基于PLC全自动洗衣机控制系统

目录

第一章概述 ............................................................. 3 1.1 选题背景 ......................................................... 3 1.2 全自动洗衣机发展概况 ............................................. 3 1.3 控制系统的选择 ................................................... 4 第二章 全自动洗衣机控制系统设计 .......................................... 6 2.1 系统描述 ......................................................... 6 2.2 制定控制方案 ..................................................... 7 2.3 系统配置 ............................................................. 10 2.4 控制面板 ............................................................. 12 2.5 PLC外部接线图 .................................................... 13 2.6 控制系统流程图 ....................................................... 14 2.7 控制系统时序图 ....................................................... 18 第三章 性能测试与分析 ...................................................... 19 3.1 各个模块的调试 ....................................................... 19 3.2 程序的整体调试 ....................................................... 19 3.3 性能分析 ............................................................. 19 第四章结束语 ........................................................... 20 参考文献 ............................................................... 21 附录（程序源代码）

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第一章 概述

1.1 选题背景

洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电， 已经成为人们生活中不可缺少的家用电 器。在工业生产中应用也十分广泛。但是传统的基于继电器的控制，已经不能满足人们 对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动 化技术的发展。而随着PLC技术的发展，用PLC来作为控制器，就能很好地满足全自动 洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而 有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全 自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。

1.2 全自动洗衣机发展概况 全自动洗衣机是一种除放、取衣物和开动洗衣机这三道

手续外，其余洗衣各程序全 部自动完成的设备。

1874年美国的比尔?布莱克斯通发明了木制手摇洗衣机，这是世界上第一台人工搅 动洗衣机。 1911 年美国人又研制了世界上第一台电动洗衣机。 1920 年美国的玛依塔格 公司又把洗衣机的木制桶改为铝制桶体，第二年又把铝制桶体改为外层铸铝、内层为铜 板的双层结构。 1 936年，他们又将搪瓷用于洗衣机桶体。与此同时，世界各地也相继出 现了洗衣机。欧洲国家研究成功了喷流式洗衣机和滚筒式洗衣机。 1932年后，美国一家 公司研制成功了第一台前装式滚筒全自动洗衣机，洗涤、漂洗和脱水都在同一个滚筒内 自动完成，使洗衣机的发展跃上了一个新台阶。这种滚筒洗衣机，目前在欧洲、美洲等 地得到了广泛的应用。

第二次世界大战结束后，洗衣机得到了迅速的发展，研制出具有独特风格的波轮式 洗衣机。这种洗衣机由于其波轮安装在洗衣桶底，又称涡卷式洗衣机。

近几十年，在工业发达国家，全自动洗衣机制造技术又得到迅速发展，其年总产量 及社会普及率均以达到相当高得水平。

目前世界洗衣机年总产量近 5000 万台，而全自动洗衣机的产量呈增长趋势，在技 术性能上正向着节水、节能、高效、结构更趋合理的方向发展。微电脑控制功能、新型 的洗涤方式、高速脱水以及低噪音等方面都有了很大提高。

近几年，我国的洗衣机制造技术得到迅速发展，从生产单桶波轮式、双桶波轮式洗 衣机逐步向套桶波轮式全自动洗衣机和滚筒式全自动洗衣机方向发展， 其中全自动洗衣 机的年产量已占洗衣机总产量的 10%左右。生产规模不断扩大，技术工艺日趋完善，产 品质量稳步提高，已生产出技术性能优良的多种牌号的全自动洗衣机供应市场。

1.3 控制系统的选择 从满足全自动洗衣机控制系统的安全性、扩展性和可靠性方面

考虑，目前常见的全 自动洗衣机自动控制系统，主要有单片机控制、 PLC控制、工业控制计算机集中控制等 类型。

随着集成芯片技术的不断提高，特别是高档 8位单片机的普及，单片机全自动洗衣 机系统由单片计算机及其外围芯片构成控制系统。虽然单片机本身小巧、功耗低，实时 控制功能强，但是其软、硬件的开发必须借助于开发工具，系统调试困难，不具有自开 发能力，且编写洗涤、脱水等程序相对复杂；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等等。这样增加了硬 件的复杂性，隐含较高的故障率，无形地增加了维修成本费用。

工业控制计算机全自动洗衣机控制系统是利用通用计算机的扩展槽或扩展区， 设计 应用系统硬件模板，如通讯板、 I/O 扩展板等测控功能板，与通用计算机构成一个用于 完成预定测控功能的控制系统。其特点是系统有较强的软、硬件支持。利用通用计算机 的软、硬件资源来支持控制系统进行工作，具有自开发能力，有较强的可视能力和数据 处理能力，更适合于计算机集中控制系统应用

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PLC 是一种新型的具有极高可靠性的通用自动化控制装置。它以微处理器为核心， 有机地将微型计算机技术、自动化控制技术及通信技术融为一体。其特点如下：

抗干扰能力强，可靠性极高。PLC是专为工业控制设计的，采取了精选元器件及多 层次抗干扰等措施，能适应工业现场的恶劣环境。

编程方便。PLC采用易于理解和掌握的梯形图语言， 以及面向工业控制的简单指令。 使用方便。PLC的结构不仅具有先进的通讯和输入、输出能力，而且其模块化的系 统结构、灵活的配置能力，使用户可以灵活组成各种规模和不同要求的控制系统。

维护方便。PLC模块化的系统结构，使操作人员在维修时只需要更换插入式模板或 其它易损部件即可完成，既方便又减少了影响系统运行的时间。

设计、施工、调试周期短。用 PLC完成一项控制工程时，由于其硬、软件齐全，设 计和施工可同时进行，缩短了周期。

易于实现机电一体化。PLC的结构紧凑，体积小，重量轻，可靠性高，抗振防潮和 耐热能力强，使之易于安装在机器设备内部，制造出机电一体化产品。

PLC控制洗衣机洗衣程序有独特之处。首先，它是一个顺序控制系统程序；其次， 洗涤、漂洗、排水、脱水时间是由PLC内的计数器和定时器中参数控制的，只要改变它 的参数太小就可改变整个程序时间长短；第三?通过改变

PLC的型号，可以根据衣物的

质地、数量及脏污程度来实现标准洗洗、柔和洗的多功能；第四，通过修改洗衣程序可 实现进水、洗涤、漂洗、排水 脱水的顺序控制，也可实现或洗涤、或漂洗、或脱水等 单体控制； 第五，在设计过程中， 可以方便地加入相应的配套装置， 如指示灯、 蜂鸣器。

通过以上分析、说明可知全自动洗衣机的控制系统是有多样性的，虽然各种控制系 统均可运用，但是必须考虑它的结构和成本。鉴于 PLC的诸多优势，结合全自动洗衣机 自动控制系统的需要，选择德国西门子公司生产的具有高性能价格比的 S7-200 系列可 编程序控制器。

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第二章 全自动洗衣机控制系统设计

2.1 系统描述 本文描述的是一种全自动洗衣机，它可以自动地完成洗衣的全过程。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（甩干）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 桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水同并不旋 转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电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。其示意图如图 2.1 所示。

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启动按钮 进水口

停止按钮

指示灯 控制按钮

内桶

外桶

波盘

图2.1 全自动洗衣机示意图

2.2制定控制方案

通常地，人们采用洗衣机来洗衣服需要经历洗涤、漂洗、排水、脱水等 4个环节, 而在全自动洗衣机中，这样的一个过程全由 PLC来完成。并且，全自动洗衣机需要其控 制系统足够可靠，以避免洗衣机轻易出现故障。

全自动洗衣机的简单工作过程如图 2.2所示。其中，洗衣的方式（标准或是柔和） 洗衣中的水位选择（高水位洗衣、低水位洗衣等）等两个方面需要在人们将衣服放入洗 衣机洗衣服之后手动来选择。并且是必须选择的洗衣参数。当选择了一种洗衣参数后， 按下启动按钮，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。

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）检测排水是否已经完成。

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