导致打乱洗涤节奏是十分必须的。超静音：由于传统洗衣机的噪音比较大，现在又在洗衣机内加入了消音设施。1.4 全自动洗衣机的当下市场全自动洗衣机的市场份额上升在产品类型的构成上,全自动洗衣机的需求在大幅度增加,已
22、经占所有洗衣机年生产量的一半左右。目前城市的需求类型已经基本上以全自动洗衣机为主,而这个需求趋势随着“家电下乡”及农村生活水平的改善将在农村市场逐步扩大。节能节水洗衣机受到重视随着用水紧张、水价看涨,人们对耗水、耗电的洗衣机的钟情指数正在逐步下降,波轮式洗衣机曾有的霸主地位开始动摇。节水环保型滚筒洗衣机正在走向千家万户,渐与国际市场趋于一致。小型智能洗衣机迅速发展最近国内外大的洗衣机公司分别推出了小型智能洗衣机,有的重量仅5公斤,容量1公斤,耗水量20公斤,一次可洗5件衬衫和内衣裤,或其他衣物。主要优点包括:机器体积小,可携带,在露营地也可使用;清洗衣物数量少,比用大型洗衣机省水、省电、经济;
23、可以分类清洗衣物,既可防止带色衣物互相染色,又比较符合卫生要求。1.5 全自动洗衣机的发展趋势（1）高度自动化现在洗衣机越来越高度自动化，只要衣服放入洗衣机，简单的按两个键，就会自动注水，一些先进的电脑控制洗衣机，还能自动的感觉衣物的重量，自动的添加适合的水量和洗涤剂，自动的设置洗涤的时间和洗涤的力度，洗涤完以后自动的漂洗甩干，更有些滚筒洗衣机还会将衣物烘干，整个洗衣的过程完成以后还会用动听的音乐声提醒用户，用户可以在洗衣的过程做其它的事，节省了不少的时间。总之，每一项技术的进步部极大地推动了洗衣过程自动化程度的提高。（2）健康化现代人对健康格外的重视，对洗衣机也提出了更高的要求，有的洗衣机厂
24、家采用纳米内桶，减少污垢附着，有的洗衣机设置有改进型漂洗程序，彻底漂净衣物上残留的洗涤剂，防止对人体的侵害。还有一些洗衣机采用臭氧进行杀菌，达到彻底灭菌的目的。节能：节能也是用户选择洗衣机时考虑的问题，有些洗衣机具有洗涤剂循环利用系统，可以将在外桶到排水泵之间浓度较高的洗涤剂通过循环水流带回外桶内，循环使用可以节约20%的洗涤剂。有的洗衣机采用专利的无孔内桶省水，普通的波轮洗衣机在注水的时候，内桶与外桶之间也有大量的水，洗涤的时候内桶外的水就浪费了，而无孔内桶只有内桶有水，这样可以充分的利用洗衣机内的水，注水的时候比其它洗衣机少使用40%的水量，同时也可以节省洗涤剂和省电。大容量和微型化：现代
25、人居家总希望有宽敞的空间，因此各厂家都推出了超小型或超薄型的洗衣机，比较有代表性的有小鸭的迷你滚筒洗衣机，海尔的小小神童波轮洗衣机，惠尔浦的维纳斯系列上开门立式滚筒洗衣机，西门子的40厘米超薄滚筒洗衣机满足了人们对占地空间的要求。（3）品种多样化从洗涤形式上分波轮式、滚筒式洗衣机，从洗涤容量上自2公斤到7公斤有很多等级，高中低档洗衣机在功能上，还有很多不同，品种多样化的洗衣机满足了不同偏好的消费者的需求。现在已经有厂家开发出了不需要使用洗涤剂的洗衣机，还有的厂家开发出了更迷你的旅行洗衣机，小到可以在出外旅行的时候随身携带，为了更方便的操作有的厂家还开发出了可以远程控制的洗衣机，这么样？是不是看
26、的眼花缭乱，将来的洗衣机会朝着使用更方便、更加节能、更加个性化的方向发展。2 设计方案2.1 控制系统的比较（1）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，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。 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。 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
27、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，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。（2） 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。3）功能单一知识具有使用中所需要的功能。但是，它结构简单，处理速度快。图2.1 plc系统框图2.2 洗衣机主要指标（1）水位设计：根据实际情况，水位分为高中低三档（2）模式设计：根据
28、实际情况，分为洗涤、漂洗和脱水，可以顺序执行，也可以选择单独执行脱水。（3）调速设计：采用变频调速。（4）手动环节：手动停机，手动排水。（5）保护环节：安全开关的联动装置。位于机盖后钩与安全开关触臂之间有联接机构，所述的联接机构位于与控制座 联成一体的滑动槽内，上部挂在机盖后钩的滑动轨道上，下部与安全开关的触臂相接触。（6）电路保护：过电压过电流保护。图2.2 洗衣机显示面板2.3 检测电路。（1）水位检测：用于检测当前模式下水位高低。（2）重力检测：用于防止衣物超重。（3）转速检测：用于检测电机转速是否达标。（4）温度检测：用于检测当前水温是否合适。（5）安全检测：用于防止洗衣机高速运作时意
29、外发生，设置安全开关的联动装置。2.4 电机调速方式选择三相交流电机的调速方式大致分为以下几种：调压调速、调电枢电阻调速、调磁通调速，变频调速。在洗衣机发展过程中，对于速度的调整又有以下几种常见的调速方法：皮带调速、离合器调速、变频调速。在现场，调压调速、调磁通调速都是有一定缺陷的。而皮带调速和离合器调速都是有级调速，能满足的速度需求相对较低，而这两种调速方式对于机械硬件的依赖较高，在有较强干扰时，不能满足电机额定转速的要求，所以自动化程度是欠缺的。但是变频调速通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的，并且变频调速是高效调速，调速是转差率不变，因此无转差损耗，而其他调速方式转差损耗随调
30、速范围扩大而增加。故，我们选择变频调速。3 系统硬件设计3.1 控制系统组成（PLC）PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。基本构成有：电源、中央处理单元(CPU)、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。3.2 传感器水位
31、传感器：用于检测和控制当下工作模式水位高低。当水位达到需求时，传感器发出信号，停止进水。压力传感器：用于检测当前洗涤物品是否超出洗衣机容量。当洗涤衣物重量大于洗衣机容量是，采取报警措施。温度传感器：用于检测当前水温是否适合洗涤，不适合则根据要求加温降温，适合则正常则不影响洗涤进行。编码器：用于检测电机转速，在电压不稳时，检测之后回馈之后调节变频器，使电机达到额定转速。3.3 变频器介绍变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。我们使用的变频
32、器是欧姆龙公司生产的。在操作过程中应当注意以下几点事项：（1）防止电磁波干扰。变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰。因此，柜内仪表和电子系统，应该选用金属外壳，屏蔽变频器对仪表的干扰。所有的元器件均应可靠接地，除此之外，各电气元件、仪器及仪表之间的连线应选用屏蔽控制电缆，且屏蔽层应接地。如果处理不好电磁干扰，往往会使整个系统无法工作，导致控制单元失灵或损坏。 （2）防止输入端过电压。变频器电源输入端往往有过电压保护，但是，如果输入端高电压作用时间长，会使变频器输入端损坏。因此，在实际运用中，要核实变频器的输入电压、单相还是三相和
33、变频器使用额定电压。特别是电源电压极不稳定时要有稳压设备，否则会造成严重后果。（3）接地。变频器正确接地是提高控制系统灵敏度、抑制噪声能力的重要手段，变频器接地端子E(G)接地电阻越小越好，接地导线截面积应不小于2mm2，长度应控制在20m以内。变频器的接地必须与动力设备接地点分开，不能共地。信号输入线的屏蔽层，应接至E(G)上，其另一端绝不能接于地端，否则会引起信号变化波动，使系统振荡不止。变频器与控制柜之间应电气连通，如果实际安装有困难，可利用铜芯导线跨接。在连接过程中，一定要将变频器的接地端与电机的接地端相连。3.4 电动机介绍电动机采用三相异步交流电动机。与单相异步电动机相比，三相异步
34、电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。3.5 进
35、、排水阀门介绍进水阀门：未通电时，电磁线圈无电流通过，动铁芯的橡胶堵头在复位弹簧作用下，将阀门接盘的中心孔封闭。此时注入水经过滤网流入进水腔内，再经由阀门接盘的平面孔流八平衡腔内，平衡腔内的注入水不能外泄。由于注入的自来水有一定的水压，而橡胶皮阀门平衡腔侧的受压面积大于其进水腔的受压面积，使作用于橡胶阀门的内侧压大于外侧压力。因此橡胶阀门在左侧压力的作用下紧紧地压在阀体出水通道右端的阀座上，将出水通道封闭，注入水不能流入内，进水阀门呈关闭状态。接通电源后，电磁线圈有交流电流流过，产生的磁力吸引铁芯和橡胶堵头向右移动，阀门接盘的中心孔被打开，平衡腔内的注入水从中心孔流出。中心孔的面积大于平衡孔的
36、面积。左腔内的注入水从中心孔流出的流量远大于平衡孔流入的流量，使腔内水的压力很快下降，橡胶阀门在右侧压力大于左侧压力的作用下向右鼓起，进水阀门呈开启状态，注入水从进水阀过滤网，经进水腔和出水通道流入盛水桶内，实现对洗衣机进水。到达设定水位后，水位监测元件向微处理器输入水位监测信号，程控器对进水阀停止供电。进水阀闭合，停止进水，与此同时，电动机得到指令运行而进入洗涤程序。排水阀门：洗涤时，电磁阀不得电，衔铁处在被拉出位置，排水阀关闭（不流水），当有放水或兼有甩干程序时，电磁阀端子上得电，瞬间产生巨大的磁力，使衔铁能很快被吸入，并将排水阀门打开，开始排水。排水不仅有电磁阀排水，还设有手动排水阀在掉
37、电是排水。图3.1 智力进水阀3.6 主电路设计图3.2 主电路设计3.7 可编程控制器的外围接线图图3.3 外部接线图洗衣机要实现衣服的洗涤，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。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控制继电器触点开关的通断，实现洗衣机的程序运转。3.8 硬件实际连接示意图图3.4 硬件实际连接示意图4 系统软件设计4.1 模式介绍全自动洗衣机的洗
38、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。排水按钮用来实现手动排水。洗涤
39、过程分为三个阶段，顺序为洗涤，漂洗，脱水。顺序进行具体步骤为：投放洗衣粉（洗衣液）后，开始进行洗涤工作，洗涤循环次数到后，排水，脱水，进水，进入漂洗阶段；漂洗阶段在没有投放洗衣粉（洗衣液）的情况下，重复洗涤，排水，脱水，进水，直到循环结束；然后进入脱水阶段，由变频器调速后，开始脱水，结束后报警，然后完全停机。根据实际需要，也可以直接选择脱水模式，脱水结束后，报警，停机。下面就是工作的详细介绍1）PLC投入运行，系统处于初始状态准备好启动；2）启动时开始进水；3）当水位到达预定水位时停止进水并暂停5s；4）正转12s后暂停；5）暂停3s后开始洗涤反转；6）反转12s后暂停；7）暂停3s后，若正、
40、反转未满24次时，返回从正洗开始的动作；8）若正、反洗涤满24次时则开始排水；9）当水位下降到低水位时开始脱水并继续排水；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3次大循环，洗完报警10s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；4.2 工作方式介绍由于洗涤的衣物不同，洗涤的转速和时间也不尽相同，所以我们提供以下几种衣物的洗涤模式：大物：转速400r/min，洗涤时间1h。 柔棉：转速600r/min，洗涤时间0.45h。 内衣：转速800r/min，洗涤时间0.45h。 化纤：转速800r/min，洗
41、涤时间1.2h。 甩干：转速1200r/min，洗涤时间：0.15h。4.3 PLC分配表表4.1 输入地址分配输入地址对应控制电器电器元件代号0.00 启动按钮SA00.01 停止按钮SA10.02 高水位选择开关SB00.03 中水位选择开关SB10.04 低水位选择开关SB20.05 手动排水按钮SC20.06 手动脱水按钮SC30.07 高水位传感器开关SQ10.09 中水位传感器开关SQ30.10 低水位传感器开关SQ40.11计数器复位开关(小循环)SQ5表4.2 输出地址分配输出地址对应外部设备电器元件代号10.00 进水电磁阀YV110.01 排水电磁阀YV210.02 电机正
42、转接触器KM110.03 电机反转接触器KM210.04电机正转脱水KM1表4.3 定时器分配类别元件设定值作用定时器TIM0005 S进水到位暂停定时器TIM00112 S正转洗涤定时定时器TIM0023 S暂停定时器TIM00312 S反转洗涤定时定时器TIM0043 S暂停定时器TIM005100 S脱水计时定时器TIM0065S报警计时计数器CNT0072次小循环次数计数器CNT0082次大循环次数表4.4 中间继电器分配表元件作用200.00 开始洗衣控制200.01 洗衣机水位与设定水位不一致辅助继电器200.02 洗衣机水位与设定水位一致辅助继电器200.03 停止自动洗衣机辅助
43、继电器200.04 声音提示200.07暂停自锁（TIM002）200.08暂停自锁（TIM004）5 调试5.1 现场联机在所有程序编写完成之后，在试验台进行联机调试，由PLC控制变频器，变频器控制电机电源，再由PLC控制开关从而控制电机运行状况。按照硬件图连接。硬件连接完毕之后，按照段子表连接开关、连接控制端口。图5.1 现场接线图5.2 时序图电机运转时序图图5.2 电机运转时序图5.3 联机结果联机之后，电机按照预定形式运行。图5.3 连接结果显示图6 总结 PLC（可编程控制器）技术是一门实践性很强的专业课，PLC在当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC、各种特
44、殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。经过将近一周的全自动洗衣机PLC课程设计，让我们收获颇丰，不仅熟悉了全自动洗衣机的工作过程，同时了解到了其内部硬件电路的构成、每部分电路的设计等，还熟悉了PLC软件开发环境的使用、各种编程指令的应用等。此次软件编程使用的主要为步进指令。基于以前的课程和这次的自己操作，对PLC有了更加深刻的认识。在为期两周的课程设计中，我们去了实地考察洗衣机的当下市场和现在最主流的技术需求，明白了一件很重要的事情，生活中的很多事情的背后都有很多和我们专业息息相关的知识。在实际设
45、计过程中，发现一个工业成平中，包含的技术，不仅仅是我们平时看到的那些，很多都隐藏在我们没有注意的地方。而在设计的过程中，我们全组合理分配任务，大家积极讨论，充分锻炼了团队合作能力。在此要感谢我的指导老师段老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。参考文献1韩顺杰，吕树清，蔡长青.电气控制技术.北京大学出版社，20062蔡杏山.PLC、变频器入门知识与实践教程.电子工业出版社，20113杨尚威.家用电器.高等教育出版社，20014唐介.电机与拖动.高等教育出版社，20035郑凤翼.图解欧姆龙PLC入门.机械