PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計

PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計,plc,控制,節(jié)制,全自動,洗衣機,系統(tǒng),設計 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院 學生畢業(yè)設計資料裝訂本 題 目： PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計 院 系： 醫(yī)用電氣學院 專業(yè)班級： 機電14302班 學生姓名： 汪興 同組學生： 無 裝訂日期： 2017 年 5 月 19 日 指導教師 審核簽名 答辯組長 審核簽名 答辯委員會主任 審核簽名 院長（副院長） 審核簽名 黃冬來 黃冬來 黃冬來 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院 教務處制 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計總成績評定表 學生姓名 汪 興 專業(yè)班級 機電14302班 總評成績 合 格 課題名稱 PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計 課題性質 □產(chǎn)品設計 □工藝流程 √方案設計 □其他 題目來源 □教師下達 □社會生產(chǎn)實踐 √學生自選 指導教師 姓名 黃冬來 職稱 講師 √校內 □校外 職稱 □校內 □校外 指導教師評閱成績 合 格 指導教師簽名：黃冬來 2017年6月15日 答辯小組評閱成績 合 格 答辯小組組長簽名：黃冬來 2017年6月15日 答辯成績 合 格 答辯小組組長簽名：黃冬來 2017年6月16日 答辯委員會審核意見： 合 格 答辯委員會主任簽字：黃冬來 2017年6月 16日 學生所在院（部）審核意見： 院長（副院長）簽名：劉鋼 綜合成績 合 格 2017年6月 16日 注：1、指導教師評閱成績、答辯小組評閱成績、答辯成績，每項評分均按百分制。 2、學生畢業(yè)設計成績根據(jù)上述三項評分，總評成績=指導教師評閱成績*40%+答辯小組評閱成績*40%+答辯成績*40%，總評成績按五級記分制。 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計評價（一） 指導教師評價用表 畢業(yè)設計評價 評分內容 具體要求 權重 評分 加權分 學習態(tài)度 努力學習，遵守記律，作風嚴謹務實，按期圓滿完成規(guī)定的任務 0．1 8 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值 0．1 6 調研論證 能獨立查閱文獻資料及從事其他形式的調研，能較好地理解課題任務并提出實施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識的能力 0．2 14 綜合能力 能綜合運用所學知識和技能，發(fā)現(xiàn)解決實際問題 0．2 15 質量 論證、分析、設計、計算、結構、建模、實驗正確合理，繪圖（表）符合要求 0．2 15 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準確，文字流暢，符合規(guī)定內容及字數(shù)要求 0．1 4 撰寫質量 結構嚴謹、文字通順、用語符合技術規(guī)范，圖表清楚，字跡工整、書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字數(shù)要求 0．1 6 成績合計 68 指導教師評語 該同學完成了設計的各項任務，同意參加答辯！ 指導教師簽名：黃冬來 2017年5月20日 說明：評分內容、具體要求、權重為參考，具體由專業(yè)教研室根據(jù)專業(yè)特點設計。 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計評價（二） 答辯小組評價及答辯資格審核用表 畢業(yè)設計評價 評分內容 具體要求 權重 評分 加權分 任務量 畢業(yè)設計（論文）任務量飽滿，難度較大 0．2 16 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值 0．1 8 質量 論證、分析、設計、計算、結構、建模、實驗正確合理，繪圖（表）符合要求 0．5 26 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準確，文字流暢，符合規(guī)定內容及字數(shù)要求 0．1 7 撰寫質量 結構嚴謹、文字通順、用語符合技術規(guī)范，圖表清楚，字跡工整、書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字數(shù)要求 0．1 8 成績合計 65 畢業(yè)設計答辯資格審查 畢業(yè)設計 完成情況 任務書 √ 有 □ 無 開題報告 √有 □ 無 設計說明書 √完成 □ 未完成 字數(shù) 設計作品 √完成 □未完成 答辯資格審查結論：（說明是否可進行答辯，并根據(jù)學生畢業(yè)設計質量說明可答辯的依據(jù)）： 該同學的各項設計任務基本完成，資料準備充分，同意參加答辯??！ 答辯小組成員簽名： 黃冬來 、 劉衛(wèi)紅 、 李新平 、 組長簽名： 黃冬來 2017年5月20日 說明：評分內容、具體要求、權重為參考，具體由專業(yè)教研室根據(jù)專業(yè)特點和教育廳有關評價指標設計。 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計評價（三） 答辯小組答辯評價用表 畢業(yè)設計答辯評分 評分內容 具體要求 權重 評分 加權分 自述總結 思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，分析歸納合理 0．3 21 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值 0．1 8 答辯 能夠正確回答所提出的問題，基本概念清楚，有理論根據(jù) 0．5 28 資料 資料齊全，符合《畢業(yè)設計（論文）基本規(guī)范要求》 0．1 8 成績合計 65 答辯記錄 答辯地點 實訓樓405 答辯日期 2017.5.25 記錄內容：1、闡述畢業(yè)論文要點 　 2、提問與回答內容 1.全自動洗衣機的控制技術要求有哪些？ 2.如何實現(xiàn)洗衣機的模式控制？ 記錄人簽名： 2017年5月25日 答辯結論 合 格 答辯委員會（小組）成員簽名 姓名 職稱 姓名 職稱 姓名 職稱 黃冬來 講師 劉衛(wèi)紅 講師 李新平 副教授 說明：評分內容、具體要求、權重為參考，具體由專業(yè)教研室根據(jù)專業(yè)特點和教育廳有關評價指標設計。 5 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計任務書 院 系： 醫(yī)用電氣學院 專 業(yè)： 機電一體化技術 班 級： 機電14302班 學生姓名： 汪 興 同組學生： 無 指導老師： 黃冬來 下發(fā)日期: 2017 年 3 月 12 日 畢業(yè)設計課題方向：自動化技術 題目： PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計 完成日期：2017年5月23日 一、題目來源： 隨著社會的發(fā)展，手工勞動正在被機器所取代，因為它們的勞動效益比手工勞動更快、更好、更方便等，給人們的生活帶來了便捷。例如銀行的機器人向導、家用的自動清潔機器等等都是機器取代手工勞動的表現(xiàn)，所以本次以PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計為研究目標，利用PLC作為全自動洗衣機的控制板塊為核心，研制出一款能夠完全自動化把衣物能清洗干凈的洗衣機。在本次設計中利用PLC的程序簡單、可靠性高、靈敏度大、適應能力強等特點，完全讓其在大城市充滿電磁干擾的環(huán)境下實現(xiàn)自動化控制包括洗衣機的進水、排水、脫水、洗凈、報警提示、電機的正反轉等，除此之外還能分步進行，可以通過控制器來選擇單步脫水、排水等，還可以選擇本次洗衣的模式（強洗、弱洗等）。本次主要針對以上問題進行深入研究，希望能研制出一個可高實用的全自動洗衣機。 二、設計要求：（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求、作品要求） 原始數(shù)據(jù)：S7-200系列PLC222型，共有8個數(shù)字量輸入，11個數(shù)字量輸出，共需19個I/O分配點。電機在強洗時正反轉個轉8s，中途停止2s，弱洗時正反轉個轉2s，中途停止5s脫水均為30s。每次循環(huán)采取3次一洗二清模式。此次選用Y132M-4型異步電動機，相關參數(shù)為：額定功率為7.5KW、額定電流為：15.4A、額定電壓為220V、額定轉速為1440r/min、功率因素為0.85、效率為87%。 技術要求：在本次的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計中，電機的正反轉，洗滌過程，排水，進水，脫水與判斷衣物是否洗凈等均用控制系統(tǒng)自發(fā)的進行控制，所以一個好的控制系統(tǒng)是至關必要的，本次以S7-200系列的PLC作為其核心系統(tǒng)便是最好的選擇，本次設計通過制定控制的基本方案與步驟，對需要的軟硬件進行合理的選擇搭配，制定系統(tǒng)工作流程圖，編寫梯形圖等方式讓一個由PLC做控制中心的洗衣機在人們面前顯示出來。 工作要求：時代是發(fā)展的，洗衣機的自動化已成趨勢，本次設計希望能在未來的時間里進行實踐，讓人們能夠更好的體會到用PLC控制全自動洗衣機的優(yōu)越性能。 作品要求：本次針對如今社會中普通洗衣機的不穩(wěn)定，不可靠，質量差等問題，進而采用PLC作為控制系統(tǒng)的來寫一篇有關于用PLC控制洗衣機的電機轉動、進排水或脫水、洗滌模式的選擇、判斷衣物是否洗凈等全自動化的設計。 三、個人重點： 本次的全自動洗衣機以PLC控制系統(tǒng)為核心，本次將重點介紹PLC是如何對洗衣機的各個部件與程序系統(tǒng)進行控制與管理的，同時對于一些零部件的分析與維護，以及一些洗衣機的維護保養(yǎng)常識等進行設計與探討。 四、各階段時間安排，應完成的工作量： 序號 各階段工作內容 起訖日期 備 注 1 研究選題 2016年12月25日到3月7日 2 調查研究 2017年3月8日到3月23日 3 開題報告 2017年3月24日到4月23日 4 整理資料，前期檢查，完成第1次初稿 2017年4月24號到5月3日 5 指導老師檢查，完成第2次初稿 2017年5月3日到5月17日 6 論文定稿，上交 2017年5月18日到5月23日 7 完成答辯 2017年5月25日 五、應閱讀的基本文獻目錄： [1] 陶權，韋瑞錄.PLC控制系統(tǒng)設計、安裝與調試.北京：北京理工大學出版社，2011. [2] 廖常初.PLC編程及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2007. [3] 孫海維，可編程控制器應用.北京：中央廣播電視大學出版社，2006. [4] 徐國林.PLC應用技術.北京：機械工業(yè)出版社，2011. [5] 吳俊忠，黃永紅.可編程控制器原理及應用.北京:機械工業(yè)出版社，2004. [6] 西門子公司.SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊.2002. 指導教師簽字： 黃冬來 2017年3月30日 教研室主任簽字： 黃冬來 2017年4月15 日 院長（副院長）簽字： 年 月 日 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計開題報告 題 目： PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計 院 系： 醫(yī)用電氣學院 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 機電14302班 學生姓名： 汪 興 學 號： 201403020219 同組學生： 無 指導老師： 黃冬來 下發(fā)日期: 2017 年 3 月 25 日 一、選題的依據(jù)及意義 隨著社會的發(fā)展，手工勞動正在被機器所取代。實踐證明，機械效率帶來的作用已是遠遠超過了手工勞動的成果。本次針對全自動洗衣機以PLC作為全自動洗衣機的控制核心，讓洗衣機完全的實現(xiàn)自動化為研究目標。課題研究采用S7—200系列PLC，此系列具有結構緊湊、模塊化性能出眾、可擴展性強、指令集豐富等特點，能有效可靠的做出最佳方案，達到真正意義上的自動化。在本次設計中利用PLC程序簡單、可靠性高、靈敏度大、適應能力強等特點，完全讓其自動控制包括洗衣機的進水、排水、脫水、洗凈、報警提示、電機的正反轉等控制，除此之外還能分步進行，可以通過控制器來選擇單步脫水、排水等，還可以選擇本次洗衣的模式強洗、弱洗等。本次的設計適應了現(xiàn)代社會發(fā)展的需求，想必未來必有一席之地。 二、國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述） 洗衣機的發(fā)明源于第一次工業(yè)革命。 19世紀70年代，一種木制式手搖洗衣機由一位名叫比爾·布萊克斯的美國人創(chuàng)造而出，這種洗衣機的主件是一個圓通，桶內裝有一根帶有漿狀的木制葉片直軸。直軸通過搖動與其相連的手柄轉動。它的出現(xiàn)使“手洗時代”受到了激烈的挑戰(zhàn)。 19世紀80年代，蒸汽洗衣機又在美國出現(xiàn)，蒸汽的動力開始取代人力。之后不久，水力便又取代了蒸汽動力，內燃洗衣機也相繼出現(xiàn)。 20世紀初期，世界上第一臺電力驅動洗衣機在美國實驗成功，這次的成功標志著人類家務勞動自動化的開始。 20世紀20年代初期，電動洗衣機以一種全新的洗衣方式——攪拌式出現(xiàn)在人類的視野中。很快美國瑪依塔格公司開始生產(chǎn)攪拌式洗衣機。 在20世紀70年代后期，全自動洗衣機的出現(xiàn)讓人耳目一新，它采用微電腦控制，其使用的結果讓消費者非常滿意。 20世紀90年代，由于電動機調速技術的提高，洗衣機實現(xiàn)了范圍較寬的轉速與調節(jié)，許多新水流式洗衣機隨之誕生。 隨著洗衣機的使用經(jīng)驗不斷積累，如今的全自動洗衣機大致以滾筒式與波輪式為主，但均向著智能化靠近，而本次研究用PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計便是與時俱進響應了當今社會的號令。 全自動洗衣機憑借著其特點：自動完成洗滌、漂洗和脫水的轉換，整個清洗衣物的過程完全自動化不許人工操作。這類洗衣機均采用套筒式結構，其進水、排水都采用電磁閥處理，其控制由控制器按人們預先設計好的程序工作，程序不斷發(fā)出指令驅動各個執(zhí)行部件動作，直至洗衣過程完成。 全自動洗衣機從結構上分有攪拌式、波輪式和滾筒式。目前，國內銷售大都為滾筒式和波輪式，供應最多的是波輪式洗衣機。波輪式洗衣機比滾筒式洗衣更加干凈，但對衣物的磨損卻相對要高，隨著人們生活水平的提高，毛料，絲綢，羊毛等衣物大量走進普通家庭，滾筒式洗衣機的產(chǎn)量也得到了增長，它最大的優(yōu)點是磨損率小，但洗凈率比波輪式低，價格高。本次設計以洗衣干凈度為準，所以本次設計為波輪式洗衣機。 洗衣機產(chǎn)品按類型可分為普通型、半自動型與全自動型三類。半自動型洗衣機與普通型洗衣機均需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水等全過程；而全自動洗衣機在整個洗滌、甩干、排水等過程中，無需人為操作和監(jiān)控。 三、本課題研究內容 本次全自動洗衣機以西門子S7—200系列PLC為控制系統(tǒng)為中心，完全采用PLC控制電機的正反轉、洗衣機的進水、排水、脫水、洗凈 以及各種洗滌模式等進行深入研究。并對其制定系統(tǒng)控制的基本方案與步驟；對需要的軟硬件進行合理的選擇搭配；制定系統(tǒng)工作流程圖；編寫梯形圖并在編程裝置上進行演示。以次來做出一個完整的、可靠性搞得、適應能力強的全自動洗衣機的系統(tǒng)設計方案。洗衣機的發(fā)展、結構及控制要求。對常用零部件的故障與解決辦法進行說明。制系統(tǒng)設計。包括硬件設計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件的設計與編程方法。 四、本課題研究方法 （1）通過文獻收集，查閱、分析相關文獻，獲取理論知識。 （2）在收集的文獻的基礎上對相關問題進行分析、研究。 （3）將取得的資料、觀點分類，整合。 （4）咨詢有關方面專家或企業(yè)相關人員。 （5）抓重點，對本課題研究。 五、研究目標、主要特色（創(chuàng)新）及工作進度 研究目標：本次以PLC控制洗衣機的運行，希望能夠在排水、進水、洗凈、電機正反轉、報警提示等上完全自動化，并且還可以進行單獨的程序操作，如脫水、強洗等。希望能夠利用PLC的特點讓洗衣機更加的適合如今時代的需要。 主要特色：此次以PLC控制全自動洗衣機的核心系統(tǒng)，能夠讓洗衣機完全自動化并且能夠自動判斷洗滌的干凈程度，若清洗不干凈則會自動再次進行清洗衣物，而且還可以選擇性分布操作，如脫水等。 工作進度： 2016年12月25日至3月7日 研究選題 2017年3月8日至3月23日 調查研究 2017年3月24日至4月23日 開題報告 2017年4月24日至5月3日 整理資料，前期檢查，完成第1次初稿 2017年5月3日至5月17日 指導老師檢查，完成第2次初稿 2017年5月18日至5月23日 論文定稿，上交 2017年5月25日 完成答辯 六、主要參考文獻 [1] 陶權，韋瑞錄.PLC控制系統(tǒng)設計、安裝與調試.北京：北京理工大學出版社，2011. [2] 廖常初.PLC編程及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2007. [3] 孫海維，可編程控制器應用.北京：中央廣播電視大學出版社，2006. [4] 徐國林.PLC應用技術.北京：機械工業(yè)出版社，2011. [5] 吳俊忠，黃永紅.可編程控制器原理及應用.北京:機械工業(yè)出版社，2004. [6] 西門子公司.SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊.2002. 畢 業(yè) 設 計 項目說明書 設計題目： PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計 專 業(yè)： 機電一體化技術 班 級： 機電14302班 學 號： 201403020219 設 計 者： 汪 興 指導教師： 黃冬來 完成時間： 2017年5月25日 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術學院醫(yī)電學院 13 目 錄 中文摘要、中文關鍵詞………………………………………………………………1 英文摘要、英文關鍵詞………………………………………………………………2 前 言…………………………………………………………………………………3 第一章 全自動洗衣機研究基本知識 ………………………………………………5 1.1 課題研究背景………………………………………………………………5 1.2 課題研究目的與內容………………………………………………………5 1.3 課題研究意義………………………………………………………………6 第二章 全自動洗衣機的簡介 ………………………………………………………8 2.1 全自動洗衣機的發(fā)展史……………………………………………………8 2.2 洗衣機的結構………………………………………………………………10 2.3 全自動洗衣機的工作原理…………………………………………………11 2.4 全自動洗衣機的控制功能演變與元件選擇………………………………12 第三章 全自動洗衣機的總方案設計 ………………………………………………14 3.1 控制系統(tǒng)流程………………………………………………………………14 3.2 系統(tǒng)設計方案………………………………………………………………14 3.3 洗衣機硬件配置及組成原理………………………………………………15 3.4 部件特征及其故障檢測……………………………………………………18 第四章 全自動洗衣機的PLC系統(tǒng)設 ………………………………………………21 4.1 全自動洗衣機的方案與論證………………………………………………21 4.2 PLC的發(fā)展由來……………………………………………………………21 4.3 PLC選用……………………………………………………………………22 4.4 PLC的編程…………………………………………………………………23 4.5 梯形控制圖…………………………………………………………………24 4.6 洗滌子程序梯形圖…………………………………………………………28 4.7 強洗滌子程序梯形圖………………………………………………………31 4.8 弱洗滌子程序梯形圖………………………………………………………33 4.9 紅外線探測控制圖…………………………………………………………34 第五章 PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)的維護保養(yǎng) …………………………………36 結 論 語……………………………………………………………………………37 參考文獻……………………………………………………………………………38 致 謝……………………………………………………………………………39 PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計 摘 要 在當今社會，全自動洗衣機已經(jīng)融入了人們的生活，但是它的確定也是隨著人們的使用日漸明顯。本次研究選用PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)作為探究目標，利用PLC的優(yōu)勢來解決老式洗衣機的問題。本次對其工作原理做介紹，既洗衣機的工作流程圖和介紹洗衣機的硬件組成原理。通過這些零部件來做出西門子PLC的I/O分配表，PLC接線圖，以及本次的核心系統(tǒng)PLC編程結構。此次研究的全自動洗衣機控制系統(tǒng)是典型的自動化系統(tǒng)，幾乎只需一兩個開關就可實現(xiàn)整個洗衣過程：一洗二漂，并且能夠自我判斷清洗衣物的干凈程度，還可以在控制器中進行強洗、弱洗等的選擇，使洗衣機更加適應人們的需求。所以本次研究的PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計是非常有必要的。 【關鍵詞】：洗衣機；PLC；控制系統(tǒng) 1 1 The design of PLC control system for automatic washing machine Abstract：In today's society, the emergence of washing machine has been integrated into people's lives, the study design of automatic washing machine PLC control system.First of all, it makes a general introduction to the working principle, not only the working flow chart of the washing machine, and the simple introduction of the hardware composition principle of the washing machine.Through a variety of introduced to make the SIEMENS I/O PLC distribution table, PLC wiring diagram, and the focus of this time, PLC control program.The study of the automatic washing machine control system is a point type automation system, almost only one or two switches can be achieved throughout the laundry process: a wash two bleach; also can be strong, weak wash, etc.So the study of the PLC control of automatic washing machine system design is very necessary. 【KEY WORD】:Washing Machine；PLC；Control system 前 言 衣服、褲子等物品是人們生活中的必需品，自古以來便有，但是對于清洗衣物卻是大家都想逃避的勞動，在洗衣機出現(xiàn)以前這項以搓、揉、棒擊、沖刷等動作完成的勞動并不像詩歌中描寫的那樣充滿趣味。先不說清洗衣物的干凈程度，就拿時間來說是也不劃算的，天氣熱的時候身上穿的衣物雖少，但由于炎熱會出許多汗，所以每天都需清洗衣物，人們每天都需要工作，要是每天都花時間去清洗衣物是非常麻煩的，冬天雖然不必每天都去清洗衣物但一旦清洗起來衣物又多又難洗，讓人更加討厭這項家務勞動。 隨著社會的發(fā)展，工業(yè)時代的到來，洗衣機出現(xiàn)了。它的出現(xiàn)讓人們的生活方式更加便捷，衣物清洗的更干凈也更方便。由于洗衣機解決了洗衣服帶來的不適，洗衣機的發(fā)展也因此變得更加迅速。繼半自動洗衣機之后全自動洗衣機問世了，它把洗滌與排水等完全集中在一個缸里，同時實現(xiàn)了洗滌、排水、脫水這一系列全自動化的變動。性能也越來越好，深受廣大消費群眾的喜愛。 洗衣機的發(fā)展迅速，無論是波輪式洗衣機還是滾筒式洗衣機都朝著智能化、洗衣機創(chuàng)造化、水流方式多樣和設計人性化四大特征方向發(fā)展，洗衣機由智能化取代了傳統(tǒng)的工業(yè)控制，洗衣機的工作原理：全自動洗衣機的脫水桶與洗衣桶采用同心式設計，內桶可以自由旋轉，既可以用來清洗衣物還可以馬上脫水。洗衣機的內筒有許多小孔，內桶與外桶通過這些小孔水流相通。洗衣機的進水與排水分別由進水電磁閥與排水電磁閥搭配執(zhí)行。進水時進水電磁閥打開排水電磁閥關閉，水經(jīng)過進水水管進水。排水時，排水電磁閥打開進水電磁閥關閉，水由外桶排出。洗滌時由電動機帶的波輪的正反轉轉動進行洗滌，此時脫水桶不能工作。脫水時，控制器將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶進行旋轉甩干，高水位、中水位、低水位控制開關分別用來檢測高、中水位、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。排水按鈕用來實現(xiàn)手動脫水。 本次采用PLC可編程系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)來實現(xiàn)其自動化控制?？删幊炭刂破魇且杂嬎銠C為核心的通用自動控制裝置，其具有功能強、可靠性大、編程簡單、使用方便、體積小等特點?，F(xiàn)以被廣泛用于工業(yè)控制的各個領域，它以微處理器為核心，編寫的程序可進行定時、算術、邏輯控制及記數(shù)等。PLC可控制編程是數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應運而生，它是運用了可編程序儲存技術，用于在其內部儲存程序，執(zhí)行邏輯控制、定時、計算及順序控制等指令，并且通過數(shù)字或模擬式輸出或輸入，以此來控制各種類型的機械或生產(chǎn)產(chǎn)品。 隨著科學技術的發(fā)展與應用，全自動洗衣機技術日漸成熟，洗衣機將朝著衛(wèi)生化、節(jié)能節(jié)水化、高度智能化以及大容量化和微型化發(fā)展。本次設計主要采用PLC控制技術，用PLC控制全自動洗衣機跟傳統(tǒng)模式下的洗衣機智能化、人性化等相比，最大的優(yōu)點是：外圍電路簡單，時間計算精確以及維護方便等。其可靠性，安全性好，開發(fā)價值高等一系列優(yōu)點。 第一章 全自動洗衣機研究基本知識 1.1 課題研究背景 根據(jù)時代的發(fā)展，社會的進步，當今的天下全自動洗衣機已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的用手或半自動洗衣機清理衣物，為當今快節(jié)奏的生活帶來便利。 本次設計的全自動洗衣機是在控制系統(tǒng)上進行革新。選用PLC作為控制系統(tǒng)具有的周期短，開發(fā)成本低，可直接用于現(xiàn)場控制。PLC控制具有實時性、速度快、信號處理時間短、更能滿足各個領大、中、小型的控制項目。其可靠性高，安裝簡單，適應性強，PLC控制能在高粉塵、高噪音、強電磁干擾與溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因為它是整體模塊，集中了驅動電路、檢測電路和保護電路及通訊功能于一體的，所以在使用中，硬件相對簡單，編程語言也相對簡單，并且測試容易，程序易改，更可以提高控制系統(tǒng)設計的可靠性于靈活性。本次設計操作簡單、使用可靠、維護修理方便為主要設計方向。 隨著洗衣機的使用經(jīng)驗不斷積累，如今的全自動洗衣機大致以滾筒式與波輪式兩種主，本次研究用PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計便是與時俱進響應了當今社會的號令。 1.2 課題研究目的與內容 傳統(tǒng)的洗衣機控制方式是通過繼電器控制，但是繼電器卻因長期磨損和疲勞的工狀態(tài)，變得極易損壞，而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至會容災一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴重的后果。在負荷較大的情況下，繼電器會產(chǎn)生大量的熱與噪音，同時耗電量也急速上升。繼電器控制必須是手工安裝、接線等，如果需要簡單的改動，也需要花費大量的人力、物力去安裝、改動及調試。而由PLC控制的全自動洗衣機就不需要擔心這些問題了 目前，國內外絕大多數(shù)的洗衣機控制方式均采用相互轉換固定時間的方式進行控制，但這種控制方法存在缺陷，會出現(xiàn)問題（清洗不干凈、進水、排水異常等），除此之外，在當今時代，城市中的電磁干擾給洗衣機帶來的干擾日益嚴重，為此設計一款由PLC可控編程控制的全自動洗衣機是非常有必要的，由PLC控制的全自動洗衣機其可靠性、穩(wěn)定性及靈敏度均有非常大的提升，擁有它的洗衣機性能更好并且再也不怕電磁帶來的干擾了。本次主要從PLC編程的控制編程、PLC的選型、機械支撐、傳動系統(tǒng)、洗滌、排水系統(tǒng)等各種硬件進行研究。此次研究以全自動洗衣機的控制系統(tǒng)為重點，要求洗衣機能實現(xiàn)進水、排水、洗滌、脫水、洗凈、報警提示等功能，其采用的控制方法穩(wěn)定可靠、操作簡單?？刂品椒ù_定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的調試周期、設計時間、且要降低成本。 此次課題需要研制出可靠性高、易于操作的全自動洗衣機控制方法，以PLC為控制系統(tǒng)，主要包括電動機正反轉、電磁閥進排水、離合器控制、紅外線探測等。研究的具體內容包括： ① 洗衣機的結構、發(fā)展及控制要求。 ② 常用零部件的故障與解決辦法進行說明。 ③ 制系統(tǒng)設計。包括硬件設計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件的設計與編程方法。 1.3 課題研究意義 本次設計控制部分選用PLC可編程系統(tǒng)代替，以西門子S7-200系列PLC作為洗衣機的核心控制部分，利用對按鈕、電磁閥等輸入輸出點進行控制，讓洗衣機對洗滌衣物完全實現(xiàn)自動化控制。傳統(tǒng)洗衣機采用繼電器控制方式，其優(yōu)點是價格便宜、裝置結構簡單，但是卻極易損壞、耗能大、產(chǎn)生噪音大等。還有一些洗衣機是采用的單片機控制方式，單片機處理速度快、結構簡單、但其可靠性差、適應能力低、其語言是匯編語言與C語言，但這些高級語言與PLC相比難度較大，功能單一，硬件復雜。以上類型的控制系統(tǒng)與PLC相比，其可適應性強、靠性強、運行速度快、耗電量少等都是有所不及的。 為了更好的完善全自動洗衣機的性能與功能，也為了避免單片機控制和傳統(tǒng)控制的一些弊端，本次研究的PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)設計便是最好的解決措施。PLC具有以下優(yōu)點： ① PLC可編程的可靠性高，適應能力強。電氣控制設備優(yōu)良的關鍵是需要一個可靠性強的控制系統(tǒng)。現(xiàn)代的大規(guī)模集成電路技術完全可用PLC系統(tǒng)實現(xiàn)，其生產(chǎn)制造嚴格，內部電路更是采取了先進的抗干擾技術，所以PLC的可靠性是非常高的。 ② PLC可編程的功能完善，配套設施齊全，適應能力強。PLC發(fā)展到今天，其發(fā)展已形成大、中、小等各種規(guī)模，由此可用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。 ③ PLC可編程的編程簡單。其擁有獨特的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)向各種工程設計人員的編程語言（指令表、邏輯功能圖、梯形圖、順序功能圖等），其程序簡潔明了，各類技術人員的傳統(tǒng)習慣均能適合，即使是沒有計算機知識的人員也能掌握，其中的梯形圖與邏輯功能圖形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，與計算機控制容易連接，廣受工程技術人員的熱烈歡迎。 ④ PLC可編程的體積小、質量輕、低耗能。并且由于體積小而極易裝進機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 ⑤ PLC可編程的系統(tǒng)設計與建造工作量小，容易改造。PLC用存儲邏輯代替了接線邏輯，大大減少了控制設備的外部接線數(shù)量，縮短了控制系統(tǒng)的設計和建造的周期，同時也讓維護變得容易起來。最重要的是讓同一設備的程序經(jīng)過改變而產(chǎn)生能夠最適合的程序改變。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)將大大提高工作效率，工作的適應能力也得到了提高。 它的模塊，集中了驅動電路、檢測電路及保護電路等功能。因此才實際運用中的硬件部分會相對的變得簡單，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。它能實現(xiàn)脫機手動工作，聯(lián)機自動就地工作，上機控制的單周期運行方式，自動啟動、自動停機控制方式。 第二章 全自動洗衣機的簡介 2.1 全自動洗衣機的發(fā)展史 如今的社會發(fā)展日新月異，尤其是在工業(yè)革命后，洗衣機變取代了手洗衣物的勞動，給人們的生活帶來了巨大的便捷。 19世紀70年代，一種木制式手搖洗衣機由一位名叫比爾·布萊克斯的美國人創(chuàng)造而出，這種洗衣機的主件是一個圓通，桶內裝有一根帶有漿狀的木制葉片直軸。直軸通過搖動與其相連的手柄轉動。它的出現(xiàn)使“手洗時代”受到了激烈的挑戰(zhàn)。世界上第一臺洗衣機如圖2-1所示。 圖2-1 世界上第一臺洗衣機 19世紀80年代，蒸汽洗衣機又在美國出現(xiàn)，蒸汽動力作為主要動力從而取代了人力。再過不久，水力便又取代了蒸汽動力，再之后內燃洗衣機也相繼出現(xiàn)。 20世紀初期，世界上第一臺電力的驅動洗衣機在美國實驗成功，這次的成功標志著人類家務勞動自動化的開始。 20世紀20年代初期，電動洗衣機以一種全新的洗衣方式——攪拌式出現(xiàn)在人類的視野中。很快美國瑪依塔格公司開始生產(chǎn)攪拌式洗衣機。 在20世紀70年代，擁有全新理念的洗衣機出現(xiàn)了，它采用微電腦控制技術，其使用的結果讓消費者非常滿意。 20世紀90年代，電動機調速技術得到了進步，洗衣機轉速與調節(jié)范圍也得到了增長，許多新水流式洗衣機隨之誕生。 在國內，因為歷史的原因，洗衣機的正式生產(chǎn)從1978年才開始。但由于改革開放的不斷深化，進入80年代的洗衣機非但沒有停止腳步，反而是保持著旺盛的發(fā)展勢頭。在短短的5年時間內產(chǎn)量由400臺飆升至365萬臺，此后全國各地掀起了大規(guī)模的國外先進技術引進浪潮，前后從日本、英國、法國、澳大利亞等40過個國家引進了60多項先進技術。由于技術的引進、吸收與創(chuàng)新，我國洗衣機技術縮短了與發(fā)達國家的差距。如今，我國的洗衣機年產(chǎn)量占世界年產(chǎn)量的1/4，為世界前茅。除了在品種與數(shù)量上滿足國內外市場外，還出口北美、歐洲、東南亞等地，在國際洗衣機市場占有一席之地。 全自動洗衣機能自動完成洗滌、漂洗和脫水的轉換，在放入需要清洗的衣物后，其洗衣過程完全采用自動化控制，不需人為控制直至洗衣完畢。這類洗衣機均采用套筒式結構，其進水、排水都采用電磁閥處理，其控制由控制器按人們預先設計好的程序工作，程序不斷發(fā)出指令驅動各個執(zhí)行部件動作，直至洗衣過程完成。 全自動洗衣機從結構上分有攪拌式、波輪式和滾筒式。目前，國內銷售大都為滾筒式和波輪式，供應最多的是波輪式洗衣機。波輪式洗衣機比滾筒式洗衣更加干凈，但對衣物的磨損卻相對要高，隨著人們生活水平的提高，毛料，絲綢，羊毛等衣物大量走進普通家庭，滾筒式洗衣機的產(chǎn)量也得到了增長，它最大的優(yōu)點是磨損率小，但洗凈率比波輪式低，價格高。本次設計以洗衣干凈度為準，所以本次設計為波輪式洗衣機。 洗衣機產(chǎn)品按類型可分為普通型、半自動型與全自動型三類。半自動型洗衣機與普通型洗衣機均需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水等全過程；而全自動洗衣機在整個洗滌、甩干、排水等過程中，無需人為操作和監(jiān)控。 國內外洗衣機品牌有海爾、小天鵝、榮事達、西門子、松下、LG熊貓等品牌。 國內家電行業(yè)唯一不打價格戰(zhàn)的便是洗衣機，其發(fā)展歷年平穩(wěn)，國產(chǎn)洗衣機無論是在功能上還是質量上均已和世界水平同步。 以下幾種洗衣機將是市場和消費者的最愛： 高度自動化：洗衣機從最初的單通洗衣機到雙桶、套桶洗衣機再到全自動洗衣機?？傊看渭夹g的革新都極大地推動了洗衣機的自動化程度。 節(jié)能健康化：現(xiàn)在洗衣機的節(jié)能健康化備受消費者的關注，而健康型洗衣機更是人們趨之若鶩的首選。 品種多樣化：滾筒式與波輪式等洗衣機均能滿足不同偏好的消費者需求。 大容量和微型化：大容量洗衣機能夠滿足人們清理大件衣物的需求。而微型化洗衣機也備受青睞，如市場上出現(xiàn)的1.5kg、2.5kg不等的海爾小小神童洗衣機，可以滿足少量衣物即時洗禮的需求。 組合化：榮事達集團推出的子母分式洗衣機，其大桶與小桶并列組合滿足了一部分消費者的需求，它的大桶容量可達5.5kg，小桶可達2.5kg，兩桶并列，縮小了較大一部分空間。滿足了不同衣物分開洗、大量衣物同時洗、小件衣物隨時洗的需求。開創(chuàng)了健康洗滌新概念，深受廣大消費群眾的喜愛，組合化的另一個體現(xiàn)就是把洗滌、漂洗、脫水等功能基于一身。 數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)可用可編程控制器完美的控制，運用最廣泛的是在工業(yè)方面的設計，是因為它采用可編程存貯器，其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、定時、順序控制、算術運算以及計數(shù)等操作等指令?？删幮虻拇尜A器通過數(shù)字的、模擬的輸出與輸入，控制各種類型的生產(chǎn)過程或機械?？删幊绦蚩刂破骱推湎嚓P的設備，均易于與各種控制系統(tǒng)形成整體，易于擴充其功能的原則設計。把它應用于洗衣機的控制系統(tǒng)，它可以解決其它控制器不穩(wěn)定、靈敏度差、適應能力弱等缺點，完全融入當今這個跟新快，干擾力大的時代。 全自動洗衣機的出現(xiàn)給人們的生活帶來了便捷。它解決了手工洗衣的缺點，大大節(jié)省了人們寶貴的時間和精力，為如今快節(jié)奏的生活減輕了負擔。 2.2 洗衣機的結構 全自動洗衣機可分為攪拌式、滾筒式與波輪式。根據(jù)我國的產(chǎn)品需求，本次以波輪式為設計載體，利用PLC可編程系統(tǒng)控制全自動洗衣機設計。使洗衣機完全實現(xiàn)全自動化控制，同時也優(yōu)化了之前洗衣機的不足，其大體結構如圖2-2所示： 圖2-2 結構示意圖 2.3 全自動洗衣機的工作原理 全自動洗衣機如今已廣范圍走進了我們的家庭，這個看似簡單，操作方便的日常家電其實也是較復雜的。全自動洗衣機把電學、計算機控制學、力學、機械學等知識大量的綜合在了一起，以此才能是一個完整的全自動洗衣機。下面是對其詳細的介紹。 ① 洗滌脫水系統(tǒng) 洗滌脫水系統(tǒng)由波輪、盛水桶與洗滌桶組成。盛水桶既是外通，主要用于盛洗滌液。盛水桶通過4根吊桿懸掛在洗衣機箱體的鋼制底板上。電動機、離合器、排水閥等部件均裝在桶底下方。洗滌桶又稱為內桶、離心桶或脫水桶，它的主要功能是盛放衣物，并在洗滌時配合波輪完成洗滌功能，而在脫水時便成為離心式脫水桶。波輪是全自動洗衣機對衣物產(chǎn)生機械作用的主要部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪（d=160mm）的渦卷式水流和大波輪（d=300mm）新水流兩類。 ② 排水與進水系統(tǒng) 電磁閥用來執(zhí)行本次全自動洗衣機的進水與排水。洗衣機桶內均裝有水位控制器，主要是為了對水位進行控制。本次采用的是空氣壓力式開關，主要由氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點三個部分組成，以此來監(jiān)視水位的高低。除此之外，電磁閥還分進水電磁閥與排水電磁閥，進水電磁閥為洗衣機上的自動進水開關控制。排水電磁閥由洗衣機上的自動排水裝置控制，同時還能改變離合器的工作狀態(tài)。進水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場的原理，洗衣機電磁閥在進、排水時使用220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場，電磁線圈吸合，自動打開閥門，洗衣機里的水就順著管道流出。斷電后，電磁閥門線圈失電，磁場消失，電磁鐵松開，閥門自動關閉，洗衣機的水就流不出去了。 ③ 電動機及其傳動系統(tǒng) 離合器與電動機組成了全自動洗衣機的傳動系統(tǒng)及動力系統(tǒng)，離合器分為普通離合器和減速離合器兩種。其中，普通離合器常用在小波輪的套筒上，這種洗衣機在洗滌或漂洗時波輪的轉速和脫水時離心桶的轉速一樣，本次采用大波輪新水流套桶洗衣機減速離合器，它在洗滌或漂洗時波輪轉速較慢，而脫水時離心桶轉速較快。電動機同時作為洗滌和脫水的動力源，普遍采用主，副繞組完全對稱的電容式電動機。 2.4 全自動洗衣機的控制功能演變與元件選擇 全自動洗衣機功能齊全，可靠性高，整個洗衣過程完全自動化，既方便又快速。但有的時候一些衣物需要一些特殊的洗法，比如：只要脫水、強洗等。這些只需手動設置一下就可以馬上完成。 當要手動啟動單個指令時需先按下啟動按鈕然后再到控制器上進行相關指令操作，完成指令輸入后再按第二次啟動即可，例如要脫水，這時先摁下啟動按鈕，之后控制器上會顯示如脫水、排水、定時啟動、強洗、水位等指令，選擇脫水指令選擇完成后再摁下啟動按鈕便可完成。請注意，以上操作均是在接通電源并且有電流流過的情況下進行，否則指令無效。 ① 按鈕 按鈕是手動控制的主令電器。主要用來斷開或接通電路，對控制機械與電器設備的運行起命令作用。其工作原理很簡單，對于常開觸頭，按鈕未摁下之前電路是斷開的。對于常閉觸頭，按鈕在摁下后保持斷開，而未摁下之前則一直保持聯(lián)通。常開與常閉正好可以作為洗衣機的啟動與停止按鈕。 ② 位置開關 限位開關就是位置開關，它能將機器信號轉換為電氣信號，是控制運動部件位置或行程的自動控制器。在電氣控制中，位置開關主要用來實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。一類為電磁信號作為輸入動作信號的接近開關；另一類為機械行程直接接觸驅動，以此作為輸入信號的微動開關與行程開關。位置開關是如今常用的小電流主令開關。 ③ 電磁閥 本次電磁控制的設備是電磁閥，用在控制系統(tǒng)中調整介質的速度、流量、方向及其它參數(shù)。電磁閥有許多類型，最常用的是速度調節(jié)閥、安全閥、單向閥、方向控制閥，不同的電磁閥其發(fā)揮的作用各不相同。本次設計中可利用電磁閥來控制洗衣機的進水與排水等動作。 ④ 電動機的選擇 此次選用Y132M-2型異步電動機，相關參數(shù)為：額定功率為7.5KW、額定電流為：15A、額定電壓為220V、額定轉速為2800r/min、功率因素為0.88、效率為86.2%。其頻率與轉速如表2-3所示。 表2-3 頻率與轉速對比表 轉速（r/min） 40 70 600 800 1200 頻率（r/min） 1.33 2.33 20.00 26.68 40.02 第三章 全自動洗衣機的總方案設計 3.1 控制系統(tǒng)流程 本次全自動洗衣機的洗滌動作流程圖概括如圖3-1所示： 圖3-1 全自動洗衣機洗滌流程圖 3.2 系統(tǒng)設計方案 一般情況下，洗衣機的洗滌順序為洗滌、漂洗、排水、洗凈、脫水這5個環(huán)節(jié)，本次以PLC控制全自動洗衣機的洗滌控制，這5個環(huán)節(jié)完全有PLC系統(tǒng)自己控制不需人為干涉，PLC控制的全自動洗衣機系統(tǒng)相當可靠，不會輕易出現(xiàn)故障。 本次設計的全自動洗衣機工作過程如圖3-1所示。其中洗衣的方式（強洗或標準洗）、清理衣物的水位選擇（高水位洗衣、低水位洗衣等）需要人們先在控制器上選好水位指令。當選擇了一種參數(shù)指令后，摁下啟動按鈕，洗衣機就會按照洗衣服的整個過程。 在本次設計中，PLC主要是完成以下功能控制： （1） 檢查功能 ① 檢查洗衣的方式：強洗或弱洗的選擇。 ② 檢查洗衣時的水位：高等水位、中等水位或者低等水位的選擇。 ③ 檢查水位是否已到了需要的水位：水位是否到達高等水位、中等水位或低等水位的完成情況。 ④ 檢查衣物干凈程度：通過紅外線感應技術對水的渾濁程度進行判斷是否需要繼續(xù)清洗。 ⑤ 檢查排水是否已經(jīng)完成。 （2） 控制功能 ① 控制進水、排水、脫水、洗滌、洗凈等洗衣機的動作。 ② 控制洗滌、脫水等時間的長短結果。 ③ 控制洗滌的次數(shù)。 ④ 控制在洗衣機完成一個動作后到下一個動作的準確轉換性。 ⑤ 控制完成洗衣時的信號提示。 ⑥ 控制若接收到衣物清洗不干凈信號時，洗衣機將繼續(xù)清洗。 3.3 洗衣機硬件配置及組成原理 根據(jù)控制流程圖來實現(xiàn)功能。本次系統(tǒng)設計選擇S7-200系列PLC作為全自動洗衣機的控制系統(tǒng)。本次設計中的全自動洗衣機共有9個數(shù)字量輸入，11個數(shù)字量輸出，共需19點I/O，而PLC S7-200系列完全可以勝任。 用來控制全自動洗衣機的開始工作狀態(tài)的按鈕為啟動按鈕，在常態(tài)下，用戶把需要清理的衣物放在洗衣機內，按下啟動按鈕并且在控制器上選好指令后，再按下啟動按鈕，全自動洗衣機便開始洗衣服，并且一直到結束。 停止按鈕的作用主要是用來控制洗衣機在運行中的停止與否。在洗衣服的過程中，當用戶需要立即停止洗衣機時，就可直接摁下這個停止按鈕，此時洗衣機不管與何種狀態(tài)均能停止工作。 高中低水位是指洗衣機在洗衣過程中，洗衣機筒內保持的水位高中低，一旦選了高水位，洗衣機會在水位到達高水位探測裝置之后再開始工作。低中水位亦是同理。 洗衣機洗衣服的模式可設為強洗或標準洗滌，在選擇強洗時，洗衣機會自動按照強洗模式下洗衣服的狀態(tài)進行洗滌。需要注意的是，標準模式與強洗模式必須在使用者剛開始洗衣服之前就得選好。 高中低