全自动洗衣机控制系统的设计

由天下分享时间：2024/12/18 22:11:24 加入收藏我要投稿点赞

中北大学2014届毕业设计说明书

图2.5 减速离合器电动机传动系统的原理

2.2.4 电气控制系统

全自动洗衣机电气控制系统由程序控制器、电机、进水电磁阀、排水电机、水位开关、安全开关组成。根据控制方式可分为电动控制和电脑控制两大类（引言部分已作介绍，这里不再赘述）。这两种控制方式的电路差异较大，但其控制的基本原理是一样的。图2.6是以程序控制器为中心的波轮式全自动洗衣机控制系统的基本原理方框图。

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图2.6 波轮式全自动洗衣机电气控制原理图

2.2.5 支承机构

支承机构主要由箱体、吊杆及控制台组成，用来安装和连接洗衣机的各种零部件外，还有减振及防护装饰作用。

箱体即外壳，采用0.5~1mm厚的钢板经冲压、弯折成型，表面作喷漆或喷塑处理，外形如图2.7所示。

套桶洗衣机的盛水桶、洗涤（脱水）桶套装在一起，由钢底板托住。底板下面安装电动机、离合器、排水电磁阀等。它们通过4根吊杆悬挂在箱体上端口的4个角撑上，其结构如图2.8所示。吊杆还具有减振功能。

图2.7 箱体的结构图2.8 吊杆的结构

控制台位于套桶洗衣机的顶部，内部安装着电气控制元件，上面设置操作开关。控制台有两种结构形式：一种是凸台式，多应用于电动程序控制器式全自动洗衣机；第二种平台式，多应用于电脑程序控制器式全自动洗衣机。

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3 全自动洗衣机控制系统的控制方案设计

3.1 全自动洗衣机控制系统介绍

全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一轴心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作为脱水用。内桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通。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。进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤时，正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位控制开关分别用来检测桶内水位情况。启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现随时停止进水、排水、脱水及报警全过程。

3.2 具体控制内容设计

整个系统分为自动和手动两种控制状态。

在自动状态下，整个过程分为进水、洗涤、排水、脱水四个环节： 1）当按下启动按钮，进水电磁阀打开，当达到高水位时，停止进水 2）开始洗涤，电机正转30S，暂停2S，反转30S，暂停2S

3）洗涤过程循环5次，总共320S后开始排水，排到低水位时，脱水（排水）30S 4）重复从进水到脱水两次大循环，进行两次清洗 5）清洗完成，报警5S，自动停机

在手动状态下，有手动排水按钮（自动状态下不启动）、手动脱水按钮（自动状态下不启动）和停止按钮。

3.3 全自动洗衣机控制系统方案的选择

通过对全自动洗衣机的控制内容进行分析，能满足上述控制要求的控制方案共有三个，分别为继电器控制、单片机控制和PLC控制。 3.3.1 继电器控制方案

继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统

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构成后，想再改变或增加功能较为困难。由于继电器控制系统使用了大量的机械触点，连线多，触点开闭时存在机械磨损、电弧烧伤等现象，触点寿命短，所以可靠性和可维护性差。此外，机械触点还会出现抖动的问题。 3.3.2 单片机控制方案

单片机控制集成度高，体积小；低电压，低功耗，具有优异的性能价格比。但用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强，开发周期长。一个采用单片机制作的主控板不经过很长时间的实际验证很难形成一个真正的产品。单片机程序的编写复杂，编程周期较长且单片机的内存容量、速度、字长有限。 3.3.3 PLC控制方案

PLC的编程语言采用继电器控制电路的梯形图语言，清晰直观。虽然PLC是以微处理器为核心的控制装置，但是它不需要用户有很强的程序设计能力，只要用户具备一定的计算机软、硬件知识和电器控制方面的知识即可。PLC系统的可靠性高，抗干扰能力强；设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。但是PLC的价格较贵。 3.3.4 结论

通过对继电器控制、单片机控制、PLC控制三种控制方案的优缺点进行比较，并结合洗衣机的工作原理、工作环境及具体控制内容的要求，本课题的洗衣机控制系统决定采用PLC进行控制。 3.4 PLC介绍

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

PLC实际上是一种新型的工业控制计算机。它基本上与微型计算机相同，是以微处理器为核心的结构，由硬件结构和软件结构组成。其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持。 3.4.1 PLC的硬件结构

可编程控制器主要是由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出单元（I/O）、电源和编程器等几部分组成，其硬件结构如图3.1所示。

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图3.1 PLC的硬件结构

3.4.2 PLC的软件结构

在可编程控制器中，PLC的软件分为两大部分：

1）系统监控程序：用于控制可编程控制器本身的运行。主要有管理程序、用户指令解释程序和标准程序模块，供系统调用。

2）用户程序：它是由可编程控制器的使用者编制的程序，用于控制被控装置的运行。

3.4.3 PLC的设计步骤