基于PLC的全自动洗衣机控制系统毕业设计.doc

1、本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计学生姓名： 学 号：专 业：班 级：指导教师：李授50基于 PLC 的全自动洗衣机控制系统摘要本文是利用可编程控制器PLC实现了对洗衣机的全自动控制，且说明了PLC控制的原理方法，优点和特点及控制洗衣机的特色。本文在介绍了洗衣机结构的同时，又对全自动洗衣机的控制系统进行了非常全面分析，并在此基础上提出基于PLC的全自动洗衣机控制方案，且对实施方案进行了论证,根据洗衣机的工作原理从而对程序及其流程进行了设计,该系统具有智能化程度高、安全可靠和运行稳定等特点。对电磁阀，按钮,开关等其它一些输入/输出点进行控制，从而实现了洗

2、衣过程的自动化，并实现了多台控制。由于每遍的洗涤、排水、脱水的时间由PLC内定时器控制，所以只要改变定时器参数就可以改变相应的控制时间。关键词：可编程序控制器（PLC）;自动控制; 变频器; 洗衣机内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）PLC in the application of full-automatic washing machineAbstractThis paper is the use of programmable controller PLC realizes the automatic control of the washing machine, but you a

3、sk clear the principle of PLC control method, the advantages and characteristics and the control characteristic of the washing machine. This article introduces the structure of the washing machine at the same time, and fully automatic washing machine control system for the very comprehensive analysi

4、s, and on the basis of fully automatic washing machine control scheme based on PLC is put forward, and the implementation plan, according to the washing machine working principle and application and its process of design, the system has a high intelligent degree, safe and reliable and stable operati

5、on, etc. Some of solenoid valves, buttons, switches and other input/output point to control, so as to realize the automation of the washing process, and many sets of control could be achieved. Because every time wash, drainage and dehydration time timer control by PLC, so just change the timer param

6、eters can control time accordingly. Key words: programmable controller (PLC); The automatic control; The inverter; The washing machine内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）目 录摘要IAbstractII第一章 绪论51.1 课题背景与意义51.2 全自动洗衣机简介61.3 全自动洗衣机控制技术的现状与发展81.4 本文主要的工作9第二章 概述102.1 PLC的控制特点102.2 控制系统框图112.3 控制系统对应设备及功能12第三章 硬件的设计133.1

7、 外部设备的选择133.2 变频器143.3 电动机163.4 可编程控制器的选择183.5 PLC外部接线图19第四章 软件的设计254.1 I/O 分配表254.1.1 输入地址分配表254.1.2 输出地址分配表264.1.3 内部元件地址分配表274.2 系统流程图284.2.1 强制停止流程图284.2.2 正常运行流程图284.2.3 去抖动程序流程图304.3 程序设计304.3.1 PLC控制顺序功能图304.3.2 系统梯形图314.3.3 系统指令语句表39第五章 程序运行过程分析45第六章 总结与展望466.1 总结466.2 全自动洗衣机的展望47参考文献49课程设计体

8、会50 第一章 绪论1.1 课题背景与意义自 19 世纪中叶，美国人史密斯研制出世界上首台洗衣机至今，洗衣机的发展已经历了一个多世纪。1910 年世界上第一台电动洗衣机问世，标志着人类家务劳动自动化的开始。1922 年世界上第一台搅拌式洗衣机在美国诞生。1937 年世界上第一台全自动滚筒式洗衣机投放市场。1957 年三洋公司推出世界上第一台涡流式波轮洗衣机。从此，确立了搅拌式、滚筒式和波轮式三种工作方式洗衣机三足鼎立天下的局面。 20 世纪 60 年代以后，洗衣机在一些发达国家的普及率迅速上升。70 年代，日本生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70 年代后期，日本又生产出微电脑控制型波轮式套桶全自

9、动洗衣机。80 年代后，“模糊控制”开始应用于洗衣机，生产出智能型模糊控制洗衣机，使洗衣机的功能更加完善，其洗衣程序更随人意，其使用操作更简单化。进入 90 年代，由于电机调速技术的提高，实现了洗衣机宽范围大调速比的转速变换与调节，诞生了各种新水流洗衣机。20 世纪末到 21 世纪初，变频洗衣机问世，使洗衣机的功能更具人性化，实现了真正意义上的智能化控制。以往以单片机为中心控制系统工作的全自动洗衣机中，存在着一些本身不能克服的缺点。首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序也相对复杂；其次，在设计控制系统硬件时，要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护

10、等等，这样不但增加了硬件的复杂性，而且隐含较高的故障率，还无形地增加了维修成本费用。如果在全自动洗衣机的控制系统中采用 PLC 来控制将能克服单片机的这些缺点。因为它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。所以在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统的设计的灵活性及控制系统的可靠性。本文在 PLC 控制系统设计中，主要增加了水位选择、工作流程选择和工作模式，并且在电机正反转以及转速方面运用了西门子 M440 变频器控制，这样既提高了系统的稳定性又实现了节能措施。本次设计基于PLC的全自动洗衣机控制，本文的课题源于市场上洗衣机

11、产品。采用PLC控制开发的周期短，开发成本低，可以直接用于工业现场控制。PLC控制具有实时性、信号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目，可靠性高，丰富的I/O卡件，质优价廉，性价比高，安装简单，维修方便，PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。因为它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能，所以在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统设计的灵活性及控制系统的可靠性。本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。 1.2 全自动洗衣机简介全自动洗衣机的工作过程一

12、般包括启动、进水、洗涤、排水和脱水等功能。本文所设计为有水位选择、工作流程选择、工作模式以及温度选择的全自动洗衣机，这样用 PLC 控制的全自动洗衣机的洗涤动作控制程序要求增加洗涤水位选择、控制方式选择等。在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、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。PLC 在系统中是处于中心位置，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 给定信号送给变频器来决定的，而电机的正反转状态直

13、接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。全自动洗衣机的工作过程包括启动、进水、浸泡、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 1.1 所示，由 PLC 控制洗衣机各种动作典型的系统控制图1.1: 图1.1由图可知，按下启动按钮，PLC 上电。然后依次选择工作流程、洗衣模式、温度等，PLC 便通过设定的程序运行，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

14、；电机的工作状态也由控制中心 PLC 给定信号送给变频器来决定的，而电机的工作转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。洗衣机的应用现在比较普遍。全自动洗衣机的实物示意图如下图 1.2 所示。全自动洗衣机的洗衣桶（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，通过电控系统使进水阀打开，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。洗衣机水温通过调整蒸汽阀开度来控制，利用热电偶传感器检测水温，运用 PID算法

15、保持恒温。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、中、低水位开关分别用来检测高、中、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。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个压力开关。气室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受压而胀起，推动顶杆运动而使触点改变，从而实现自动通断。 图1.2全自动洗衣机系统结构图1.3 全自动洗衣机控制技术的现状与发展在洗衣机控制方面，在 PLC 问世之前，工业控制领