毕业论文洗衣机的工作原理与工艺流程.doc

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1、 重庆能源职业学院毕业设计（论文）论文（设计）题目： 洗衣机的工作原理与工艺流程 班 级： 机电设备工程系 姓 名 张海霞 学 号： 20102241023 指导教师：张春娟 时间： 2013 年 5 月 05 日 重庆能源职业学院毕业设计(论文)任务书 机械工程系 系 20102241 班 学生 张海霞 学号 20102241023 毕业设计(论文)课题 洗衣机的 工作远离及工艺流程 毕业设计(论文)工作自 2012 年 11 月 8 日起至 2013 年 5 月 30 日止毕业设计(论文)进行地点： 学生实习单位 课题的背景、意义及培养目标1、毕业论文写作是对学生在校期间专业学习成果的综合

2、性的全面考察。 2、撰写毕业论文有利于培养和提高学生理论研究水平，增强学生分析和解决具体问题的能力。 3、撰写毕业论文有利于培养和提高学生写作及表达能力，有利于计算机应用、英语写作、文献查询等基本技能的训练。4、撰写毕业论文有利于提高学生的阅读能力，加强学生整理、分析、组织相关数据和资料以及制表绘图的能力。5、撰写毕业论文有利于学生树立理论联系实际，实事求是的工作作风，培养踏踏实实的工作态度。设计(论文)的原始数据与资料1. 吴存宏. 浅谈PLC在全自动洗衣机中运用.J家用电器科技，2004。 2余雷声，方宗达等编.电气控制与PLC应用. 北京：机械工业出版社，19963邓则名. 电器与可编程

3、序控制器应用技术. 北京：机械工业出版社，1994. 王春刚. 洗衣机的特点及原理. 北京：农村读物出版社，2002课题的基本要求（含技能技术指标） 1、选题应符合专业要求，中心突出，内容充实，论据充分，论证有力，数据可靠，结构紧凑，层次分明，图表清晰，格式规范，文字流畅，结论正确。 2、参考文献不少于8篇。 3、严格遵守学校、系部毕业论文写作组织纪律。 完成任务后提交的书面材料要求(图纸规格、数量，论文字数等) 1、根据进度按时完成毕业论文初稿、毕业论文正稿的撰写，毕业论文字数40006000字左右。毕业论文等的格式、字体、排版、打印必须严格执行学校教务处的规定。 2、严格按学校毕业论文装订

4、顺序装订毕业论文。 主要参考资料1 吴存宏. 浅谈PLC在全自动洗衣机中运用.J家用电器科技，2004 2 余雷声，方宗达等编.电气控制与PLC应用. 北京：机械工业出版社，19963邓则名. 电器与可编程序控制器应用技术. 北京：机械工业出版社，19984 宋德玉主编. 可编程序控制器原理及应用系统设计技术. 北京：冶金工业出版社，20015 韩服善，张石平. 全自动洗衣机PC控制系统设计 J 家用电器.消费，2002，（06）6 王春刚. 洗衣机的特点及原理. 北京：农村读物出版社，20027 中国家用电器研究所. 家用电器时尚消费，20022003指导教师 张春娟 接受设计(论文)任务日

5、期 2011年11月8日 （注：由指导教师填写） 学生签名： 毕业设计（论文）进度计划表起止日期工作内容完成情况备注2012.3.23日前3.2-4.84.95.65.75.95.105.205.215.306.16.7结合学生的实习情况，确定毕业设计课题方向；学生到企业收集课题相关资料并整理为撰写论文做好准备；学生完成论文初稿；组织学生进行论文的期中检查，找出其中的不足，并给予指导；学生完成论文撰写；学生完成顶岗实习报告撰写；论文评审。指导教师： 年 月 日系： 年 月 日备注：进度计划以周为单位。 重庆能源职业学院毕业设计(论文)成绩表 系 专业 班 评审意见：指导教师对学生 所完成的课题

6、为 的毕业设计(论文)进行的情况，完成情况的意见： 评分：平时成绩（百分制） 论文成绩（百分制） 指导教师 年 月 日 答辩：毕业设计(论文)答辩组对学生 所完成的课题为 的毕业设计(论文)经过答辩,成绩为 毕业设计(论文)答辩组负责人 答辩组成员 年 月 日 总成绩（平时成绩20%+论文成绩30%+答辩成绩50%）： 签字： 年 月 日摘 要洗衣机在人们日常生活中具有非常重要的地位。全自动洗衣机控制系统利用了PLC的特点，对按钮，电磁阀，开关等相关的输入/输出点进行控制，实现了洗衣机的自动化，并实现了对多台洗衣机的控制。洗衣过程中，每遍的洗涤，排水，脱水的时间均可由PLC内计数器控制，因此通

7、过改变计数器参数即可改变时间。设定好的程序时间可以固化作为固定程序使用，也可以根据衣物的质地，数量及脏污的程度实施个性化编程。适当修改固化程序，即可设计出适用于需多洗多甩的牛仔类衣物，或轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通用的标准洗涤程序，体现了现代家电用品的个性。本论文实现了洗衣机由进水、洗涤、排水、脱水、报警到自动停机的循环过程。设计了相应的系统软件，结合相应的硬件系统，并通过PLC仿真系统模拟出全自动洗衣机的运行过程。此项设计对于提高动手能力和理解理论知识都具有积极的促进作用。关键词：PLC；洗衣机；自动；控制器目 录1 绪论- 1 -2 PLC编程简介2.1 PLC的基本概念2.2 PLC的基本

8、结构2.3 PLC的工作原理3自动洗衣机控制系统硬件设计3.1 系统硬件分析3.2 全自动洗衣机的控制系统的运作要求：3.3 控制要求3.4 机型选择和编号分配3.5 输入输出地址及接线4自动洗衣机控制系统软件设计4.1 工艺流程分析4.2 顺序功能图结 论- 1 -参 考 文 献- 2 -致 谢- 3 -1 绪论可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。该设计主要介绍了全自动

9、洗衣机的工作原理、控制系统的PLC的造型和资源的配置、控制系统程序设计与调试、控制系统PLC程序。根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器PLC实现控制，说明了PLC控制的原理方法，特点及控制洗衣机的特色。通过本系统的设计，对三菱的F1系列PLC的特点有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了三菱的F1系列PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化充分表现现代家电用品的个性。在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由以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、脱水程序相对复杂；其次，在设计控制系统硬件时，要有

10、多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护以及欠压保护等等。这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率，无形的增加了维修成本费用。在工业控制系统中广泛应用的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。因此在该设计中采用了PLC来实现全自动洗衣机的工作过程。11 全自动洗衣机的工作原理 洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶

11、壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并

12、翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断：从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小孔流入洗衣桶内。由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。水位开关实际上是一

13、个压力开关。如图2，气室1的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片2受压而胀起，推动顶杆3运动而使触点4改变，从而实现自动通断。 智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。当洗衣桶内衣物的多少和质地不同，而注入水使其达到相同的水位时，其总重量是不同的。利用这一点，通过对洗衣电动机低速转动后的惯性测量，可以判断衣质和衣量。方法是：在洗衣桶内注入一定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转

14、动。此时，电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获得一矩形脉冲系列。通过分析脉冲个数和脉冲宽度。就能得到衣质衣量情况衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。基于PLC的全自动洗衣机设计2 PLC编程简介2.1 PLC的基本概念PLC = Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在

15、工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC的显著特点是能够在恶劣的环境中运行，具有很强的抗干扰能力，可靠性高，便于维护，因此，已在机械、冶金、电子、化工、煤炭和轻工等行业部门中得到了广泛的应用，并取得了显著的社会经济效益。2.2 PLC的基本结构PLC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。A、中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程 器键入的用

16、户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 B、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 C、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。2.3 PLC的工作原理当PLC投入运行后，

17、其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 A、输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷 新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。 B、用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条 梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成

18、的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映像区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。C、输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。3自动洗衣机控制系统硬件设计3.1 系统硬件分析全自动洗衣机的工作过程包括启动、进水、洗涤、排水和脱水等功能。在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行

19、各种判断、比较和选择，再经信息线路反馈给洗衣机各控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。如图31所示，由PLC控制洗衣机各种动作典型的系统控制图：进水阀 水位开关 PLC 电机正反转排水阀图3-1 系统结构图 由图3-1可知，PLC在系统中是处中心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关、进水阀、排水阀和电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；电机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定，而惦记的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。另外由于洗衣机工作过程是顺序过程，所以利用PLC作为洗衣机的控制系统是可行的。 3.2 全自动洗衣机的控制系统

20、的运作要求：波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）上以同一个中心安装的。外桶固定作为盛水桶，内桶可以旋转，作为脱水桶。内桶的四周有许多小孔，使内外桶的水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水阀打开，将水注入外桶，排水时，使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别由高低水位开关进行检测。启动按钮用来启动洗衣机工作。3.3 控制

21、要求 1.按下启动按钮后，进水闸闭合，进水直到高水位闭合后结束 2.首先进行正向洗涤，洗涤15S后暂停 3.暂停3S后，进行反向洗涤，洗涤15S后暂停 4.暂停3S后，完成一次洗涤过程 5.返回进行从正向洗涤的全部动作，连续重复30次后结束 6.开排水闸进行排水 7.排水一直排到低水位，开始进行脱水（同时排水）8.脱水动作10S结束后，又返回进行从进水开始的全部动作连续重复2次（第2，3次为漂洗）9.最后进行洗完报警，报警10S后自动停止3.4 机型选择和编号分配PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机。它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，在通过输出接口去控制各种执

22、行机构动作。它和单片机一样，主要有CPU、存储器、I/O接口模板三部分。它是整体模块形式，因此由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单点。通过对系统结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择三菱FX系列可以完全满足其要求如表3-1所示：表3-1输入/输出设备点的分配输入设备 输入点编号 输出设备 输出点编号 启动开关 x0 进水电磁阀 y0 电机正转控制 y1 高水位开关 x3 电机反转控制 y2 排水电磁阀 y3 低水位开关 x4 脱水电磁离合器 y4 报警蜂鸣器 y5 3.5 输入输出地址及接线 X0启动 进水Y0 正转Y1 X3高水位 反转Y2X4低水位 排水Y3 脱水Y4

23、COM （X） 报警Y5 （Y） COM 图3-2 I/O接线图 4自动洗衣机控制系统软件设计4.1 工艺流程分析 图4-1工艺流程图 图4-2顺序功能图根据前面的编号表和系统结构图分析而得全自动洗衣机的PLC控制系统程序工艺流程图。其如图41所示。由流程图可知，实现自动控制要设置6个计时器和2个计数器T0正转洗涤15S T1暂停3S T2反转洗涤15S T3暂停3S T4脱水10 S T5报警5S C0正反转洗涤30次 C1大循环3次 4.2 顺序功能图 顺序功能图（如图42所示）根据工艺流程图而得出的结果。作为全自动洗衣机控制的。4.3 洗衣机的工艺流程滚筒洗衣机安装工艺明细序号组件工艺名

24、称投入物料物料数量定员工具1控制面板组件安装旋钮旋钮11旋钮轴1旋钮装饰环1旋钮轴限位1控制面板12安装导光柱导光柱11启动暂停按键1按键43安装硅胶硅胶14安装电脑板电脑板11电脑板盒15检测1门组件安装门外框门外框13门玻璃12安装门手把门钩1门钩扭簧1门钩轴1门手把13安装门铰链铰链1气动扳手铰链帽2螺钉6门内框11运输螺栓组件运输螺栓装配运输螺栓11运输垫片1运输橡胶1运输支柱11附件附件袋11封口机孔塞4冷水进水管1排水管挂架1扳手11装说明书附件袋11封口机说明书1安装维护指南1维修服务手册1三包凭证1装箱单1合格证1安装卡11桶装后外桶轴承压装后外桶组件11轴承1轴承12后外桶油

25、封压装油封113后外桶组件上线、装减震器减震器22橡胶锤减震器销2密封条14前外桶装加热器、温度传感器前外桶12加热器1气动扳手温度传感器1加热器支架15放内桶组件、装前外桶组件内桶组件12前外桶组件1密封油脂5克6紧固前后外桶1螺钉72气动扳手7紧固前后外桶2螺钉72气动扳手8装压力管压力管11大力钳螺钉1气动扳手压力管夹19装排水波纹管排水波纹管11气动扳手排水波纹管大管夹110装进水波纹管进水波纹管11大力钳进水波纹管管夹111装门封、紧固门封门封11气动扳手门封内夹箍112装电机、竖起电机11气动扳手螺钉213装皮带轮并紧固皮带轮11气动扳手内六角沉头螺栓114上皮带皮带1115装下平

26、衡块下平衡块11下平衡块螺母3下平衡块螺栓3气动套筒16装线束电机线束11线扎117检查调整11总装取箱体、撕膜箱体组件112箱体组件上线、附条形码条形码11排水管支架33放排水管、固定排水管排水管11排水管扣1排水管架14装吊簧限位、给吊簧涂黄油吊簧限位11吊簧1黄油2克小线扣35落筒内外筒总成12专用吊装工具6装面板架面板架11螺钉2气动扳手7装减震器减震器销21橡胶锤8装排水泵排水泵11气动扳手螺钉2大线扣39装排水波纹管排水波纹管小管夹11平口钳10装排水管、装接地线排水管管夹11平口钳接地螺钉1气动扳手11放洗涤剂盒组件洗涤剂盒组件11进水波纹管管夹1大力钳12放控制面板组件、插电机

27、线控制面板组件1113插加热器、温度传感器、排水泵线、理线线扎2114装前板安装扣、插门锁线前板安装扣21气动扳手螺钉2门锁115取前板组件、撕膜前板组件1116装前板组件1螺钉2117装前板组件2、固定门锁螺钉31气动扳手螺钉218固定控制面板组件螺钉2119整理固定上线线槽11螺钉1气动扳手20安装上平衡块上平衡块螺栓21上平衡块垫片2上平衡块121紧固上平衡块上平衡块螺母21碟型垫片222装电源线、滤波器，滤波器、电源线接线电源线11滤波器11螺钉1气动扳手23装水位开关、插进水阀线水位开关11压力管小管夹1海绵护套24装进水阀进水阀11气动扳手进水中间管2进水中间管夹2螺钉225洗涤剂

28、盒连接进水中间管进水中间管夹21手钳26固定洗涤剂盒螺钉2127装门组件门安装架11门组件1螺钉228安装门封门封外夹箍1129贴铭牌、条形码、检查调整铭牌111包装安装运输螺栓组件1运输螺栓组件21气动扳手2安装运输螺栓组件2运输螺栓组件21气动扳手3吸水14擦洗衣机、装抽屉面板组件抽屉面板组件11抹布5装下盖板、过滤器盖下盖板11螺钉1过滤器盖16放附件附件117贴能效贴能效标贴118装后盖板后盖板11螺钉29贴能效贴能效标贴118放泡沫底座泡沫底座11孔塞19装顶盖组件顶盖组件11螺钉210放说明书组件、粘贴标签说明书组件11警告标贴111套包装袋包装袋1113放包装前后侧条包装前侧条21包装后侧条2泡沫顶盖112扣包装箱包装箱1114封箱胶带1.5m115打包1打包带1条形码116打包2打包带11检测布线接插检查12放偏心负载13进水14安全性能检测15进水阀检测16运转检测17噪音18漏水检测19机械部分检查110外观部分检查111包装前检查