基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计
摘 要
可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。
在现代的社会，全自动洗衣机进入各个家庭，本文介绍了PLC用于全自动洗衣机的控制系统，其可改进现有技术的不足，简化结构，有利于降低成本和提高可靠性。
关键词:全自动洗衣机;可编程控制器;简化结构;降低成本;
目 录
1 引言.............................................................. 2 2 全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定.............................. 3
2.1 总体控制方案确定 ............................................ 3
2.1.1 控制系统的比较......................................... 3 2.2.2 洗衣机的PLC控制系统概述............................... 3
3 全自动洗衣机的基本结构............................................ 5
3.1 全自动洗衣机的原理和构造 .................................... 5 3.2 洗涤脱水系统 ................................................ 8 3.3 排水和进水系统 .............................................. 8 3.4 电动机及传动系统 ............................................ 8 4 电气控制系统...................................................... 9
4.1 控制系统结构 ................................................ 9 4.2 控制系统原理 ............................................... 10 4.3 检测电路系统 ............................................... 11 5 主要器件的选择................................................... 12
5.1 电动机的选择 ............................................... 12 5.2 传感器的选择 ............................................... 12 5.3 可编程控制器外部设计 ....................................... 13 6 软件设计......................................................... 15
6.1 系统的顺序功能图设计 ....................................... 15 6.2 全自动洗衣机的控制要求 ..................................... 16 6.3 控制系统顺序功能图 ......................................... 17 6.4 控制系统的梯形图设计 ....................................... 18 6.5 程序语句表 ................................................. 20 7 结束语........................................................... 21 致谢............................................................... 22 参考文献........................................................... 23
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1 引言
从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。
1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战——美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。
1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。之后，水力洗衣机，内燃机洗衣机也相继出现。
1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，标志着人类家务劳动自动化的开端。
1922年，电动洗衣机迎来一种崭新的洗衣方式——搅拌式。搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。
70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。
90年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。
全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成。所用的程序控制器可分为电动机驱动式和单片机式。从控制方式的发展阶段上分：
全自动洗衣机可分为两大类：
第一类电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。
第二类是电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。电动控制全自动洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产品，是自动控制的初级阶段。随着计算机的及微电子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统, 专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器, 用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、
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定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字的、模拟的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程. 可编程序控制器及其有关设备, 都应按易于与各种控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。 2 全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定 2.1 总体控制方案确定 2.1.1 控制系统的比较
PLC系统的特点：
1）可靠性高，PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。
2）使用方便灵活，PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。
3）编程简单，PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。
单片机系统的特点：
1）要求环境，单片机对环境的适应能力较低，可靠性差。
2）编程和PLC相比难以学习，主要是单片机采用汇编语言或者是C语言，这些高级语言和PLC语言相比，难以学习。
3）功能单一只具有使用中所需要的功能。但是，它结构简单，处理速度快。 2.2.2 洗衣机的PLC控制系统概述
全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作
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的。首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序相对复杂；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，在各种控制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。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。因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。
典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图1所示：
图1 PLC控制系统的硬件组成框图
2.2.3 PLC的设计步骤
开发应用PLC 的设计任务分为硬件和软件设计两部分。硬件设计主要包括: 1）确定安排PLC 的输入、输出点; 2）设计外围电路, 包括主电路;
3）选购PLC 并进行现场安装接线等内容；
软件设计, 大多数用梯形图和指令程序, 主要包括:
1）设计控制流程, 根据工艺要求先画出工作循环,如有必要再画详细的状态流程图;
2）根据工作循环图, 画出虚拟的电路图———继电器梯形图;按梯形图编写指令程序表;
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