基于三菱PLC的全自动洗衣机系统的设计

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1、摘要目前中国洗衣机市场正进入更新换代期， 市场潜力巨大， 人们对于洗衣机的要求也越来 越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、 进排水系统故障自动诊断功能、 暂停等七大功能， 在许多方面还不能达到人们的需求。 这就要求设计者们有更高的专业和技术水平， 能够提出 更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化 的全自动洗衣机。 目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容， 大多洗衣的厂家都注重各自品牌 的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各项功能是 PLC 控制实现的，控制功能灵活，因此，设计出基于 PLC全自动洗衣机控制电路系统具有很强的

2、实用性。本设计采用物美价廉的三菱为控制核心 , 为保证洗衣机及人身安全 ,设计了蜂鸣报警电 路。功率驱动电路由可控硅实施对电动机 ,进水阀, 排水阀的控制。为方便读者更快地了解 , 熟悉本设计，作为基础知识，还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的PLC基本功能,使全自动洗衣机能更加智能化 , 更加完善。关键词：PLC洗衣机，梯形图目录摘要 . I1 洗衣机的概述 . 11.1 洗衣机的分类 11.1.1 按结构形式划分 11.1.2 按洗涤方式与结构原理划分 11.1.3 按自动化程度分为 11.2 全自动洗衣机的介绍 22三菱PLC洗衣机控制系统设计要求 32.1 控制要求 32.2 解决思

3、路 43 软件设计 . 43.1 洗衣机工作流程图 . 43.2 可编程控制器的基本指令 53.3 梯形图设计 . 114 调试与检测 . 144.1 程序传送 . 144.2 监控测试 . 144.3 I/O 地址分配与接线图 14参考文献 . 16附录 总梯形图 . 171 洗衣机的概述1.1 洗衣机的分类1.1.1 按结构形式划分洗衣机按结构形式分为：单桶、双桶、多桶型。1.1.2 按洗涤方式与结构原理划分按洗涤方式和结构原理分类，可以分为如下几种：（1）滚筒式洗衣机：衣物半浸没于水中，滚筒作有规律的间歇的正反转动，靠滚筒内 凸起把衣物带至高处再跌下，起揉搓作用，然后进行洗涤。其类型有：

4、a前装式滚筒洗衣机；b、顶装式滚筒洗衣机。（2）波轮式（涡卷式）洗衣机也称日本式洗衣机：优点：结构简单，体积小，重量轻， 操作方便，耗电量少，洗净率高。缺点：漂洗衣物不均匀，损衣率高。（3）搅拌式或摆动式洗衣机：洗衣机有一根主柱，由电动机带动摆动叶绕定轴作周期 往复运动，每次转动角度小于 360 度，通过旋转的力度来达到洗涤衣物的效果其他形式有： 喷流式、喷射式、振动式等，市场上比较少见。1.1.3 按自动化程度分为按自动化程度分为如下几种：（1）普通型洗衣机：搅拌动作为电动机带动正转、反转及停靠定时器控制，而进水、 排水、脱水等完全手动。（2）半自动型洗衣机： a 半自动单筒型：洗涤、漂洗、

5、进出水均自动按设定程序与时 间进行，没有脱水机。 b 半自动双筒型：由洗涤、脱水两部分组成。先自动完成洗涤、漂 洗。再由人工把洗净的衣物放入甩干桶中脱水。（3）全自动型洗衣机：可按选定的工作程序自动完成洗涤、漂洗、脱水、甩干、进水、 排水等动作， 无看管。 其类型有： a 机械全自动型： 由电动程控器控制。 b 电脑全自动型： 由电脑程控器控制。1.2 全自动洗衣机的介绍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。

6、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、低水位开 关分别用来检测高、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。排水按钮用来实现手动排水。它能实现的功能有：首先系统处于初始状态时，按下启动按扭及水位选择开关，开始进 水，水满（即水位到达高低）时停止进水。 2 秒后开始洗涤，洗涤时，正转 15 秒后暂停， 暂停 3 秒后开始反转洗涤，

7、反转洗涤 15秒后暂停，暂停 3秒。如此循环 3 次，总共 180 秒 后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水 10 秒即完成一次从进 水到脱水的工作循环过程。若未完成 3 次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一 次大循环；若完成了 3 次大循环，则进行洗完报警。报警 10 秒结束全部过程，自动停机。 此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。全自动洗衣 机的实物示意图如下图 1.1 所示。图1.1全自动洗衣机的实物示意图全自动洗衣机有各种洗涤程序，可供自由选择，工作时间可任意调节（洗涤016分钟, 脱水05分钟）而且工作状态及洗、脱时

8、间在面板都有显示，能自动处理脱水不平衡（具有各 种故障和高低电压自动保护功能）,工作结束或电源故障会自动断电，无需看管，确保安全。它 还具有浸泡，手洗水流功能。它省时省力，操作简单，非常方便的适用于人们的日常生活中， 给人们带来了更多的好处。2三菱PLC洗衣机控制系统设计要求本设计采用三菱PLC对洗衣机的工作流程进行控制，使其实现全自动洗衣机的功能。2.1控制要求（1）按下启动按钮SB1,进水电磁阀打开，进水指示灯亮（HL1点亮）;（2）进水到达水位上限（按上限按钮） ，进水电磁阀关闭（ HL1 熄灭）。波轮电动机进 行搅拌，开始洗涤，按照正转15s-停3s-反转15s-停3s的顺序反复进行3

9、0次；（3） 洗涤过程结束，排水电磁阀打开（HL2点亮），开始自动排水；（4）排水到达水位下限（按下下限按钮） ，排水电磁阀关闭（ HL2 熄灭）。排水电磁阀 关闭2s后，进水电磁阀打开（HL1点亮），开始第二次洗涤，并重复（1）（4）的步骤；（5） 洗涤过程完成 3 次（第三次按下限按钮）时，开始甩干（甩干电动机工作）；洗衣 机在甩干的同时自动排水 ;（6） 甩干与排水过程中共同进行10s后，同时结束，排水电磁阀关闭（HL2熄灭）。蜂 鸣器HA进行蜂鸣报警（0.5s通，0.5s断），提示洗涤过程结束，直到按下停止按钮停止蜂 鸣。2.2 解决思路1 .根据全自动洗衣机的控制要求， 了解需要通过

10、定时器来完成洗涤过程 （正转与反转的 交替）及蜂鸣器的报警的控制过程。 。2. 利用传感器来控制进水与排水的过程3. 利用输出所存和输出解锁存线圈更方便的来实现点动按钮的控制。3 软件设计3.1 洗衣机工作流程图图3.1洗衣机工作流程图3.2可编程控制器的基本指令(1) 自锁电路1、编程：用编程器或编程软件输入程序，并检验。2、将X0钮子开关合上，Y0指示应亮。3、将X0开关断开，Y0指示灯扔保持亮。4、将X1开关接通，Y0指示灯灭。X0!X】一JIY011图3.3自锁电路时序图（2）S/R置位复位指令I X1 ET初H X2ST YDENDH图3.4 S/R置位复位指令应用梯形图1、编程：用

11、编程器或编程软件输入程序、并检验。2、合上X1号开关，观察Y0指示灯。3、断开X1号开关，观察Y0指示灯。4、合上X2号开关，观察丫0指示灯5、断开X2号开关，观察丫0指示灯XIYQX2 图3.5 S/R置位复位指令应用时序图(3) PLS脉冲指令X0PLS homoSET Q XIPLS Ml MLRST Y0 1ENDH图3.6 PLS脉冲指令应用梯形图1、编程：用编程器或编程软件输入程序，并检查。2、运用程序。3、合上X0开关，观察丫0指示灯。4、断开X0开关，观察丫0指示灯。5、合上X1开关，观察丫0指示灯。6、断开X1开关，观察丫0指示灯。xoM 100 YO XI M102 图3.

12、7 PLS脉冲指令应用时序图(4) 定时器指令与应用70K30 )(VO 1(VI LEND)X0TO图3.8定时器指令应用梯形图1、编程：用编程器或编程软件输入程序，并检验。2、合上X0开关，观察YO、Y1输出的变化。xoYOY1图3.9定时器指令应用时序图(5) 振荡器图3.10振荡器梯形图1、输入程序并检验，然后运行程序。2、观察Y0的变化。3、闭合X0开关，观察Y0的变化，并监控TO、T1的工作情况YO图3.11振荡器时序图(6) 计数器指令与应用图3.12计数器指令应用梯形图1、编程输入程序并检验，然后运行程序。2、当X0开关断/通一次，计数器现行值加1。3、当X0开关断/通5次时，

13、计数器现行值加1。4、当X1开关接通/断开时，CO复位，丫0灯灭。X0 1IXI CO Y0 图3.13计数器指令应用时序图(7) 步进指令1、编程：输入程序，并检验。2、运行程序，监控SO、S1顺序接通X0-X3开关，观察丫0 Y1的发光指示。3、X3为关闭步进转换指令。3.3梯形图设计SWOP-CFXGP/WIN- C为一个应用于 FX系列可编程控制器的编程软件，可以在Win dows98/ME/2000/XP操作系统下进行梯形图的编辑和指令表程序的编辑。微机与 PLC的 连接，可以用三菱公司的 SC-08型电缆线串接SC- 09型电缆线，SC-08的9针插头接微 机的RS232串行口，S

14、O09的圆形插头接PLC的通讯口运行SWOPCFXGPWIN- C软件。当选用语句表编程方式时，用鼠标点击语句表编辑区，其标题栏变为蓝色，成为当前工作区。用键盘输入语句表程序，覆盖工作区的“NOP语句,回车后自动换行，当使用语句表编程时，梯形图编辑区立即将程序自动转换成梯形图，因此 可以同时生成二个文件。当选用梯形图编程方式时，用鼠标点击梯形图编辑区，其标题栏变 为蓝色，成为当前工作区。点击菜单栏视图功能，将显示梯形图的绘图工具。编辑梯 形图时，首先确定光标位置，在绘图工具栏内点击欲用的元件，此时出现一个对话框，输入 元件号后，元件图形出现在原光标位置。按照这种方法，逐一将元件加到梯形图上。当

15、梯形 图完成后，点击工具栏的转换按钮，可以将梯形图转换成语句表程序。梯形图的单元设计如 下：(1) 按下启动按钮SB1时，S0初始化。按下停止按钮SB2采用区间复位ZRST旨令使 洗衣机停止工作。启动和停止的梯形图如图 3.15所示。-V丄Il -Hi-L图3.15启动和停止梯形图(2) 按下启动按钮SB1,状态元件S20驱动进水电磁阀YA1输出线圈丫000,洗衣机进水， 按下SB3可以实现手动排水，水到达高水位时SQ1闭合，状态元件S21驱动定时器T0延时2S,状态元件S22驱动接触器KM3闭合，驱动输出线圈丫002电动机M正转，开始洗涤。延 时15S,再暂停3S后，状态元件S24驱动接触器

16、KM4闭合，驱动输出线圈丫003电动机M反 转。同样洗涤15S,在暂停3S。通过计数器C0和定时器T4的控制，如此洗涤3次。洗衣机 的洗涤梯形图如图3.16所示。u T肌卜1US2121 -HSILk2S28- T进卜353# ISH 卜il -dsiL k5 31L|-I1Tfl图3.16洗衣机洗涤梯形图(3) 洗涤3次后，状态元件S26驱动接触器KM3闭合，驱动输出线圈丫002电动机M正 转，开始脱水。低水位开关 SQ2脱水离合器YA3驱动输出线圈丫004,通过计数器C1计数 3次，洗涤完成，状态元件 S27驱动线圈Y005报警10S结束整个洗衣机的洗涤。脱水和报 警结束梯形图如图3.17

17、所示。綁一ISTL卜S2788 hit 卜9508CW01;C啊JT5K1OQ二C1K3:C測3SEIS2FRSIG1JCHM01T3K1OQcso:C閒图3.17脱水和报警结束梯形图4 调试与检测4.1 程序传送计算机RS232 C端口及PLC之间，必须用指定的电缆线及转换器连接。读入一一将PLC中的程序传送到计算机。操作方法是：执行PLC传送-读入菜单 命令。写出一一在PLC设置为STO时，将计算机的程序发送到PLC中，操作方法是：执行PLC 传送 写出菜单命令，此时出现写出对话框，回答对话框并按确认按钮后完成。校验一一将计算机及PLC中的程序加以比较校验，操作方法是：执行PLC传送 校验

18、菜单命令。4.2 监控测试PLC在运行时，可以利用“监控/测试”功能，监控元件，触点或线圈的工作情况。亦 可以修改定时器与计数器的设定值。当点击梯形图编辑区，可以完成如下监控：首先执行 监控/测试 开始监控 菜单命令，监控/测试菜单出现如下几种监控命 令。元件监控（光标）一一执行监控/测试-元件监控（光标）命令后，将光标选定的 元件登录在元件监控窗口，可以进行监控。改变设置值执行 监控/测试改变设置值菜单命令后， 出现改变当前值对话框。 可 以对定时器和计数器的设定值进行修改。4.3 I/O 地址分配与接线图根据洗衣机操作的工艺过程及对控制系统的要求， 首先归纳本系统中所有输入信号和输出信号；

19、然后根据PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配，使每个输入信号对应PLC内部 的输入继电器，每个输出信号对应 PLC内部的输出继电器。PLC洗衣机控制的I/O地址分配 如表 4.1 所示。I/O 口说明I/O 口说明X0启动按钮Y0进水抬示灯XI停止按钮Y1排水指示灯X2上限按钮Y2正搅拌指示灯X3下限按钮Y3反搅拌指示灯X4手动排水按钮Y4甩干桶指示灯Y5蜂鸣器指示灯表4.1 I/O 分配表牢记此分配表，将模块上的I/O 口按照下图接线图连接好，检查无误后，将软件程序下 载到模块中去，开启电源，手动操作按照设计要求演示好洗衣机的各个功能，修改程序直到 将其能完善处理设计要求的各个功能。图4

20、.1模块接线图参考文献1 张立科、PLC应用开发技术与工程实践、北京：人民邮电出版社、2005.12 李国厚PLC原理及应用设计.化学工业出版社，20053 潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制J.电子世界，2003（3）4 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用J.设计与开发，19995 王玉梅.全自动洗衣机的模糊控制系统J.潍坊学院学报,2000,20056 余剑生.基于模糊控制的智能洗衣机的程序控制系统J.广东技术师范学院学报7 周德林.电脑的程序控制系统.家用电器,20058 荣俊昌.全自动洗衣机原理与维修.高等教育出版社,19989 钱如竹快修家用洗衣机.北京：人民邮电出版社,2003附录总梯形图30 XOOOS3 ISIL |1 -WI37 ISH 39XDD242北4E5?2TSM10T0IFII|45ET31c丫期:-pETS2T(顺 ：柿哑:T1H10I更 S3 T2B5(J:596166滞I?12卄13S4I8JLFT3JXFTKIDS4.|_THl pMO-|_厂3JFTS5-.L - 1S?1 YDD3C Y001T6K30C Y004-07-pSTK20Y0044SETS7-PLSH3-SETS8-SETSIPLSHlC Y005T5K50SETS9PLSM2RETEND