1、畢業(yè)設(shè)計論文論文題目：基于PLC的全自動洗衣機控制設(shè)計系 部： 電氣工程系 專 業(yè)：電機與電器班 級： 2012級02班學(xué)生姓名：王 占 青學(xué) 號：120312203指導(dǎo)教師：王海明 李曉慧2014年 12月30日摘 要本文首先介紹了可編程控制器（PLC）的結(jié)構(gòu)和功能，以及全自動工業(yè)洗衣機的結(jié)構(gòu)，然后分析和研究了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的工作原理。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合工作需要，提出了以PLC為控制核心部件進行全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設(shè)計。然后，從全自動洗衣機六個工作過程出發(fā)，對系統(tǒng)控制方案進行了可行性分析和論證，包括PLC以及外圍設(shè)備選型、編程方式選擇、各種抗干擾措施等。最后設(shè)計了以西門子S7-200系

2、列PLC為控制核心的全自動工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)，包括了控制系統(tǒng)的I/O端口分配、PLC接線圖及PLC程序設(shè)計，并詳細分析了程序的控制過程，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化，具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活等特點。關(guān)鍵字：工業(yè)洗衣機，PLC，控制系統(tǒng)，設(shè)計AbstractAt first,this paper introduces the structure and function of the programmable controller (PLC),and the structure of automatic industrial washing machine,and analyzes

3、 and studies the working principle of automatic washing machine control system.On this basis,combining with the work demand,put forward with thePLC as the core components for the design of automatic washing machine control system.Then,starting from the six working process of the automatic washing ma

4、chine,system control scheme for the feasibility analysis and demonstration,including PLC and peripheral equipment type selection,programming mode selection,various anti-interference measures,etc.The final design with the Siemens series S7-200 PLC as the core of automatic industrial washing machine c

5、ontrol system,including the I/O port distribution control system,PLC wiring diagram and PLC program design,and detailed analysis of the control process of the program,realize the automation of the washing machine laundry process,with a high degree of intelligent,safe and reliable,convenient and flex

6、ible characteristics.Keywords:industrial washing machine,PLC,control system design目 錄摘 要2目 錄3第一章 緒論51556677第二章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體設(shè)計92.1 系統(tǒng)總體設(shè)計思路92.2 PLC控制系統(tǒng)概述92.3 電氣控制系統(tǒng)概述112.4 全自動洗衣機的原理和構(gòu)造132.5 全自動洗衣機的進水電磁閥的工作原理162.6 排水電磁閥及其排水閥的介紹162.7 全自動洗衣機的水位開關(guān)及其工作原理18第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計193.1 控制器方案選擇193.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計223.3 PLC的結(jié)構(gòu)特

7、點與應(yīng)用223.4 PLC編程語言263.5 PLC硬件電路263.6 電動機選型273.7 光電耦合器選型283.8 水位檢測電路設(shè)計283.9 鍵盤和顯示電路設(shè)計293.10 繼電器選型323.11 電動機調(diào)速電路設(shè)計33第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計374.1 組態(tài)軟件374.2 自動控制程序設(shè)計374.3 功能程序設(shè)計39第五章 結(jié)論41結(jié) 語42致 謝43參 考 文 獻44附錄一45附錄二60第一章 緒論1.1.引言隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，洗衣機已經(jīng)進入了千家萬戶，成為人們?nèi)粘Ｉ钏匦璧募矣秒娖鳌Ｔ诠I(yè)生產(chǎn)中，洗衣機的應(yīng)用也十分廣泛，工業(yè)洗衣機主要用于洗滌棉、毛、化纖、絲綢等衣物織品，所以

8、工業(yè)洗衣機大量用于賓館、飯店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠等領(lǐng)域，滿足大容量的洗衣要求。但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機的自動化程度的要求。并且，洗衣機也已經(jīng)從半自動洗衣機發(fā)展到全自動洗衣機，也就是只需要將衣服放進洗衣機，然后啟動洗衣機程序，洗衣機就能根據(jù)衣物重量自動注入適量的水，并且添加洗滌劑。然后根據(jù)用戶需要設(shè)置洗滌時間和洗滌力度。最后，在洗滌完成后，進行自動脫水，脫水時間可自行設(shè)定。自動洗衣機的產(chǎn)生，為人們節(jié)省了大量的時間和精力，給人們的生活帶來了很多便利。本課題選用PLC為核心進行設(shè)計。其價格較為便宜，I/O接口數(shù)量比較合適，能夠滿足設(shè)計需要，軟件編程更加方便，指令集簡單，可以只

9、是通過編程器進行程序修改，滿足不同要求的功能需求，硬件更加簡單，便于維護。1.2.課題的研究背景目前，隨著單片機的快速發(fā)展和大力推廣，單片機價格也逐年下降，所以，全自動洗衣機控制系統(tǒng)主要是以單片機控制為主。但是，人們生活質(zhì)量日益提高，除了對全自動洗衣機的功能提出了更高要求以外，還需要同時滿足節(jié)能和人性化設(shè)計等方面的要求。比如衣服種類繁多，包括毛衣、外套、T恤等，材料也有棉、絲綢等區(qū)分。不同衣物、不同材料都需要不同的洗滌方式。傳統(tǒng)的全自動洗衣機由于單片機控制和驅(qū)動能力有限，不能滿足現(xiàn)有人們對生活品質(zhì)的追求。而PLC作為工業(yè)三大控制支柱之一，由于其控制方式多樣，控制功能強大，已經(jīng)用于眾多工業(yè)領(lǐng)域。

10、近年來，PLC價格也有所下降，也開始用于全自動洗衣機控制系統(tǒng)，并且在工業(yè)洗衣機領(lǐng)域已經(jīng)取得了較好的使用效果，同時，也有部分廠家在家用洗衣機領(lǐng)域使用PLC作為控制器，將全自動洗衣機向智能化洗衣機方向發(fā)展，提高市場競爭力。以51單片機系列為核心控制器。其優(yōu)點是：價格較低；指令集豐富；有Flash存儲器和RAM；有一定的I/O接線口和中斷源；應(yīng)用比較成熟；基本能滿足一般需要。缺點是：自身的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜；編程語言不易掌握；設(shè)計人員在編寫洗滌、脫水等功能程序也較復(fù)雜；單片機驅(qū)動能力較弱，需要在硬件上加驅(qū)動電路，造成系統(tǒng)電路較復(fù)雜。其他有凌陽、ARM等系列單片機。其優(yōu)點是：核心為232位處理器，運算速

11、度更快；兼容主流的嵌入式操作系統(tǒng)；系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性較好。缺點是：硬件電路也較復(fù)雜，成本較高；嵌入式系統(tǒng)對一般的程序設(shè)計員較難，需要學(xué)習(xí)。1.3.洗衣機發(fā)展概況和現(xiàn)狀PLC控制全自動洗衣機的研究現(xiàn)狀1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界第一臺PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時期，從此，可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來了，在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。PLC具有以下優(yōu)點：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強，運行速度快，壽命長等。為了進一步提高全自動洗衣機的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機這個課題。PLC生產(chǎn)廠家和型號種類繁

12、多，在選型過程中要根據(jù)設(shè)計需求選擇合適的PLC型號。我國PLC是20世紀70年代從國外引進并開始發(fā)展起來的，其技術(shù)特點主要與西門子和三菱PLC相兼容。目前，國產(chǎn)PLC主要是小型機。生產(chǎn)廠家也逐年增加，數(shù)量已經(jīng)超過幾十家，生產(chǎn)時間比較長的有臺達、永宏、豐煒、和利時、信捷、易達、科威、德維森、KDN等廠家但是仍未掌握其核心技術(shù)。目前市場上，臺達PLC占國產(chǎn)市場第一。德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列CPU226型PLC，將微處理器、集成電源和多個I/O接口集成在PLC內(nèi)部，結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時，還可以在PLC外部增加擴展模塊，比如溫度測量擴展模塊、通信模塊等，使其控制功能更加完善，使用更加方便。用

13、戶還可以通過廠家提供的 STEP7-Micro/WIN32軟件編程，并可在線創(chuàng)建、測試、仿真和修改，然后再通過專用電纜下載到PLC芯片，實現(xiàn)具體的各種控制功能。PLC編程語言簡單，容易學(xué)習(xí)。同時，PLC可以反復(fù)使用，降低了測試費用PLC也設(shè)置有串口，可以方便的與計算機連接，給系統(tǒng)的維護和使用帶來了方便。1.4.全自動洗衣機的分類第一類：電動控制洗衣機，它的程序控制器由電動元件組成。第二類：電腦控制洗衣機，它的程序控制器由微型計算機組成。電動控制全自動洗衣機是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，其產(chǎn)品類型還屬于傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品，是自動控制的初級階段。隨著計算機的及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實

14、現(xiàn)硬件化。因此，電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺。全自動洗衣機從結(jié)構(gòu)上分有波輪式、攪拌式、滾筒式。目前，國內(nèi)市場上銷售的大都是波輪式和滾筒式，供應(yīng)最多的是波輪式洗衣機。波輪式洗衣機的特點是洗凈率高，但對衣服的磨損很大，隨著人們生活水平不斷地提高，絲綢，毛料，羊毛等大量走進普通家庭，廠商又適時地推出了滾筒洗衣機，它最大的優(yōu)點是磨損率小，但洗凈率比波輪式低，價格高。洗衣機產(chǎn)品可以分三類：普通型、半自動型和全自動型。普通型和半自動型洗衣機，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過程；而全自動洗衣機在整個洗滌、甩干、排水過程中，無需人為操作和監(jiān)控。1.5.本設(shè)計的主要內(nèi)容由于PLC是模塊化形式

15、，根據(jù)目前實際情況，本次設(shè)計采用PLC作為控制核心，設(shè)計制作一個全自動工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)。全自動洗衣機要求實現(xiàn)以下功能：(1)自動執(zhí)行標準程序；(2)自動測量衣物重量；(3)根據(jù)衣物重量選定水位和注水量；(4)自動選擇浸泡和洗滌時間；(5)自動判定水位；(6)自動完成整個洗衣過程（進水、浸泡、洗滌、排水、漂洗、排水、脫水、完成報警）等。整個系統(tǒng)需要具有以下特點：硬件電路簡單、編程簡單易讀、可靠性較高、耗電量較少、運行速度快、壽命長、價格便宜等。根據(jù)使用需要，洗衣程序設(shè)計有自動方式和手動方式兩種。洗衣機程序處于自動方式時，洗衣機執(zhí)行標準程序，即PLC按照事先編寫好的程序工作，包括自動完成衣物稱重

16、，自動設(shè)定水位和注水，自動設(shè)定浸泡時間、洗滌、漂洗、脫水時間，并且按照各個過程所設(shè)定的時間完成注水、浸泡、洗滌、排水、注水、漂洗、排水、脫水等整個洗衣過程。當洗衣機程序處于在手動方式時，可以人為的在洗衣機洗衣過程中按下電源停止按鈕，使電源斷開，強制洗衣過程停止。也可以再通過啟動電源按鈕，繼續(xù)洗衣過程。并且，可以通過手動脫水按鈕進行排水和脫水，以控制水位和排水量。在整個過程中，可以根據(jù)自身需要，自行設(shè)定每個過程的時間，達到個性化洗滌的目的。的具體內(nèi)容全自動洗衣機工作過程包括：進水、浸泡、洗滌、漂洗、排水、脫水等六部分，并且這六個過程是全自動依次執(zhí)行，直到洗衣結(jié)束并報警提示洗衣過程完成。全自動洗衣

17、機的進水、排水是通過水位開關(guān)、進水電磁閥及相應(yīng)的水位浮球開關(guān)配合動作實現(xiàn)控制的。水位開關(guān)控制洗衣機的水位，進水電磁閥控制水的通斷，排水電磁閥是在洗滌完畢或漂洗完畢后自動打開，實現(xiàn)自動排水。洗滌時，洗滌電動機啟動，帶動波輪正/反轉(zhuǎn)動。漂洗時，依次循環(huán)執(zhí)行自動脫水、自動進水、波輪輕微轉(zhuǎn)動、自動排水。獨立的脫水過程是在漂洗后，漂洗完畢洗衣機自動排水，待排水完畢后自動啟動相關(guān)脫水設(shè)備開始脫水。脫水完畢后報警提示，自動斷開電源。全自動洗衣機控制系統(tǒng)能夠滿足 “正常工作”和“強制停止”兩種需求?！罢９ぷ鳌笨刂品绞奖仨殱M足以下要求：（1）按下電源按鈕，洗衣機通電；（2）再次按下電源按鈕，洗衣機則斷電；（3

18、）洗衣機通電5分鐘后未啟動工作，則自動斷開電源；（4）洗衣機正常啟動后，對衣物進行自動稱重，并自動設(shè)定水位，以及浸泡、洗滌時間，然后按下“啟動”按鈕，洗衣機開始自動注水，直到洗衣機的水8位與設(shè)定水位一致后停止注水；（5）注水完成后，等待2秒，洗滌電動機帶動洗衣機波輪先正轉(zhuǎn)5秒，停止。等待25秒，再反轉(zhuǎn)5秒，循環(huán)執(zhí)行，直到設(shè)定時間結(jié)束，浸泡過程完成；（6）浸泡過程結(jié)束后，開始進入洗滌過程，洗滌電動機帶動洗衣機波輪先正轉(zhuǎn)15秒，停止，再反轉(zhuǎn)15秒，又重復(fù)執(zhí)行正轉(zhuǎn)15秒，停止，反轉(zhuǎn)15秒。直到設(shè)定洗滌時間結(jié)束；（7）洗滌過程結(jié)束后，開始排水，當排水完畢，浮球開關(guān)打開，判定水已排完；（8）排水完畢后，

19、進入漂洗過程，先自動脫水30秒，完畢后進水45L，電動機帶動波輪先正轉(zhuǎn)2秒，再反轉(zhuǎn)2秒，再正轉(zhuǎn)2秒，如此循環(huán)到1分鐘后自動排水；（9）排水完畢后，進入漂洗過程，先自動脫水30秒，完畢后進水45L；（10）漂洗完畢后，進行脫水過程，脫水電動機工作，脫水時間為3分鐘；（11）脫水結(jié)束后，蜂鳴器報警3秒，電源自動斷開，整個洗衣過程結(jié)束?！皬娭仆Ｖ埂笨刂品绞揭笕缦拢?）洗衣機在運行過程中，按下“啟動/暫停”按鈕，洗衣過程暫停，其中洗滌電動機、進水電磁閥、排水電磁閥和脫水設(shè)備等全部停止運行；2）如果要繼續(xù)洗滌過程，則按下暫停按鈕，進入洗衣標準程序，則相應(yīng)設(shè)備再次啟動運行；3）如果在洗衣過程中，按下“電

20、源”按鈕，洗衣機處于斷電狀態(tài)，則洗衣過程立即停止，所有執(zhí)行設(shè)備全部停止運行；4）在洗衣機停止工作后，可通過手動按下“電源”按鈕，重新開始工作，也可手動按下“脫水”按鈕，進行手動排水和脫水過程。第二章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體設(shè)計2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計思路本次設(shè)計的總體思路是在以前老式的洗衣機上面加以改進，我們普通的洗衣機通常都只是半自動的，這次的設(shè)計是完成洗衣機的全自動。全自動模式中包含各種洗衣模式按鍵，由此組建出來的洗衣機控制系統(tǒng)基本思路，通過該思路對洗衣機PLC程序進行編寫。普通洗衣機中通常都是由高中低三個水位開關(guān)控制進水的水位，為了使我們的全自動洗衣機更具只能化，本次設(shè)計采用了傳感器的感應(yīng)

21、功能，間接性的選擇了所需的水位。全自動洗衣機電氣控制系統(tǒng)包括微處理器、排水電磁鐵、電容器、門開關(guān)、按鍵開關(guān)、指示燈、中間繼電器，水位壓力開關(guān)、蜂鳴器及進水電磁閥等部件組成。通過微處理器，能自動完成進水，洗滌（漂洗）、排水、脫水、報警等全部程序，只需設(shè)計軟件就可以來達到預(yù)想控制的目的。2.2 PLC控制系統(tǒng)概述2.2.1 PLC系統(tǒng)的特點（1）可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。（2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都

22、可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。（3）編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設(shè)計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真。2.2.2 洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述全自動洗衣機采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。在全自動洗衣機中，洗衣機洗滌、脫水程序是由單片機為中心控制系統(tǒng)工作的。

23、首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序相對復(fù)雜；其次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等，這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運用的PLC能克服單片機的缺點。它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖2-1所示：圖2-1 PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口電源等

24、部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設(shè)連接。（1）中央處理單元（CPU）同一般的微機一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU隨機型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等)。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。（2）存儲器存儲器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機存儲器RAM

25、，另一種是只讀存儲器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。在PLC中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。（3）輸入/輸出單元輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。（4）通信接口PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機、其它PLC、計算機等設(shè)備實現(xiàn)通信。PLC與打印機連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打?。慌c監(jiān)視器連

26、接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它PLC連接，可組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂?。與計算機連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。（5）電源PLC配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。2.3 電氣控制系統(tǒng)概述波輪式全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機型號的不同而不盡相同，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動機，進水電磁閥，排水電磁閥，水位開關(guān)，安全開關(guān)及各種功能選擇開關(guān)等組成

27、的，控制的基本原理也都一樣。全自動洗衣機能實現(xiàn)洗衣的自動化，整個洗衣過程都是在程序控制器的“指揮”下進行的。如把離合器比作全自動套桶洗衣機的心臟，則程序控制器就是全自動洗衣機的“大腦”。波輪式全自動洗衣機通常都采用將洗滌（脫水）桶套裝在盛水桶內(nèi)的同軸套桶式結(jié)構(gòu)，雖然它們各自牌號和型號都不同，但其結(jié)構(gòu)都是由洗滌，脫水系統(tǒng)，進，排水系統(tǒng)，電動機和傳動系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)以及支撐機構(gòu)5大部分組成的。支撐機構(gòu)主要有箱體，吊桿及控制臺組成，它除了安裝和連接洗衣機的各種零件外，還具有減振及防護，裝飾的作用。2.3.1 控制系統(tǒng)原理自動洗衣機的進水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關(guān)，電磁進水閥和電磁排水閥配合進

28、行控制，從而實現(xiàn)自動控制的，水位開關(guān)用來控制進水到洗衣機內(nèi)高中低水位，電磁進水閥起著通斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水注入，排水時，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時，洗滌電動機啟動，脫水時，脫水桶啟動。程序控制器中存儲著多種程序，一旦通過選擇開關(guān)選好某種程序后，程序控制器便按這種程序自動實施對電動機，進水和排水電磁閥的控制。安全開關(guān)又稱為蓋開關(guān)，在洗衣機運行過程中起安全保護作用，它的功能為：在洗衣機工作時誤開蓋，安全開關(guān)便會切斷電動機電源，自動中斷程序；在脫水過程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度振動時，安全開關(guān)自動中斷脫水過程，啟動蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同，波輪式全自動套

29、桶洗衣機的電氣控制電路可分為電動機驅(qū)動式程序控制器和單片機式程序控制器電路。電動機驅(qū)動式程序控制器又稱為機械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點，單片機程序控制器具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，功能齊全，運行可靠等優(yōu)點。目前，機械式程序控制器基本上已被淘汰。PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)的PLC的輸入信號控制開關(guān)，進水閥，排水閥和電動機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構(gòu)。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定，而電動機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。2.3.2 洗滌脫水系統(tǒng)

30、它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶，主要用來盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過4根吊桿懸掛在洗衣機箱體上。電動機，離合器，排水閥等部件都裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶，也稱為內(nèi)桶，它的主要功能是用來盛放衣物，在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動洗衣機中對衣物產(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（直徑在160mm左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在300mm左右）新水流兩類。2.3.3 排水和進水系統(tǒng)波輪式全自動洗衣機的進排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內(nèi)的水位進行檢測和控制，洗衣機上都安裝有

31、水位控制器（水位開關(guān)）。波輪式全自動套桶洗衣機使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式開關(guān)，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點開關(guān)3部分組成，用來監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進水和排水電磁閥，進水電磁閥是洗衣機上的自動進水開關(guān)，它受水位開關(guān)動斷觸點的控制。而排水電磁閥是全自動洗衣機上的自動排水裝置，同時還起改變離合器工作狀態(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。自動打開香蕉閥門，洗衣機里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場消失，電磁鐵松開，橡膠閥門自動關(guān)閉，洗衣機里的水就流不出去

32、了。2.3.4 電動機及傳動系統(tǒng)波輪式全自動套桶洗衣機的電動機及傳動系統(tǒng)主要由電動機和離合器組成，離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機上，這種洗衣機在洗滌或者漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動機同時作為洗滌和脫水時的動力源，普遍采用主，副繞組完全對稱的電容式電動機。由于一般全自動套桶洗衣機的額定洗滌容量較大，因此電動機的功率較大。電動機與固定在離合器下端的大傳動帶盤之間用V帶傳動。經(jīng)第一級減速后大傳動帶盤得到150r/min的轉(zhuǎn)速。當

33、洗衣機處于洗滌或漂洗狀態(tài)時，再經(jīng)離合器內(nèi)部的行星齒輪減速后，使波輪得到175r/min低轉(zhuǎn)速。此時，洗滌（脫水）桶不動。當洗衣機處于脫水狀態(tài)時，離合器輸出的是未經(jīng)減速的850r/min的高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動脫水桶和波輪作同步高速運轉(zhuǎn)。對于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機來說，有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒有行星齒輪減速機構(gòu)，因此在洗滌或漂洗時其波輪的轉(zhuǎn)速與脫水時的轉(zhuǎn)速時相同的。2.4 全自動洗衣機的原理和構(gòu)造全自動洗衣機在結(jié)構(gòu)上大致可分為3中類型，即波輪式，滾筒式和攪拌式。我國的洗衣機在結(jié)構(gòu)上主要有波輪式和滾筒式兩類，產(chǎn)品的類型以波輪式為主，其他類型為輔。2.4.1 滾筒式洗衣機這種發(fā)源于歐洲的洗衣機是模

34、仿棒錘擊打衣物原理設(shè)計，利用電動機的機械做功使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，衣物在滾筒中不斷地被提升摔下，再提升再摔下，做重復(fù)運動，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗滌干凈。滾筒洗衣機由微電腦控制，衣物無纏繞、洗滌均勻、磨損率要比波輪洗衣機小10%，可洗滌羊絨、羊毛、真絲等衣物，做到全面洗滌。也可以加熱，使洗衣粉充分溶解，充分發(fā)揮出洗衣粉的去污效能?？梢栽谕皟?nèi)形成高濃度洗衣液，在節(jié)水的情況下帶來理想的洗衣效果。一些滾筒洗衣機較波輪洗衣機，除了洗衣、脫水外，還有消毒除菌、烘干、上排水等功能，滿足了不同地域和生活環(huán)境消費者的需求。沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機無論怎樣的水流，要達到一定的洗凈比，都必須有足夠的機械力，而機

35、械力對衣物是由損傷的，這就決定了波輪式洗衣機的磨損率大大高于滾筒式洗衣機。各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞，增大水流的沖刷力以用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間的摩擦方式相比，水流沖刷對衣物的損傷較小。滾筒式洗衣機的特點主要有一下幾方面:(1)更好的軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松。(2)提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物的化學(xué)反應(yīng)速度，提高洗衣粉中酶的活性，同時有利于溶解汗?jié)n，血漬，降低灰塵，油污的粘附作用，從而可在同樣的洗凈比下大幅度降低洗滌過程對機械力的需求。(3)溫度高有利于

36、污物在水中的擴散。(4)磨損低，沒有纏繞，機械傳動部分簡單可靠，壽命長于波輪式洗衣機。(5)自動化程度高，可以自動投放洗衣粉，漂白粉等，為不同質(zhì)地的棉制品，化纖制品，羊毛制品設(shè)計了不同的洗滌程序和洗滌溫度，使洗滌更為科學(xué)。(6)省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機不需要水位高過衣物，從而可節(jié)約用水，并可減少洗衣粉的投放量。(7)高溫洗滌有一定的滅菌作用。2.4.2 波輪式洗衣機由于滾筒式洗衣機的價格大大高于波輪式洗衣機，所以波輪式洗衣機仍然受到普遍歡迎。波輪式洗衣機是洗衣機的一種，由電動機帶動波輪轉(zhuǎn)動，衣物隨水不斷上下翻滾。洗滌衣物有單桶、套桶、雙桶幾種。它的結(jié)構(gòu)比較簡單，維修方便，洗凈率高，但對衣物

37、磨損率大，用水多。如今隨著科技發(fā)展，出現(xiàn)了電腦控制的新水流洗衣機，采用大波輪、凹型波輪等。其特點如下：(1)水流方面?，F(xiàn)在波輪式全自動洗衣機出現(xiàn)了一種新水流的形式。如LG的拳擊棒，松下的雙瀑布，榮事達的網(wǎng)絡(luò)水流等都采用了這種水流。(2)程序控制器。新推出的波輪式全自動洗衣機均采用單片機程序控制器，原來的機械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型號的波輪式全自動洗衣機的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣機中，單片機通過采集水位傳感器，布量傳感器，光傳感器的信號以及電動機的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地，多少，贓物程度，從而自動調(diào)整對衣物進行合理的洗滌。(3)不銹鋼內(nèi)桶。波輪式洗衣機采用了不銹鋼

38、內(nèi)桶，減小衣物和內(nèi)桶壁摩擦力從而減輕衣物的磨損。(4)同心洗。同心洗是直接把電動機軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅(qū)動。使洗滌和脫水時洗衣桶振動減小，噪聲降低.(5)變頻波輪式洗衣機可以對不同質(zhì)地的衣物自動選擇不同的電動機轉(zhuǎn)速，從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當?shù)南礈鞆姸?，在保證洗得干凈的同時，也最大限度地降低衣物的磨損。同時還可以在脫水甩干時，由慢到快地啟動，使衣物在桶內(nèi)分布均勻，脫水效果好，同時由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小振動，降低噪聲，但是價格較貴。2.4.3 攪拌式洗衣機攪拌式洗衣機內(nèi)筒中央的一個攪拌棒和幾片攪拌翼，能夠保持在360°之內(nèi)依據(jù)不同衣物質(zhì)

39、地、臟污程度、洗滌物質(zhì)量等或快或慢地來回旋轉(zhuǎn)，將衣物攬在懷中來回揉搓，徹底清除污漬。因此，攪拌式洗衣機具有不纏繞、不磨損、省電、洗滌力強等諸多優(yōu)點，兼具波輪式與滾筒式的優(yōu)點，并且克服了兩者的不足。攪拌式洗衣機先于波輪式洗衣機出現(xiàn)。全自動攪拌式洗衣機發(fā)源于美國，在美國流行，但在中國很難見到，國內(nèi)廠家只有海爾、榮事達推出過這種洗衣機，反應(yīng)并不熱烈，由于產(chǎn)量小，價格偏高銷量很少。它與波輪洗衣機最大的區(qū)別就是波輪旋轉(zhuǎn)只有270度，不像波輪洗衣機的波輪是旋轉(zhuǎn)360度。根據(jù)上述敘述，本文設(shè)計對象為波輪式洗衣機。2.4.4 洗衣機的電機示意圖本文描述的是一種全自動波輪式洗衣機，它可以自動地完成洗衣的全過程。

40、全自動洗衣機的洗衣桶（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（甩干）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)、外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經(jīng)進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，將水由外桶排到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機驅(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，由洗滌電機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、中、低水位開關(guān)分別用來檢測高、中、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、脫水及報警。其示意圖如圖2-

41、2所示。圖2-2 全自動洗衣機示意圖2.5 全自動洗衣機的進水電磁閥的工作原理進水電磁閥簡稱水閥、注水閥。在全自動洗衣機上，以內(nèi)供用水閥來實現(xiàn)自動注水和停水。它與水位開關(guān)相互配合，對洗衣機水位高中低自動控制。進水閥是一種電磁閥，閥中心是磁芯，鐵芯外為電磁線圈，線圈不通電時，在小彈簧的作用鐵芯被壓下，封住了橡膠閥上所裝的塑料盤中間的泄壓孔，這時書從加壓針孔進入控制腔，是進水和控制腔的水壓相等。由于橡膠閥上部的受壓面積大于下部的受壓面積，所以橡膠閥被壓緊在閥座上起到封閉作用。其封閉的可靠性是由鐵芯所受的壓力決定的，鐵芯的下端與泄壓孔接觸，鐵芯的上端受壓面積大于下端受益面積，顯然水的壓力越大，鐵芯對

42、泄孔的封閉壓力越大，封閉越可靠。其水壓低時，閥的封閉性就差，所以對水壓有最低的要求，不能低于0.3Mpa。全自動洗衣機控制面板由工作指示區(qū)、編程選擇鍵、增鍵、減鍵、和啟動鍵組成。2.6 排水電磁閥及其排水閥的介紹排水電磁閥是全自動洗衣機特有的電器部件。它是一個受程序控制的自動排水開關(guān)。除了排水功能外，還控制著離合器的狀態(tài)（洗滌或脫水）。排水電磁閥由電磁鐵和排水閥兩部分組成，它們是相互獨立的部件，兩者用排水閥相互連接起來，在連接板的右端以開口銷與電磁鐵動鐵心連接，而左端鉤在排水閥的內(nèi)彈簧上。當電磁鐵通電時，將動鐵心往右拉，排水閥就呈打開狀態(tài)。此時盛水桶內(nèi)的洗滌液便能通過水道和閥門，從排水孔流出機

43、外。在連接板上還用螺栓固定著一個位置可調(diào)的定位套，在動鐵心吸合的過程中，該定位套向右移動，撥動了離合器上的制動桿，為脫水做準備。當電磁鐵失電時，排水閥在自身彈簧作用下將鐵心拉出，排水閥關(guān)閉，洗衣機停止排水。同時，離合器上制動桿靠制動彈簧的作用恢復(fù)原位，為洗滌漂洗過程中波輪轉(zhuǎn)動做好準備。全自動洗衣機的進水系統(tǒng)采用水位壓力開關(guān)和進水閥，由程序控制器調(diào)節(jié)。設(shè)有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗時，它能讓洗滌液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。全自動洗衣機水位開關(guān)一般有三檔水位控制，并都有低水位、中水位、高水位、再注水等功能當進水閥注水，內(nèi)桶水位增高到預(yù)選水位時，導(dǎo)通橡皮氣膜受到內(nèi)部空氣的壓縮而被頂出，

44、中觸片上跳，與上觸片閉合。此時主電機導(dǎo)通，進水閥斷開（原來中觸片與下閉合），并開始洗衣。當旋鈕旋至低水位時，凸輪轉(zhuǎn)動，但曲率半徑較小。通過一定的機構(gòu)，橡皮氣膜壓簧被壓縮而產(chǎn)生壓力P1，壓迫氣膜。當桶內(nèi)水量達到30L時，軟管內(nèi)的空氣被壓縮，產(chǎn)生空氣壓力F1，當F1>P1時，中觸片上跳，與上觸片閉合，主電動機動作，進水閥關(guān)閉。全自動洗衣機的排水系統(tǒng)由程序來控制排水電磁閥，牽引排水閥。排水閥主要同閥蓋、閥芯彈簧、閥芯拉簧，橡皮閥和閥體組成。 排水電磁鐵主要用來控制自動型洗衣機排水閥的開閉，在套桶式自動型洗衣機中同起到改變減速離合大的洗滌、脫水狀態(tài)、排水電磁鐵主要由線圈、磁軛、靜鐵芯、銜鐵和短路

45、銅環(huán)等組成。排水閥裝配于排水閥體之外，為彈簧將橡膠閥壓在閥體的底部，使橡膠閥的環(huán)形密封環(huán)產(chǎn)生少量的變形，保持水不從閥口泄露，橡膠閥的右端環(huán)形邊被閥蓋壓緊。排水閥桿嵌在橡膠閥上，與橡膠閥成一體，裝于排水閥拉桿內(nèi)部的內(nèi)彈簧與排水閥連接板連接，在排水閥關(guān)閉時，連接板抵在排水拉桿上，這時內(nèi)彈簧的彈力對排水閥來說是內(nèi)力，對排水閥不起作用。排水時，電磁鐵通電，動鐵心被吸入，牽引排水閥連接拉桿拉動內(nèi)彈簧，同時連接板上的定位套推動制動桿使處于脫水狀態(tài)。只要連接板的左端一離開排水拉桿，內(nèi)彈簧就不再是排水閥的內(nèi)力，而變成了外力，它要與外彈簧的彈力和橡膠閥的彈力相平衡，當內(nèi)彈力的拉力（即連接不能的拉力）大于外彈簧的

46、彈力時，外彈簧被壓縮，帶動橡膠閥向右移動，把閥拉離閥座，排水開始。這些動作都是在電磁鐵得電的瞬間完成的。因為內(nèi)彈簧的剛度比外彈簧的剛度大，加上裝配排水閥連接板時，內(nèi)彈簧已有了一定的預(yù)緊力，因而在牽引排水過程中，內(nèi)彈簧并不需要產(chǎn)生很大的拉伸變形，也就可以使橡膠閥向右移動較大的距離，從而保證足夠的排水速度。處于正常的排水閥開啟量時橡膠閥左端與閥體平面的距離應(yīng)小于10mm。閥體多由半透明塑料制成，從外部可以看到閥的開啟量。2.7 全自動洗衣機的水位開關(guān)及其工作原理水位開關(guān)也叫壓力開關(guān)，是一種氣壓式電觸點開關(guān)。它是利用洗衣桶內(nèi)水位高低不同所產(chǎn)生的不同壓力，來控制進水閥的開啟和關(guān)閉。此外，它還負責(zé)進水與

47、洗滌之間的轉(zhuǎn)換。2.7.1 水位開關(guān)由三部分組成1.壓力傳感部分有橡皮膜下部的氣室組成；2.電氣開關(guān)部分由中間的的一組觸電、簧片及開關(guān)小壓簧組成；3.壓力控制部分包括上部的頂心、壓力彈簧以及調(diào)整壓力的凸輪、杠桿等。2.7.2 水位開關(guān)工作原理水位開關(guān)的氣室經(jīng)過軟管與洗衣機外筒連接起來。平時，橡皮膜處于平衡狀態(tài)，當水注進外筒后，水首先將貯氣室封閉起來，一部分的空氣來不及跑出而被封閉在貯氣室里。由于貯氣室與水位開關(guān)的氣室間用壓力軟管相連通，貯氣室的壓力也就與水位開關(guān)氣室的壓力相同，隨著外桶中水位的上升，貯氣室、壓力軟管和水位開關(guān)氣室間的空氣不斷的被壓縮，隨之壓強也成比例的上升，這樣就把外桶中的水壓

48、轉(zhuǎn)換成了空氣壓力，并作用在橡皮膜上。當水注到預(yù)定的水位時，氣室內(nèi)的壓力也升高到一定值。當它足以克服壓力彈簧通過頂心作用加在彈簧片上的力時，就推動簧片向上移動。當簧片移動預(yù)定位置后，開關(guān)下壓簧將推動簧片彎到另一個方向，從而使動簧片上的公共觸點與常閉觸點分離，而與常開觸點接觸，這樣就向程控器發(fā)出了“水位已到”的信號，由程控器來控制進水電磁閥關(guān)閉，隨即進入洗滌程序。當完成洗衣程序后，程控器向排水電磁鐵發(fā)出信號，排水閥開啟并排水。隨著水位的下降，氣室內(nèi)的壓力也逐漸減小，在壓力彈簧的作用下，頂心和橡皮膜逐漸下移，到了某一程度時動彈簧又彎向上方，常開與常閉觸點都恢復(fù)原位，等待下一個進水程序，此時水位開關(guān)雖

49、然復(fù)位，但并不影響洗衣機繼續(xù)排水。旋轉(zhuǎn)凸輪使杠桿上下移動，從而改變壓力彈簧的壓縮程度。如果壓力彈簧的壓縮長度大，則壓力氣室內(nèi)的壓力要高一些才能將動簧片推到預(yù)定位置，以此達到控制水位的目的。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 控制器方案選擇3.1.1 微處理器控制微處理器控制就是控制器采用微處理器。這種以微處理器控制器的核心的全自動洗衣機控制系統(tǒng)主要是由單片機，穩(wěn)壓電路，放大驅(qū)動電路，輸入電路，顯示電路等組成。其基本原理方框圖如圖3-1所示。圖3-1 微電腦控制器洗衣機原理框圖由于目前單片機結(jié)構(gòu)簡單，編程功能強大，在全自動洗衣機控制系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用。各個生產(chǎn)廠家在洗衣機生產(chǎn)過程已經(jīng)將洗衣過程的程序?qū)懺?/p>

50、單片機內(nèi)部。當用戶需要使用洗衣機時，只需要接通洗衣機電源，然后通過洗衣機上面板上的功能選擇鍵，選定某種洗衣程序后，電腦程序控制器就能根據(jù)輸入的操作指令，從單片機存儲器中取出并依次執(zhí)行對應(yīng)的程序，然后將輸出端上的輸出信號，經(jīng)放大、驅(qū)動電路后，驅(qū)動電動機正反轉(zhuǎn)、電磁閥開關(guān)等動作，完成洗衣機各個17工作過程，從而實現(xiàn)整個洗衣過程的自動化操作。由于電腦程序控制器其自身使用的是低壓直流電源，所以需要將電網(wǎng)中交流220V電壓，通過變壓器降壓、二極管整流、電容濾波、穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓等電路，產(chǎn)生穩(wěn)壓電源。一般情況下，穩(wěn)壓電路采用三端集成穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓。另外，單片機輸出信號電流較小，驅(qū)動能力較弱，不能直接帶動電動機

51、等大功率器件工作，所以需要經(jīng)過電流放大后，驅(qū)動執(zhí)行器件完成動作。在以單片機為控制核心的洗衣機控制系統(tǒng)中，單片機的每個輸出接口接一個三極管，由于三極管具有功率放大的作用，能夠驅(qū)動繼電器動作。另外，也可以將三極管更換為雙向可控硅，只需要控制可控硅的控制極，以控制可控硅的通斷情況，從而驅(qū)動執(zhí)行器件工作。特別需要注意的是，單片機輸出的控制信號最終都是由繼電器或雙向可控硅來實現(xiàn)對電動機或者電磁閥的控制。單片機程序控制器的鍵盤通常都采用輕觸式按鍵，進行動態(tài)掃描輸入，由微處理器產(chǎn)生的掃描信號來識別每個鍵的開關(guān)狀態(tài)，并接在同一個矩陣中。當鍵盤有輸入時，就會接通矩陣中相應(yīng)的電路，產(chǎn)生信號，并由處理器進行處理，完

52、成鍵盤控制。3.1.2 電動機控制由于電動程序控制器輸出電流較大，驅(qū)動能力較強，其觸點能夠直接控制電動機、電磁閥等。其控制電路基本原理圖如圖3-2所示。圖3-2電動程序控制器電路原理圖電動機控制器內(nèi)部是由同步電動機作為動力裝置，由于同步電動機轉(zhuǎn)速較高，容易造成設(shè)備損壞，所以，需要減速裝置將轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在一個應(yīng)許范圍。然后，再驅(qū)動凸輪結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動，由于凸輪機構(gòu)能夠?qū)⑥D(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為移動，并且移動軌跡是連續(xù)18有規(guī)律的曲線。所以，凸輪機構(gòu)通過電觸點與各種開關(guān)連接，控制這些開關(guān)的通斷，從而驅(qū)動執(zhí)行器件的工作。水位是由水位開關(guān)控制，進水電磁閥執(zhí)行。當水位到達設(shè)定水位時，觸點動作，進水閥關(guān)閉，同時，電動機通電啟動，開

53、始洗滌過程。在洗滌過程中，程序控制器控制高速凸輪組使波輪重復(fù)“正轉(zhuǎn)-停-反轉(zhuǎn)-停”的過程。在洗滌結(jié)束后，程序控制器使電動機斷電，波輪也隨之停止轉(zhuǎn)動。同時，排水閥開啟，進行排水過程。水排凈后，程序控制器又使電動機通電，脫水電動機啟動，并高速運轉(zhuǎn)，完成脫水過程。脫水結(jié)束后，電動機停止轉(zhuǎn)動。開始進行第一次漂洗過程，整個漂洗過程包括注水、洗滌、排水、脫水過程。然后再進行第二次漂洗。當漂洗過程結(jié)束，進行最后一次排水、脫水。在整個洗衣過程中，程序控制器中各電觸點的自動轉(zhuǎn)換是靠凸輪機構(gòu)的運動特性控制的。其運動軌跡和轉(zhuǎn)速由凸輪的形狀和轉(zhuǎn)動的速度決定。電動程序器式全自動洗衣機的程序是由生產(chǎn)廠家預(yù)先將程序?qū)懭氲匠?/p>

54、序控制器中，然后由用戶通過程序選擇開關(guān)進行選定。在程序執(zhí)行過程中，如誤將蓋打開，則安全開關(guān)的動斷觸點立即斷開，切斷電動機電源，使之停止運轉(zhuǎn)。在脫水時，如脫水桶振動過大，也會使安全開關(guān)的動斷觸點斷開，電動機停止運轉(zhuǎn)。在程序結(jié)束時，程序控制器接通蜂鳴器的電源，使之發(fā)出警報，提醒用戶洗衣完成，實現(xiàn)自動化。3PLC控制電腦控制器。其優(yōu)點是：價格較低；指令集豐富；有Flash存儲器和RAM；有一定的I/O接線口和中斷源；應(yīng)用比較成熟；基本能滿足一般需要。缺點是：自身的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜；編程語言不易掌握；設(shè)計人員在編寫洗滌、脫水等功能程序也較復(fù)雜；單片機驅(qū)動能力較弱，需要在硬件上加驅(qū)動電路，造成系統(tǒng)電路較

55、復(fù)雜?？删幊炭刂破饔捎谑悄K化結(jié)構(gòu)，所以，PLC體積較小，能耗較低，安裝調(diào)試方便，各個模塊能夠通用，使維護工作量較小。并且，PLC工作原理是采用周期掃描的工作方式，使PLC的抗干擾能力很強，可靠性很高。在軟件編程方面，PLC使用的基本指令較少，編程語言簡單，用戶容易學(xué)習(xí)、使用。目前，市場上產(chǎn)品的種類日新月異，這就要求產(chǎn)品能夠根據(jù)市場需求做出迅速反應(yīng)，生產(chǎn)出低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的市場競爭力。可編程控制器19簡稱PLC（Programmable Logic Controller）是在電氣控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上，以微處理器為核心的通用工業(yè)控制裝置。在發(fā)達國家的工業(yè)領(lǐng)域及生產(chǎn)線上得到了

56、廣泛應(yīng)用，并且推動了工業(yè)領(lǐng)域的各個行業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)品的可靠性也得到了極大提高。在我國有越來越多的行業(yè)領(lǐng)域開始應(yīng)用到PLC，包括機械、冶金、化工、電力等領(lǐng)域，尤其在數(shù)控機床上得到了典型應(yīng)用。PLC的應(yīng)用主要有數(shù)字量邏輯控制、運動控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等幾個方面。綜上所述，全自動洗衣機控制系統(tǒng)采用PLC作為控制核心，能夠滿足洗衣機自動控制的功能，也能夠提高洗衣機的使用壽命，減少控制器外部電路，實現(xiàn)洗衣機的全自動化和智能化。所以，本次設(shè)計采用PLC作為系統(tǒng)控制器。3.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計硬件設(shè)計的整體思路就是通過PLC輸出的數(shù)字信號控制繼電器組，達到控制電路的目的。電機“正轉(zhuǎn)”、“反

57、轉(zhuǎn)”、“脫水”由三個繼電器組控制，繼電器的線圈分別與PLC的輸出端相連，受控于PLC的輸出信號。其中正轉(zhuǎn)組和反轉(zhuǎn)組是通過變頻器的限制后接入電動機的，因此，改變變頻器參數(shù)就可以改變洗滌和漂洗時的速度。而脫水繼電器組直接與電源和電動機相連，這樣，當洗衣機處于脫水狀態(tài)時，電動機按額定轉(zhuǎn)速工作。所以，在工作時轉(zhuǎn)速會和洗滌漂洗有所區(qū)別。本次設(shè)計工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)電路框圖如圖3-3所示。圖3-3 洗衣機控制系統(tǒng)電路框圖PLC控制系統(tǒng)要控制的對象主要包括：電動機、電磁閥、繼電器等。其中電動機的工作狀況（包括正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)）、工作時間，需要根據(jù)不同的程序來進行設(shè)定，進水閥和排水閥則是通過水位檢測傳感器進行控制。L

58、ED用來顯示洗滌速度和脫水速度，數(shù)碼管用來顯示工作狀態(tài)及運行時間，按鍵用來設(shè)置洗滌速度和脫水速度以及時間選擇，蜂鳴器用來進行程序運行提示及故障報警。3.3 PLC的結(jié)構(gòu)特點與應(yīng)用3.3.1 PLC特點PLC與傳統(tǒng)的接觸器繼電器控制系統(tǒng)相比，其特點主要體現(xiàn)在以下幾方面。（1） 可靠性高，抗干擾能力強可編程序控制器主要工作在工業(yè)環(huán)境，所以在硬件選擇上采用了具有抗干擾能力的器件，比如光電隔離器、開關(guān)電源、無觸點的軟繼電器等。在軟件設(shè)計時，采用循環(huán)掃描工作方式，減少了外部環(huán)境對PLC內(nèi)部處理器的影響。據(jù)統(tǒng)計，PLC的平均無故障時間在幾萬小時到幾十萬小時之間。（2）通用性強，使用方便目前，PLC都采用系列化和模塊化設(shè)計，用戶可根據(jù)設(shè)計和制作需要，自行編寫軟件程序，實現(xiàn)靈活組合控制系統(tǒng)。（3）程序設(shè)計簡單，容易理解PLC由于基本指令較少，通常使用梯形圖語言編程，由于和傳統(tǒng)的繼電器控制原理圖相似，所以工程人員學(xué)習(xí)、使用這種編程語言更為簡單，編寫程序的步驟和方法也容易理解和掌握。（4）系統(tǒng)設(shè)