PLC全自動洗衣機(jī)的可編程控制器設(shè)計資料

1.1全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

1.2 全 自動洗衣機(jī)的工作原理

1.3全自動洗衣機(jī)洗滌衣物的原理

1.4 洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢

2 全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計

3 全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計方案

3.1 PLC的選型

3.2I／O輸入輸出分配

3.3工作流程的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

3.4系統(tǒng)程序設(shè)計

3.4.1進(jìn)水程序段

3.4.2到達(dá)指定水位開始運行、小循環(huán)洗衣程序段

3.4.3正轉(zhuǎn)脫水和大循環(huán)程序段

3.4.4洗滌結(jié)束報警程序段

4總結(jié)

摘要：全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了歐姆龍PLC的特點，對電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點進(jìn)行控制，實現(xiàn)洗衣機(jī)洗衣過程的自動化。充分代表現(xiàn)代家電用品的個性，在全自動洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌，脫水程序是以單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。由于其指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，又有多種電路保護(hù)裝置。這樣增加了硬件復(fù)雜性，有較高的故障率，增加了維修成本費用。而在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的PLC則克服了單片機(jī)的缺點，它是整體模塊集中了驅(qū)動電路，檢查和保護(hù)電路以及通訊互聯(lián)功能。因此用于各種規(guī)模的過夜控制場合。

可編程控制器（PLC）是以計算機(jī)為核心的通用自動化控制，它的功能性強(qiáng)，可靠性高，編程簡單，使用方便，體積小巧，近年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動化主要支柱之一。在現(xiàn)代的社會，全自動洗衣機(jī)進(jìn)入各個家庭，本文介紹了PLC應(yīng)用于全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)，其可改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，簡化結(jié)構(gòu)，有利于減低成本和提高可靠性。

關(guān)鍵詞：全自動洗衣機(jī)；可編程控制器

  洗衣機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)在比較普遍。全自動洗衣機(jī)的實物示意圖如圖所示。

圖1 全自動洗衣機(jī)實物圖

  全自動洗衣機(jī)的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內(nèi)桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水(甩水)用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)1.水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。

全自動洗衣機(jī)由內(nèi)桶、外桶、波盤、電機(jī)、PLC控制器等組成，由PLC作為核心控制器件，通過采集各種開關(guān)(啟動、停止按鈕、水位開關(guān))、傳感器信息，由PLC實現(xiàn)各種判斷、比較、選擇，輸出信號給洗衣機(jī)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如進(jìn)水、排水電磁閥、洗滌電機(jī)等，決定洗衣機(jī)的工作狀態(tài)．即根據(jù)衣物布質(zhì)、布量、洗滌方式等確定各過程的運行時間和轉(zhuǎn)速，從而確定洗衣機(jī)的運轉(zhuǎn)模式。

洗衣機(jī)的洗滌過程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實現(xiàn)洗凈的目的。首先充滿于波輪葉片間的洗滌液，在離心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。這樣，在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉(zhuǎn)，吸入中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。其次，當(dāng)衣物被放進(jìn)洗滌液之后，由于慣性作用運動緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對運動，水流與衣物便發(fā)生相對摩擦，這種水流沖刷力同樣有助于污垢離開衣物。再次由于洗衣涌形狀的不規(guī)則，當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后，其速度和方向都發(fā)生了改變，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做無規(guī)則地運動并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長，衣物相互相摩擦，增大了洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性。

水位開關(guān)實際上是一個壓力開關(guān)。氣室的入口與洗衣桶中的貯氣室相聯(lián)接。當(dāng)水注入洗衣桶后，貯氣室口很快被封閉，隨水位上升，貯氣室的水位也上升，被封閉的空氣壓強(qiáng)亦增大，水位開關(guān)中的波紋膜片2受壓而脹起，推動頂桿3運動而使觸點4改變，從而實現(xiàn)自動通斷。

衣物的臟污程度是通過水的透明度來判斷的。在洗衣桶的排水口處加一紅外光電傳感器，使紅外光通過水而進(jìn)入另一側(cè)的接收管。若水的透明度低，接收管獲得的光能小，說明衣物較臟。

脫水時采用壓電傳感器。當(dāng)脫水桶高度旋轉(zhuǎn)時，從脫水桶噴射出來的水作用于壓電傳感器上，根據(jù)這個壓力變化，自動停止脫水運轉(zhuǎn)。

現(xiàn)在的洗衣機(jī)真的是多種多樣，人們使用洗衣機(jī)就圖個方便省力，現(xiàn)在的全自動洗衣機(jī)就符合人們的要求。那么洗衣機(jī)還會有怎樣的進(jìn)步和發(fā)展呢？歸納起來，有如下幾個趨勢。

高度自動化：現(xiàn)在的洗衣機(jī)越來越高度自動化，只要衣服放進(jìn)洗衣機(jī)，簡單的按兩個鍵，就會自動注水，一些先進(jìn)的電腦控制洗衣機(jī)，還能自動的感覺衣物的重量，自動的添加合適的水量和洗滌劑，自動的設(shè)置洗滌的時間和洗滌的力度，洗滌完以后自動甩干甚至烘干。

健康化：現(xiàn)在人們對健康格外重視，對洗衣機(jī)也提出了更高的要求，有的洗衣機(jī)廠家采用納米內(nèi)桶，減少污垢附著，有的洗衣機(jī)設(shè)置改進(jìn)漂洗程序，徹底漂凈洗衣物殘留的洗滌劑，防止對人體的侵害。

節(jié)能：有些洗衣機(jī)具有洗滌劑循環(huán)利用系統(tǒng)，可以將在外桶到排水泵之間高濃度的洗滌劑通過循環(huán)水流帶回外桶內(nèi)，循環(huán)使用節(jié)約20%的洗滌劑。而有的洗衣機(jī)采用專利的無孔內(nèi)桶省水。

總之，隨著科技的日新月異和智能時代的到來，人們對于洗衣機(jī)的要求越來越高，洗衣機(jī)不僅僅是單純解放人類雙手的家用電器了，未來的洗衣機(jī)將會朝著更人性化和智能化的方向發(fā)展，洗衣機(jī)及家電行業(yè)的消費升級將會不斷迭代。

系統(tǒng)開始運行時要確定系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。如果處于初始狀態(tài) ，系統(tǒng)可以啟動進(jìn)行工作。在工作時，工作過程如下：

（1）正常運行時，按下啟動按 鈕 ，進(jìn)水 電磁 閥打開，開始進(jìn)水，直到洗衣機(jī)的水位與設(shè)定水位一致后時停止進(jìn)水并開始正轉(zhuǎn)洗滌。

（2）洗滌時，正轉(zhuǎn)15 s后暫停，暫停3 s后開始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌15s后暫停，暫停3 s后，若正、反洗滌未滿3次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開始的動作；若正、反洗滌滿3次時，則開始排水。

（3）排水水位若下降到低位時，開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10s即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完成3次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報警。

（4）報警10s結(jié)束全部過程，自動停機(jī)。

PLC主要有CPU、存儲器、I／O接口模板三部分。通過對波輪式全自動洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)的分析．可知全自動洗衣機(jī)的YO點不多，選擇三菱系列FX2N．可以完全滿足其要求，根據(jù)輸入，輸出口的總點數(shù)，考慮留有適當(dāng)余量．三菱FX2N系列的PLC適用于中小型系統(tǒng)控制，具有運算速度高、編程維修方便等特點。

波輪式全自動洗衣機(jī)電氣控制系統(tǒng)包括微處理器、按鍵開關(guān)、中間繼電器、水位開關(guān)、蜂鳴器及進(jìn)出水電磁閥等部件組成．通過微處理器，能自動完成進(jìn)水，洗滌(漂洗)、排水、脫水、報警等全部程序，只需設(shè)計軟件就可以來達(dá)到預(yù)想控制的目的．根據(jù)波輪式全自動洗衣機(jī)的工作原理及控制要求，確定系統(tǒng)輸入、輸出元件如表1

表1I/O輸入輸出分配

依照全自動洗衣機(jī)閉的工作過程．對PLC接口進(jìn)行分配后再依照系統(tǒng)控制的需求．把全自動洗衣機(jī)的整個過程劃分為進(jìn)水、正轉(zhuǎn)洗滌、暫停；反轉(zhuǎn)洗滌、暫停、排水；脫水；報警幾個部分．其工作流程的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖2．由PLC作為核心控制器的波輪式全自動洗衣機(jī)，洗滌容量大、效果好、成本低、效率高、污染小，且其抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，功能齊全，運行可靠。

圖2全自動洗衣機(jī)狀態(tài)流程圖

進(jìn)水程序段，當(dāng)按下X0表示啟動洗衣機(jī)，Y0為進(jìn)水電磁閥得電，并使其輔助長開觸點閉合實現(xiàn)自保持。

實現(xiàn)正轉(zhuǎn)15s，且TON即接通延時定時器的官方使用手冊如圖14。其中指令在啟動輸入IN為打開時，開始計時，定時器當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)時間時，；實現(xiàn)暫停3s，反轉(zhuǎn)15s，實現(xiàn)反轉(zhuǎn)暫停3s，為洗滌計數(shù)，到達(dá)3次時，開始排水；

圖3 程序梯形圖

圖4 程序梯形圖

圖5 程序梯形圖

圖6 程序梯形圖

圖7 程序梯形圖

高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。模擬系統(tǒng)的整個硬件規(guī)劃與程序設(shè)計，通過調(diào)試運行符合模擬洗衣的控制要求，基本達(dá)到與實際控制要求一致。本文設(shè)計滿足對洗衣機(jī)水位和洗滌力度的控制精度，具有一定的實際應(yīng)用價值。

在設(shè)計過程中，我通過參閱plc結(jié)構(gòu)化工程篇，使自己學(xué)習(xí)了不少關(guān)于plc的知識，同時也培養(yǎng)了我獨立學(xué)習(xí)的能力。

16-劉穎杭-plc.docx (114.59 KB, 下載次數(shù): 179)

2018-6-29 15:14 上傳

點擊文件名下載附件