机电一体化设计

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1、基于PLC的全自动洗衣机控制随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用电 器产品。传统洗衣机基于电器的控制，已经不能满足人们对其自动化程度的要求了。洗衣机要 更好地满足人们的需求必须借助于自动化技术的发展。自动化技术的飞速发展，使得洗衣 机由最初的半自动式发展到现在的全自动式，并正在向智能化洗衣机方向发展。洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。基于全自动洗衣机的应用日益 广泛，本次设计利用西门子公司生产物LC控制全自动洗衣机，与传统的继电器逻辑控制 系统相比较洗衣机可靠性、节能性得到了提高PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器 件，它的接线也大大减少与

2、此同时系统维修简单、维修时间缩短。本文首先介绍了洗衣机的发展，然后重点介绍了洗衣机的设谢程序流程图及编程软 件进行了说明，最后对系统进行了仿真。PLC采样按钮及限位开关外部输入信号的变化， 执行相应的程序，然后输出控制电机正反转及脱水处理，控制方式灵活多样。最后就本课题所做的工作进行了总结，并对进一步的研究提出了自己的看本次设计 的全自动洗衣机工艺要求有待改善，不可以单独脱水及洗衣时间的设置；由于时间有限， 没做进一步的改善。基于全自动洗衣机在日常生活中广泛运用，本设计具有广泛的推广价 值。关键词：全自动洗衣机，PLC，控制目 录1绪论11。1课题概述11.2洗衣机发展概况11。3课题研究的目

3、的与意义21.4本课题研究的主要内容32系统硬件设计42。1系统的控制要求42。2系统硬件设让52。3系统软件设让83 总结133.1 工作总结13致谢14参考文献15附录16附录一：梯形图程序161绪论1.1课题概述本次设计基于PLC的全自动洗衣机控制，采用PLC控制开发的周期短开发成本低可 靠性高，可以直接用于现场控制。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。通常，人们采用洗衣机来洗衣服需要经历洗衣、清洗、排水、脱水等个环节，而在 全自动洗衣机中，这样的一个过程完全曲LC来完成。全自动洗衣机需要其控制系统足够 可靠，以避免洗衣机出现故障。全自动洗衣机的简单工作过程如图1

4、。1所示，其中洗衣的方式、洗衣中的水位选择等 俩个方面需要将衣服放入洗衣机之后手动来选择并且是必须选择的洗衣参数当选择了洗 衣参数后，按下启动按钮，洗衣机就会自动完成整个过程循环俩次循环俩次图1。1全自动洗衣机的简单工作过程1。2洗衣机发展概况世界上第一台洗衣机于1858年诞生，但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被 广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。1874年，“手洗时代受到了前所未有的挑战， 美国人发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国发明了蒸气洗衣机蒸气动力开始取代人力。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现1910年，美国试制成功世界上 第一台电动洗衣机，电动洗衣

5、机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。922年，美 国改造了洗衣机的洗涤结构把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下她也就是第 一台搅拌式洗衣机的诞生1932年，美国研制成功第一台前装式滚筒洗衣机1955年,在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机全自动洗衣机从结构上分有波轮式，搅拌式滚筒式。目前国内市场上销售的大都是 波轮式和滚筒式供应最多的是波轮式洗衣机。波轮式洗衣机的特点是洗净率高，但对衣服 的磨损很大随着人们生活水平不断地提高，丝绸，毛料，羊毛等大量走进普通家庭，厂商又 适时地推出了滚筒洗衣机它最大的优点是磨损率小，但洗净率比波轮式低价格高.洗

6、衣机产品可以分三类普通型、半自动型和全自动型普通型和半自动型洗衣机，都 需要人为参与操作，才能完成洗衣、甩干、排水全过程；而全自动洗衣机在整个洗涤、甩 十、排水过程中，无需人为操作和监控国内外洗衣机品牌有海尔、小天鹅、荣事达、松下、惠而浦水仙1、3熊猫、西门子、日立好用。1.3课题研究的目的与意义本课题主要着重于全自动洗衣机的控制，要求洗衣机能实现进水、洗涤、排水、脱水、 报警，所采用的控制方法操作简单、稳定可靠、维护与维修方便。控制方法确定后投入生 产要缩短控制系统的设计的时间、调试周期，且要降低成本。传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但 是,这也是随之

7、带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进 行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的 后果。在全负荷运载的情况下大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电 能.并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。采用PLC控制比继电器控制好的多，我们采用工。来控制。（1）可靠性高抗干扰能力强，高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现 代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制烟部电路采取了先进的抗干扰技术，具 有很高

8、的可靠性。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规 模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合（3）易学易用，深受工程技术人员欢LC作为通用工业控制计算机是面向工矿企 业的工控设备。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻 辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护 也变得容易起来更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多 品种、小批量的生产场合（5）体积小，重量轻，能耗低，由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化 的理想控制设备。1。4本课题研究的主要

9、内容本课题需研制出可靠性高、易于操作的全自动洗衣机控制方滋系统采用PLC控制， 主要包括电动机正反转控制、离合器控制、进排水电磁阀控制、循环控制、保护和联锁。研究的具体内容包括：（1）深入了解洗衣机的发展、结构及控制要求（2）控制系统设计。包括硬件设计PLC的选择，各硬件模块的介绍，软件设计，编程方 法。（3）对编写好的编译程序进行模拟调试并仿真。2系统硬件设计2。1系统的控制要求全自动洗衣机系统中PLC主要完成一下功能。1. 检测功能（1）检测洗衣机的方式；标准或者是柔和的选择。（2）检测洗衣时的水位；高水位或者是低水位的选择。（3）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。（4）检测排水

10、是否已经完成。2. 控制功能（1）控制进水、洗衣、排水、清洗、脱水等洗衣机的动作（2）控制洗衣、清洗、脱水等的时间长短（3）控制洗衣、清洗等的效果。（4）控制在洗衣机完成一个动作和到下一个动作的准确转换。（5）控制完成洗衣机洗衣时的信号提示。自动洗衣机的设计除了满足上述功能以外，还需要考虑到外观设计、造型等方面。 尤其是在洗衣机的手动控制操作面板上，依序符合人机界面的基本要求。设计全自动洗衣机的操作面板如图2.1所示。其中进水、正转、反转、排水、脱水 为信号灯指示单签洗衣机的工作状态蜂鸣器为声音指示，指示洗衣机在工作中的某些状态 的转换；启动、停止、高水位、低水位、标准、柔和等为手动控制按钮，

11、用来手动输入一 些控制信号。进水正转反转排水脱水蜂鸣器全自动洗衣机启动停止高水位 低水位 标准柔和图2。1全自动洗衣机操作面板在实际生活中，操作面板一般位于洗衣机的上表面，需要在设计的时候加入更多的个 性化平面设计元素，并且操作面板往往与恐怕给你赚钱不放置在一起，这就需要考虑线路 布线的问题。2.2系统硬件设计根据上节中队全自动洗衣机的功能分析，可以设计出图2。2所示的全自动洗衣机硬件 系统框图.启动按钮进水电磁阀停止按钮高水位电动机正转接触器低水位S7200PLCCPU222标准柔和电动机反正接触器蜂鸣器高水位探测器低水位探测器图2.2全自动洗衣机的硬件系统框图选择西门子S7-200系列PL

12、C作为此全自动洗衣机的控制主机。本控制系统中共有 哥数字量输入和6个数字量输出，共需14个I/O点数及程序容量，选择了CPU222作为本 系统的主机对PLC主机的I/O资源进行分配其分配情况如表2.1所示名称地址信号说明输入信号启动按钮I0.0启动洗衣机停止按钮10。1停止洗衣机高水位按钮10。2高水位选择低水位按钮10。3低水位选择标准模式按钮10。4标准模式选择柔和模式按钮10。5柔和模式选择高水位探测器10。6高水位检测低水位探测器10。7低水位检测输出信号进水电磁阀Q0。0进水控制电动机正转接触器Q0。1电动机正转控制电动机反转接触器Q0.2电动机反转控制排水离合器Q0。3排水控制脱水

13、电磁离合器Q0.4脱水控制蜂鸣器Q0。5声音提示表2。1全自动洗衣机控制系统中PLC主机的I/O资源分配根据PLC主机的I/O资源分配以及PLC主机的硬件框图则PLC主机的硬件接线图如图2。3所示.启动按钮-J 停止按钮1:， c 21 Q高水位按钮;二一1低水位按钮Q O标准模式选择按钮1 n_EZ1*柔和模式选择按钮Q FV网络9网络10排水细nM1.1MOOQ0.3-：I I1 IC )T40TJi 1 SOO- P 10C ms网络11网络2网络标题鬲多主暮 一SMO.OFOREN ENCiW2-12-INDXINITFINAL网络G碌模W而果和模就茏择回络7T41网络M1.5()网络

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