PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì),plc,控制,節(jié)制,全自動(dòng),洗衣機(jī),系統(tǒng),設(shè)計(jì) 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)資料裝訂本 題 目： PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系： 醫(yī)用電氣學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)電14302班 學(xué)生姓名： 汪興 同組學(xué)生： 無 裝訂日期： 2017 年 5 月 19 日 指導(dǎo)教師 審核簽名 答辯組長(zhǎng) 審核簽名 答辯委員會(huì)主任 審核簽名 院長(zhǎng)（副院長(zhǎng)） 審核簽名 黃冬來 黃冬來 黃冬來 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 教務(wù)處制 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)總成績(jī)?cè)u(píng)定表 學(xué)生姓名 汪 興 專業(yè)班級(jí) 機(jī)電14302班 總評(píng)成績(jī) 合 格 課題名稱 PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課題性質(zhì) □產(chǎn)品設(shè)計(jì) □工藝流程 √方案設(shè)計(jì) □其他 題目來源 □教師下達(dá) □社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐 √學(xué)生自選 指導(dǎo)教師 姓名 黃冬來 職稱 講師 √校內(nèi) □校外 職稱 □校內(nèi) □校外 指導(dǎo)教師評(píng)閱成績(jī) 合 格 指導(dǎo)教師簽名：黃冬來 2017年6月15日 答辯小組評(píng)閱成績(jī) 合 格 答辯小組組長(zhǎng)簽名：黃冬來 2017年6月15日 答辯成績(jī) 合 格 答辯小組組長(zhǎng)簽名：黃冬來 2017年6月16日 答辯委員會(huì)審核意見： 合 格 答辯委員會(huì)主任簽字：黃冬來 2017年6月 16日 學(xué)生所在院（部）審核意見： 院長(zhǎng)（副院長(zhǎng)）簽名：劉鋼 綜合成績(jī) 合 格 2017年6月 16日 注：1、指導(dǎo)教師評(píng)閱成績(jī)、答辯小組評(píng)閱成績(jī)、答辯成績(jī)，每項(xiàng)評(píng)分均按百分制。 2、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)根據(jù)上述三項(xiàng)評(píng)分，總評(píng)成績(jī)=指導(dǎo)教師評(píng)閱成績(jī)*40%+答辯小組評(píng)閱成績(jī)*40%+答辯成績(jī)*40%，總評(píng)成績(jī)按五級(jí)記分制。 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)（一） 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)用表 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià) 評(píng)分內(nèi)容 具體要求 權(quán)重 評(píng)分 加權(quán)分 學(xué)習(xí)態(tài)度 努力學(xué)習(xí)，遵守記律，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)，按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù) 0．1 8 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識(shí)，有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解，有一定實(shí)用價(jià)值 0．1 6 調(diào)研論證 能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料及從事其他形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務(wù)并提出實(shí)施方案，有分析整理各類信息并從中獲取新知識(shí)的能力 0．2 14 綜合能力 能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，發(fā)現(xiàn)解決實(shí)際問題 0．2 15 質(zhì)量 論證、分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、結(jié)構(gòu)、建模、實(shí)驗(yàn)正確合理，繪圖（表）符合要求 0．2 15 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字?jǐn)?shù)要求 0．1 4 撰寫質(zhì)量 結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、文字通順、用語(yǔ)符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚，字跡工整、書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字?jǐn)?shù)要求 0．1 6 成績(jī)合計(jì) 68 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 該同學(xué)完成了設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)，同意參加答辯！ 指導(dǎo)教師簽名：黃冬來 2017年5月20日 說明：評(píng)分內(nèi)容、具體要求、權(quán)重為參考，具體由專業(yè)教研室根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)。 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)（二） 答辯小組評(píng)價(jià)及答辯資格審核用表 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià) 評(píng)分內(nèi)容 具體要求 權(quán)重 評(píng)分 加權(quán)分 任務(wù)量 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)量飽滿，難度較大 0．2 16 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識(shí)，有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解，有一定實(shí)用價(jià)值 0．1 8 質(zhì)量 論證、分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、結(jié)構(gòu)、建模、實(shí)驗(yàn)正確合理，繪圖（表）符合要求 0．5 26 外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字?jǐn)?shù)要求 0．1 7 撰寫質(zhì)量 結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、文字通順、用語(yǔ)符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚，字跡工整、書寫格式規(guī)范，符合規(guī)定字?jǐn)?shù)要求 0．1 8 成績(jī)合計(jì) 65 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯資格審查 畢業(yè)設(shè)計(jì) 完成情況 任務(wù)書 √ 有 □ 無 開題報(bào)告 √有 □ 無 設(shè)計(jì)說明書 √完成 □ 未完成 字?jǐn)?shù) 設(shè)計(jì)作品 √完成 □未完成 答辯資格審查結(jié)論：（說明是否可進(jìn)行答辯，并根據(jù)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量說明可答辯的依據(jù)）： 該同學(xué)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成，資料準(zhǔn)備充分，同意參加答辯！！ 答辯小組成員簽名： 黃冬來 、 劉衛(wèi)紅 、 李新平 、 組長(zhǎng)簽名： 黃冬來 2017年5月20日 說明：評(píng)分內(nèi)容、具體要求、權(quán)重為參考，具體由專業(yè)教研室根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和教育廳有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)。 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)（三） 答辯小組答辯評(píng)價(jià)用表 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯評(píng)分 評(píng)分內(nèi)容 具體要求 權(quán)重 評(píng)分 加權(quán)分 自述總結(jié) 思路清晰，語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確，分析歸納合理 0．3 21 創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識(shí)，有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解，有一定實(shí)用價(jià)值 0．1 8 答辯 能夠正確回答所提出的問題，基本概念清楚，有理論根據(jù) 0．5 28 資料 資料齊全，符合《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本規(guī)范要求》 0．1 8 成績(jī)合計(jì) 65 答辯記錄 答辯地點(diǎn) 實(shí)訓(xùn)樓405 答辯日期 2017.5.25 記錄內(nèi)容：1、闡述畢業(yè)論文要點(diǎn) 　 2、提問與回答內(nèi)容 1.全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制技術(shù)要求有哪些？ 2.如何實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的模式控制？ 記錄人簽名： 2017年5月25日 答辯結(jié)論 合 格 答辯委員會(huì)（小組）成員簽名 姓名 職稱 姓名 職稱 姓名 職稱 黃冬來 講師 劉衛(wèi)紅 講師 李新平 副教授 說明：評(píng)分內(nèi)容、具體要求、權(quán)重為參考，具體由專業(yè)教研室根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和教育廳有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)。 5 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 院 系： 醫(yī)用電氣學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí)： 機(jī)電14302班 學(xué)生姓名： 汪 興 同組學(xué)生： 無 指導(dǎo)老師： 黃冬來 下發(fā)日期: 2017 年 3 月 12 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題方向：自動(dòng)化技術(shù) 題目： PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 完成日期：2017年5月23日 一、題目來源： 隨著社會(huì)的發(fā)展，手工勞動(dòng)正在被機(jī)器所取代，因?yàn)樗鼈兊膭趧?dòng)效益比手工勞動(dòng)更快、更好、更方便等，給人們的生活帶來了便捷。例如銀行的機(jī)器人向?qū)?、家用的自?dòng)清潔機(jī)器等等都是機(jī)器取代手工勞動(dòng)的表現(xiàn)，所以本次以PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為研究目標(biāo)，利用PLC作為全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制板塊為核心，研制出一款能夠完全自動(dòng)化把衣物能清洗干凈的洗衣機(jī)。在本次設(shè)計(jì)中利用PLC的程序簡(jiǎn)單、可靠性高、靈敏度大、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，完全讓其在大城市充滿電磁干擾的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制包括洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水、脫水、洗凈、報(bào)警提示、電機(jī)的正反轉(zhuǎn)等，除此之外還能分步進(jìn)行，可以通過控制器來選擇單步脫水、排水等，還可以選擇本次洗衣的模式（強(qiáng)洗、弱洗等）。本次主要針對(duì)以上問題進(jìn)行深入研究，希望能研制出一個(gè)可高實(shí)用的全自動(dòng)洗衣機(jī)。 二、設(shè)計(jì)要求：（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求、作品要求） 原始數(shù)據(jù)：S7-200系列PLC222型，共有8個(gè)數(shù)字量輸入，11個(gè)數(shù)字量輸出，共需19個(gè)I/O分配點(diǎn)。電機(jī)在強(qiáng)洗時(shí)正反轉(zhuǎn)個(gè)轉(zhuǎn)8s，中途停止2s，弱洗時(shí)正反轉(zhuǎn)個(gè)轉(zhuǎn)2s，中途停止5s脫水均為30s。每次循環(huán)采取3次一洗二清模式。此次選用Y132M-4型異步電動(dòng)機(jī)，相關(guān)參數(shù)為：額定功率為7.5KW、額定電流為：15.4A、額定電壓為220V、額定轉(zhuǎn)速為1440r/min、功率因素為0.85、效率為87%。 技術(shù)要求：在本次的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，洗滌過程，排水，進(jìn)水，脫水與判斷衣物是否洗凈等均用控制系統(tǒng)自發(fā)的進(jìn)行控制，所以一個(gè)好的控制系統(tǒng)是至關(guān)必要的，本次以S7-200系列的PLC作為其核心系統(tǒng)便是最好的選擇，本次設(shè)計(jì)通過制定控制的基本方案與步驟，對(duì)需要的軟硬件進(jìn)行合理的選擇搭配，制定系統(tǒng)工作流程圖，編寫梯形圖等方式讓一個(gè)由PLC做控制中心的洗衣機(jī)在人們面前顯示出來。 工作要求：時(shí)代是發(fā)展的，洗衣機(jī)的自動(dòng)化已成趨勢(shì)，本次設(shè)計(jì)希望能在未來的時(shí)間里進(jìn)行實(shí)踐，讓人們能夠更好的體會(huì)到用PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的優(yōu)越性能。 作品要求：本次針對(duì)如今社會(huì)中普通洗衣機(jī)的不穩(wěn)定，不可靠，質(zhì)量差等問題，進(jìn)而采用PLC作為控制系統(tǒng)的來寫一篇有關(guān)于用PLC控制洗衣機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、進(jìn)排水或脫水、洗滌模式的選擇、判斷衣物是否洗凈等全自動(dòng)化的設(shè)計(jì)。 三、個(gè)人重點(diǎn)： 本次的全自動(dòng)洗衣機(jī)以PLC控制系統(tǒng)為核心，本次將重點(diǎn)介紹PLC是如何對(duì)洗衣機(jī)的各個(gè)部件與程序系統(tǒng)進(jìn)行控制與管理的，同時(shí)對(duì)于一些零部件的分析與維護(hù)，以及一些洗衣機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)常識(shí)等進(jìn)行設(shè)計(jì)與探討。 四、各階段時(shí)間安排，應(yīng)完成的工作量： 序號(hào) 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備 注 1 研究選題 2016年12月25日到3月7日 2 調(diào)查研究 2017年3月8日到3月23日 3 開題報(bào)告 2017年3月24日到4月23日 4 整理資料，前期檢查，完成第1次初稿 2017年4月24號(hào)到5月3日 5 指導(dǎo)老師檢查，完成第2次初稿 2017年5月3日到5月17日 6 論文定稿，上交 2017年5月18日到5月23日 7 完成答辯 2017年5月25日 五、應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn)目錄： [1] 陶權(quán)，韋瑞錄.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試.北京：北京理工大學(xué)出版社，2011. [2] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [3] 孫海維，可編程控制器應(yīng)用.北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2006. [4] 徐國(guó)林.PLC應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011. [5] 吳俊忠，黃永紅.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [6] 西門子公司.SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè).2002. 指導(dǎo)教師簽字： 黃冬來 2017年3月30日 教研室主任簽字： 黃冬來 2017年4月15 日 院長(zhǎng)（副院長(zhǎng)）簽字： 年 月 日 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目： PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系： 醫(yī)用電氣學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級(jí)： 機(jī)電14302班 學(xué)生姓名： 汪 興 學(xué) 號(hào)： 201403020219 同組學(xué)生： 無 指導(dǎo)老師： 黃冬來 下發(fā)日期: 2017 年 3 月 25 日 一、選題的依據(jù)及意義 隨著社會(huì)的發(fā)展，手工勞動(dòng)正在被機(jī)器所取代。實(shí)踐證明，機(jī)械效率帶來的作用已是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了手工勞動(dòng)的成果。本次針對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)以PLC作為全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制核心，讓洗衣機(jī)完全的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化為研究目標(biāo)。課題研究采用S7—200系列PLC，此系列具有結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化性能出眾、可擴(kuò)展性強(qiáng)、指令集豐富等特點(diǎn)，能有效可靠的做出最佳方案，達(dá)到真正意義上的自動(dòng)化。在本次設(shè)計(jì)中利用PLC程序簡(jiǎn)單、可靠性高、靈敏度大、適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，完全讓其自動(dòng)控制包括洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水、脫水、洗凈、報(bào)警提示、電機(jī)的正反轉(zhuǎn)等控制，除此之外還能分步進(jìn)行，可以通過控制器來選擇單步脫水、排水等，還可以選擇本次洗衣的模式強(qiáng)洗、弱洗等。本次的設(shè)計(jì)適應(yīng)了現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，想必未來必有一席之地。 二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述） 洗衣機(jī)的發(fā)明源于第一次工業(yè)革命。 19世紀(jì)70年代，一種木制式手搖洗衣機(jī)由一位名叫比爾·布萊克斯的美國(guó)人創(chuàng)造而出，這種洗衣機(jī)的主件是一個(gè)圓通，桶內(nèi)裝有一根帶有漿狀的木制葉片直軸。直軸通過搖動(dòng)與其相連的手柄轉(zhuǎn)動(dòng)。它的出現(xiàn)使“手洗時(shí)代”受到了激烈的挑戰(zhàn)。 19世紀(jì)80年代，蒸汽洗衣機(jī)又在美國(guó)出現(xiàn)，蒸汽的動(dòng)力開始取代人力。之后不久，水力便又取代了蒸汽動(dòng)力，內(nèi)燃洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。 20世紀(jì)初期，世界上第一臺(tái)電力驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)在美國(guó)實(shí)驗(yàn)成功，這次的成功標(biāo)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開始。 20世紀(jì)20年代初期，電動(dòng)洗衣機(jī)以一種全新的洗衣方式——攪拌式出現(xiàn)在人類的視野中。很快美國(guó)瑪依塔格公司開始生產(chǎn)攪拌式洗衣機(jī)。 在20世紀(jì)70年代后期，全自動(dòng)洗衣機(jī)的出現(xiàn)讓人耳目一新，它采用微電腦控制，其使用的結(jié)果讓消費(fèi)者非常滿意。 20世紀(jì)90年代，由于電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了范圍較寬的轉(zhuǎn)速與調(diào)節(jié)，許多新水流式洗衣機(jī)隨之誕生。 隨著洗衣機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)不斷積累，如今的全自動(dòng)洗衣機(jī)大致以滾筒式與波輪式為主，但均向著智能化靠近，而本次研究用PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)便是與時(shí)俱進(jìn)響應(yīng)了當(dāng)今社會(huì)的號(hào)令。 全自動(dòng)洗衣機(jī)憑借著其特點(diǎn)：自動(dòng)完成洗滌、漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)清洗衣物的過程完全自動(dòng)化不許人工操作。這類洗衣機(jī)均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水、排水都采用電磁閥處理，其控制由控制器按人們預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序工作，程序不斷發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)各個(gè)執(zhí)行部件動(dòng)作，直至洗衣過程完成。 全自動(dòng)洗衣機(jī)從結(jié)構(gòu)上分有攪拌式、波輪式和滾筒式。目前，國(guó)內(nèi)銷售大都為滾筒式和波輪式，供應(yīng)最多的是波輪式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)比滾筒式洗衣更加干凈，但對(duì)衣物的磨損卻相對(duì)要高，隨著人們生活水平的提高，毛料，絲綢，羊毛等衣物大量走進(jìn)普通家庭，滾筒式洗衣機(jī)的產(chǎn)量也得到了增長(zhǎng)，它最大的優(yōu)點(diǎn)是磨損率小，但洗凈率比波輪式低，價(jià)格高。本次設(shè)計(jì)以洗衣干凈度為準(zhǔn)，所以本次設(shè)計(jì)為波輪式洗衣機(jī)。 洗衣機(jī)產(chǎn)品按類型可分為普通型、半自動(dòng)型與全自動(dòng)型三類。半自動(dòng)型洗衣機(jī)與普通型洗衣機(jī)均需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水等全過程；而全自動(dòng)洗衣機(jī)在整個(gè)洗滌、甩干、排水等過程中，無需人為操作和監(jiān)控。 三、本課題研究?jī)?nèi)容 本次全自動(dòng)洗衣機(jī)以西門子S7—200系列PLC為控制系統(tǒng)為中心，完全采用PLC控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水、脫水、洗凈 以及各種洗滌模式等進(jìn)行深入研究。并對(duì)其制定系統(tǒng)控制的基本方案與步驟；對(duì)需要的軟硬件進(jìn)行合理的選擇搭配；制定系統(tǒng)工作流程圖；編寫梯形圖并在編程裝置上進(jìn)行演示。以次來做出一個(gè)完整的、可靠性搞得、適應(yīng)能力強(qiáng)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。洗衣機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。對(duì)常用零部件的故障與解決辦法進(jìn)行說明。制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括硬件設(shè)計(jì)，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件的設(shè)計(jì)與編程方法。 四、本課題研究方法 （1）通過文獻(xiàn)收集，查閱、分析相關(guān)文獻(xiàn)，獲取理論知識(shí)。 （2）在收集的文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行分析、研究。 （3）將取得的資料、觀點(diǎn)分類，整合。 （4）咨詢有關(guān)方面專家或企業(yè)相關(guān)人員。 （5）抓重點(diǎn)，對(duì)本課題研究。 五、研究目標(biāo)、主要特色（創(chuàng)新）及工作進(jìn)度 研究目標(biāo)：本次以PLC控制洗衣機(jī)的運(yùn)行，希望能夠在排水、進(jìn)水、洗凈、電機(jī)正反轉(zhuǎn)、報(bào)警提示等上完全自動(dòng)化，并且還可以進(jìn)行單獨(dú)的程序操作，如脫水、強(qiáng)洗等。希望能夠利用PLC的特點(diǎn)讓洗衣機(jī)更加的適合如今時(shí)代的需要。 主要特色：此次以PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的核心系統(tǒng)，能夠讓洗衣機(jī)完全自動(dòng)化并且能夠自動(dòng)判斷洗滌的干凈程度，若清洗不干凈則會(huì)自動(dòng)再次進(jìn)行清洗衣物，而且還可以選擇性分布操作，如脫水等。 工作進(jìn)度： 2016年12月25日至3月7日 研究選題 2017年3月8日至3月23日 調(diào)查研究 2017年3月24日至4月23日 開題報(bào)告 2017年4月24日至5月3日 整理資料，前期檢查，完成第1次初稿 2017年5月3日至5月17日 指導(dǎo)老師檢查，完成第2次初稿 2017年5月18日至5月23日 論文定稿，上交 2017年5月25日 完成答辯 六、主要參考文獻(xiàn) [1] 陶權(quán)，韋瑞錄.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試.北京：北京理工大學(xué)出版社，2011. [2] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. [3] 孫海維，可編程控制器應(yīng)用.北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2006. [4] 徐國(guó)林.PLC應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011. [5] 吳俊忠，黃永紅.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004. [6] 西門子公司.SIMATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè).2002. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 項(xiàng)目說明書 設(shè)計(jì)題目： PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí)： 機(jī)電14302班 學(xué) 號(hào)： 201403020219 設(shè) 計(jì) 者： 汪 興 指導(dǎo)教師： 黃冬來 完成時(shí)間： 2017年5月25日 湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院醫(yī)電學(xué)院 13 目 錄 中文摘要、中文關(guān)鍵詞………………………………………………………………1 英文摘要、英文關(guān)鍵詞………………………………………………………………2 前 言…………………………………………………………………………………3 第一章 全自動(dòng)洗衣機(jī)研究基本知識(shí) ………………………………………………5 1.1 課題研究背景………………………………………………………………5 1.2 課題研究目的與內(nèi)容………………………………………………………5 1.3 課題研究意義………………………………………………………………6 第二章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)介 ………………………………………………………8 2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展史……………………………………………………8 2.2 洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)………………………………………………………………10 2.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理…………………………………………………11 2.4 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制功能演變與元件選擇………………………………12 第三章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的總方案設(shè)計(jì) ………………………………………………14 3.1 控制系統(tǒng)流程………………………………………………………………14 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案………………………………………………………………14 3.3 洗衣機(jī)硬件配置及組成原理………………………………………………15 3.4 部件特征及其故障檢測(cè)……………………………………………………18 第四章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC系統(tǒng)設(shè) ………………………………………………21 4.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的方案與論證………………………………………………21 4.2 PLC的發(fā)展由來……………………………………………………………21 4.3 PLC選用……………………………………………………………………22 4.4 PLC的編程…………………………………………………………………23 4.5 梯形控制圖…………………………………………………………………24 4.6 洗滌子程序梯形圖…………………………………………………………28 4.7 強(qiáng)洗滌子程序梯形圖………………………………………………………31 4.8 弱洗滌子程序梯形圖………………………………………………………33 4.9 紅外線探測(cè)控制圖…………………………………………………………34 第五章 PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng) …………………………………36 結(jié) 論 語(yǔ)……………………………………………………………………………37 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………38 致 謝……………………………………………………………………………39 PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 在當(dāng)今社會(huì)，全自動(dòng)洗衣機(jī)已經(jīng)融入了人們的生活，但是它的確定也是隨著人們的使用日漸明顯。本次研究選用PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)作為探究目標(biāo)，利用PLC的優(yōu)勢(shì)來解決老式洗衣機(jī)的問題。本次對(duì)其工作原理做介紹，既洗衣機(jī)的工作流程圖和介紹洗衣機(jī)的硬件組成原理。通過這些零部件來做出西門子PLC的I/O分配表，PLC接線圖，以及本次的核心系統(tǒng)PLC編程結(jié)構(gòu)。此次研究的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)是典型的自動(dòng)化系統(tǒng)，幾乎只需一兩個(gè)開關(guān)就可實(shí)現(xiàn)整個(gè)洗衣過程：一洗二漂，并且能夠自我判斷清洗衣物的干凈程度，還可以在控制器中進(jìn)行強(qiáng)洗、弱洗等的選擇，使洗衣機(jī)更加適應(yīng)人們的需求。所以本次研究的PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是非常有必要的。 【關(guān)鍵詞】：洗衣機(jī)；PLC；控制系統(tǒng) 1 1 The design of PLC control system for automatic washing machine Abstract：In today's society, the emergence of washing machine has been integrated into people's lives, the study design of automatic washing machine PLC control system.First of all, it makes a general introduction to the working principle, not only the working flow chart of the washing machine, and the simple introduction of the hardware composition principle of the washing machine.Through a variety of introduced to make the SIEMENS I/O PLC distribution table, PLC wiring diagram, and the focus of this time, PLC control program.The study of the automatic washing machine control system is a point type automation system, almost only one or two switches can be achieved throughout the laundry process: a wash two bleach; also can be strong, weak wash, etc.So the study of the PLC control of automatic washing machine system design is very necessary. 【KEY WORD】:Washing Machine；PLC；Control system 前 言 衣服、褲子等物品是人們生活中的必需品，自古以來便有，但是對(duì)于清洗衣物卻是大家都想逃避的勞動(dòng)，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前這項(xiàng)以搓、揉、棒擊、沖刷等動(dòng)作完成的勞動(dòng)并不像詩(shī)歌中描寫的那樣充滿趣味。先不說清洗衣物的干凈程度，就拿時(shí)間來說是也不劃算的，天氣熱的時(shí)候身上穿的衣物雖少，但由于炎熱會(huì)出許多汗，所以每天都需清洗衣物，人們每天都需要工作，要是每天都花時(shí)間去清洗衣物是非常麻煩的，冬天雖然不必每天都去清洗衣物但一旦清洗起來衣物又多又難洗，讓人更加討厭這項(xiàng)家務(wù)勞動(dòng)。 隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)時(shí)代的到來，洗衣機(jī)出現(xiàn)了。它的出現(xiàn)讓人們的生活方式更加便捷，衣物清洗的更干凈也更方便。由于洗衣機(jī)解決了洗衣服帶來的不適，洗衣機(jī)的發(fā)展也因此變得更加迅速。繼半自動(dòng)洗衣機(jī)之后全自動(dòng)洗衣機(jī)問世了，它把洗滌與排水等完全集中在一個(gè)缸里，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了洗滌、排水、脫水這一系列全自動(dòng)化的變動(dòng)。性能也越來越好，深受廣大消費(fèi)群眾的喜愛。 洗衣機(jī)的發(fā)展迅速，無論是波輪式洗衣機(jī)還是滾筒式洗衣機(jī)都朝著智能化、洗衣機(jī)創(chuàng)造化、水流方式多樣和設(shè)計(jì)人性化四大特征方向發(fā)展，洗衣機(jī)由智能化取代了傳統(tǒng)的工業(yè)控制，洗衣機(jī)的工作原理：全自動(dòng)洗衣機(jī)的脫水桶與洗衣桶采用同心式設(shè)計(jì)，內(nèi)桶可以自由旋轉(zhuǎn)，既可以用來清洗衣物還可以馬上脫水。洗衣機(jī)的內(nèi)筒有許多小孔，內(nèi)桶與外桶通過這些小孔水流相通。洗衣機(jī)的進(jìn)水與排水分別由進(jìn)水電磁閥與排水電磁閥搭配執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)進(jìn)水電磁閥打開排水電磁閥關(guān)閉，水經(jīng)過進(jìn)水水管進(jìn)水。排水時(shí)，排水電磁閥打開進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，水由外桶排出。洗滌時(shí)由電動(dòng)機(jī)帶的波輪的正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行洗滌，此時(shí)脫水桶不能工作。脫水時(shí)，控制器將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶進(jìn)行旋轉(zhuǎn)甩干，高水位、中水位、低水位控制開關(guān)分別用來檢測(cè)高、中水位、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作，停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)脫水。 本次采用PLC可編程系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化控制?？删幊炭刂破魇且杂?jì)算機(jī)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，其具有功能強(qiáng)、可靠性大、編程簡(jiǎn)單、使用方便、體積小等特點(diǎn)。現(xiàn)以被廣泛用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，它以微處理器為核心，編寫的程序可進(jìn)行定時(shí)、算術(shù)、邏輯控制及記數(shù)等。PLC可控制編程是數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)運(yùn)而生，它是運(yùn)用了可編程序儲(chǔ)存技術(shù)，用于在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存程序，執(zhí)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)算及順序控制等指令，并且通過數(shù)字或模擬式輸出或輸入，以此來控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)產(chǎn)品。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，全自動(dòng)洗衣機(jī)技術(shù)日漸成熟，洗衣機(jī)將朝著衛(wèi)生化、節(jié)能節(jié)水化、高度智能化以及大容量化和微型化發(fā)展。本次設(shè)計(jì)主要采用PLC控制技術(shù)，用PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)跟傳統(tǒng)模式下的洗衣機(jī)智能化、人性化等相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是：外圍電路簡(jiǎn)單，時(shí)間計(jì)算精確以及維護(hù)方便等。其可靠性，安全性好，開發(fā)價(jià)值高等一系列優(yōu)點(diǎn)。 第一章 全自動(dòng)洗衣機(jī)研究基本知識(shí) 1.1 課題研究背景 根據(jù)時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，當(dāng)今的天下全自動(dòng)洗衣機(jī)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的用手或半自動(dòng)洗衣機(jī)清理衣物，為當(dāng)今快節(jié)奏的生活帶來便利。 本次設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)是在控制系統(tǒng)上進(jìn)行革新。選用PLC作為控制系統(tǒng)具有的周期短，開發(fā)成本低，可直接用于現(xiàn)場(chǎng)控制。PLC控制具有實(shí)時(shí)性、速度快、信號(hào)處理時(shí)間短、更能滿足各個(gè)領(lǐng)大、中、小型的控制項(xiàng)目。其可靠性高，安裝簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，PLC控制能在高粉塵、高噪音、強(qiáng)電磁干擾與溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路及通訊功能于一體的，所以在使用中，硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且測(cè)試容易，程序易改，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性于靈活性。本次設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單、使用可靠、維護(hù)修理方便為主要設(shè)計(jì)方向。 隨著洗衣機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)不斷積累，如今的全自動(dòng)洗衣機(jī)大致以滾筒式與波輪式兩種主，本次研究用PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)便是與時(shí)俱進(jìn)響應(yīng)了當(dāng)今社會(huì)的號(hào)令。 1.2 課題研究目的與內(nèi)容 傳統(tǒng)的洗衣機(jī)控制方式是通過繼電器控制，但是繼電器卻因長(zhǎng)期磨損和疲勞的工狀態(tài)，變得極易損壞，而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)轂?zāi)一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。在負(fù)荷較大的情況下，繼電器會(huì)產(chǎn)生大量的熱與噪音，同時(shí)耗電量也急速上升。繼電器控制必須是手工安裝、接線等，如果需要簡(jiǎn)單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量的人力、物力去安裝、改動(dòng)及調(diào)試。而由PLC控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)就不需要擔(dān)心這些問題了 目前，國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)的洗衣機(jī)控制方式均采用相互轉(zhuǎn)換固定時(shí)間的方式進(jìn)行控制，但這種控制方法存在缺陷，會(huì)出現(xiàn)問題（清洗不干凈、進(jìn)水、排水異常等），除此之外，在當(dāng)今時(shí)代，城市中的電磁干擾給洗衣機(jī)帶來的干擾日益嚴(yán)重，為此設(shè)計(jì)一款由PLC可控編程控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)是非常有必要的，由PLC控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)其可靠性、穩(wěn)定性及靈敏度均有非常大的提升，擁有它的洗衣機(jī)性能更好并且再也不怕電磁帶來的干擾了。本次主要從PLC編程的控制編程、PLC的選型、機(jī)械支撐、傳動(dòng)系統(tǒng)、洗滌、排水系統(tǒng)等各種硬件進(jìn)行研究。此次研究以全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)為重點(diǎn)，要求洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、排水、洗滌、脫水、洗凈、報(bào)警提示等功能，其采用的控制方法穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單。控制方法確定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的調(diào)試周期、設(shè)計(jì)時(shí)間、且要降低成本。 此次課題需要研制出可靠性高、易于操作的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方法，以PLC為控制系統(tǒng)，主要包括電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、電磁閥進(jìn)排水、離合器控制、紅外線探測(cè)等。研究的具體內(nèi)容包括： ① 洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)、發(fā)展及控制要求。 ② 常用零部件的故障與解決辦法進(jìn)行說明。 ③ 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括硬件設(shè)計(jì)，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件的設(shè)計(jì)與編程方法。 1.3 課題研究意義 本次設(shè)計(jì)控制部分選用PLC可編程系統(tǒng)代替，以西門子S7-200系列PLC作為洗衣機(jī)的核心控制部分，利用對(duì)按鈕、電磁閥等輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，讓洗衣機(jī)對(duì)洗滌衣物完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。傳統(tǒng)洗衣機(jī)采用繼電器控制方式，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是卻極易損壞、耗能大、產(chǎn)生噪音大等。還有一些洗衣機(jī)是采用的單片機(jī)控制方式，單片機(jī)處理速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、但其可靠性差、適應(yīng)能力低、其語(yǔ)言是匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言，但這些高級(jí)語(yǔ)言與PLC相比難度較大，功能單一，硬件復(fù)雜。以上類型的控制系統(tǒng)與PLC相比，其可適應(yīng)性強(qiáng)、靠性強(qiáng)、運(yùn)行速度快、耗電量少等都是有所不及的。 為了更好的完善全自動(dòng)洗衣機(jī)的性能與功能，也為了避免單片機(jī)控制和傳統(tǒng)控制的一些弊端，本次研究的PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)便是最好的解決措施。PLC具有以下優(yōu)點(diǎn)： ① PLC可編程的可靠性高，適應(yīng)能力強(qiáng)。電氣控制設(shè)備優(yōu)良的關(guān)鍵是需要一個(gè)可靠性強(qiáng)的控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代的大規(guī)模集成電路技術(shù)完全可用PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其生產(chǎn)制造嚴(yán)格，內(nèi)部電路更是采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，所以PLC的可靠性是非常高的。 ② PLC可編程的功能完善，配套設(shè)施齊全，適應(yīng)能力強(qiáng)。PLC發(fā)展到今天，其發(fā)展已形成大、中、小等各種規(guī)模，由此可用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。 ③ PLC可編程的編程簡(jiǎn)單。其擁有獨(dú)特的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)向各種工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言（指令表、邏輯功能圖、梯形圖、順序功能圖等），其程序簡(jiǎn)潔明了，各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣均能適合，即使是沒有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員也能掌握，其中的梯形圖與邏輯功能圖形象直觀，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，與計(jì)算機(jī)控制容易連接，廣受工程技術(shù)人員的熱烈歡迎。 ④ PLC可編程的體積小、質(zhì)量輕、低耗能。并且由于體積小而極易裝進(jìn)機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 ⑤ PLC可編程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建造工作量小，容易改造。PLC用存儲(chǔ)邏輯代替了接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備的外部接線數(shù)量，縮短了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建造的周期，同時(shí)也讓維護(hù)變得容易起來。最重要的是讓同一設(shè)備的程序經(jīng)過改變而產(chǎn)生能夠最適合的程序改變。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)將大大提高工作效率，工作的適應(yīng)能力也得到了提高。 它的模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路及保護(hù)電路等功能。因此才實(shí)際運(yùn)用中的硬件部分會(huì)相對(duì)的變得簡(jiǎn)單，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。它能實(shí)現(xiàn)脫機(jī)手動(dòng)工作，聯(lián)機(jī)自動(dòng)就地工作，上機(jī)控制的單周期運(yùn)行方式，自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)控制方式。 第二章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)介 2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展史 如今的社會(huì)發(fā)展日新月異，尤其是在工業(yè)革命后，洗衣機(jī)變?nèi)〈耸窒匆挛锏膭趧?dòng)，給人們的生活帶來了巨大的便捷。 19世紀(jì)70年代，一種木制式手搖洗衣機(jī)由一位名叫比爾·布萊克斯的美國(guó)人創(chuàng)造而出，這種洗衣機(jī)的主件是一個(gè)圓通，桶內(nèi)裝有一根帶有漿狀的木制葉片直軸。直軸通過搖動(dòng)與其相連的手柄轉(zhuǎn)動(dòng)。它的出現(xiàn)使“手洗時(shí)代”受到了激烈的挑戰(zhàn)。世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)如圖2-1所示。 圖2-1 世界上第一臺(tái)洗衣機(jī) 19世紀(jì)80年代，蒸汽洗衣機(jī)又在美國(guó)出現(xiàn)，蒸汽動(dòng)力作為主要?jiǎng)恿亩〈巳肆ΑＴ龠^不久，水力便又取代了蒸汽動(dòng)力，再之后內(nèi)燃洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。 20世紀(jì)初期，世界上第一臺(tái)電力的驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)在美國(guó)實(shí)驗(yàn)成功，這次的成功標(biāo)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開始。 20世紀(jì)20年代初期，電動(dòng)洗衣機(jī)以一種全新的洗衣方式——攪拌式出現(xiàn)在人類的視野中。很快美國(guó)瑪依塔格公司開始生產(chǎn)攪拌式洗衣機(jī)。 在20世紀(jì)70年代，擁有全新理念的洗衣機(jī)出現(xiàn)了，它采用微電腦控制技術(shù)，其使用的結(jié)果讓消費(fèi)者非常滿意。 20世紀(jì)90年代，電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)得到了進(jìn)步，洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速與調(diào)節(jié)范圍也得到了增長(zhǎng)，許多新水流式洗衣機(jī)隨之誕生。 在國(guó)內(nèi)，因?yàn)闅v史的原因，洗衣機(jī)的正式生產(chǎn)從1978年才開始。但由于改革開放的不斷深化，進(jìn)入80年代的洗衣機(jī)非但沒有停止腳步，反而是保持著旺盛的發(fā)展勢(shì)頭。在短短的5年時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量由400臺(tái)飆升至365萬臺(tái)，此后全國(guó)各地掀起了大規(guī)模的國(guó)外先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)浪潮，前后從日本、英國(guó)、法國(guó)、澳大利亞等40過個(gè)國(guó)家引進(jìn)了60多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。由于技術(shù)的引進(jìn)、吸收與創(chuàng)新，我國(guó)洗衣機(jī)技術(shù)縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。如今，我國(guó)的洗衣機(jī)年產(chǎn)量占世界年產(chǎn)量的1/4，為世界前茅。除了在品種與數(shù)量上滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)外，還出口北美、歐洲、東南亞等地，在國(guó)際洗衣機(jī)市場(chǎng)占有一席之地。 全自動(dòng)洗衣機(jī)能自動(dòng)完成洗滌、漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，在放入需要清洗的衣物后，其洗衣過程完全采用自動(dòng)化控制，不需人為控制直至洗衣完畢。這類洗衣機(jī)均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水、排水都采用電磁閥處理，其控制由控制器按人們預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序工作，程序不斷發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)各個(gè)執(zhí)行部件動(dòng)作，直至洗衣過程完成。 全自動(dòng)洗衣機(jī)從結(jié)構(gòu)上分有攪拌式、波輪式和滾筒式。目前，國(guó)內(nèi)銷售大都為滾筒式和波輪式，供應(yīng)最多的是波輪式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)比滾筒式洗衣更加干凈，但對(duì)衣物的磨損卻相對(duì)要高，隨著人們生活水平的提高，毛料，絲綢，羊毛等衣物大量走進(jìn)普通家庭，滾筒式洗衣機(jī)的產(chǎn)量也得到了增長(zhǎng)，它最大的優(yōu)點(diǎn)是磨損率小，但洗凈率比波輪式低，價(jià)格高。本次設(shè)計(jì)以洗衣干凈度為準(zhǔn)，所以本次設(shè)計(jì)為波輪式洗衣機(jī)。 洗衣機(jī)產(chǎn)品按類型可分為普通型、半自動(dòng)型與全自動(dòng)型三類。半自動(dòng)型洗衣機(jī)與普通型洗衣機(jī)均需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水等全過程；而全自動(dòng)洗衣機(jī)在整個(gè)洗滌、甩干、排水等過程中，無需人為操作和監(jiān)控。 國(guó)內(nèi)外洗衣機(jī)品牌有海爾、小天鵝、榮事達(dá)、西門子、松下、LG熊貓等品牌。 國(guó)內(nèi)家電行業(yè)唯一不打價(jià)格戰(zhàn)的便是洗衣機(jī)，其發(fā)展歷年平穩(wěn)，國(guó)產(chǎn)洗衣機(jī)無論是在功能上還是質(zhì)量上均已和世界水平同步。 以下幾種洗衣機(jī)將是市場(chǎng)和消費(fèi)者的最愛： 高度自動(dòng)化：洗衣機(jī)從最初的單通洗衣機(jī)到雙桶、套桶洗衣機(jī)再到全自動(dòng)洗衣機(jī)?？傊看渭夹g(shù)的革新都極大地推動(dòng)了洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度。 節(jié)能健康化：現(xiàn)在洗衣機(jī)的節(jié)能健康化備受消費(fèi)者的關(guān)注，而健康型洗衣機(jī)更是人們趨之若鶩的首選。 品種多樣化：滾筒式與波輪式等洗衣機(jī)均能滿足不同偏好的消費(fèi)者需求。 大容量和微型化：大容量洗衣機(jī)能夠滿足人們清理大件衣物的需求。而微型化洗衣機(jī)也備受青睞，如市場(chǎng)上出現(xiàn)的1.5kg、2.5kg不等的海爾小小神童洗衣機(jī)，可以滿足少量衣物即時(shí)洗禮的需求。 組合化：榮事達(dá)集團(tuán)推出的子母分式洗衣機(jī)，其大桶與小桶并列組合滿足了一部分消費(fèi)者的需求，它的大桶容量可達(dá)5.5kg，小桶可達(dá)2.5kg，兩桶并列，縮小了較大一部分空間。滿足了不同衣物分開洗、大量衣物同時(shí)洗、小件衣物隨時(shí)洗的需求。開創(chuàng)了健康洗滌新概念，深受廣大消費(fèi)群眾的喜愛，組合化的另一個(gè)體現(xiàn)就是把洗滌、漂洗、脫水等功能基于一身。 數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)可用可編程控制器完美的控制，運(yùn)用最廣泛的是在工業(yè)方面的設(shè)計(jì)，是因?yàn)樗捎每删幊檀尜A器，其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、順序控制、算術(shù)運(yùn)算以及計(jì)數(shù)等操作等指令。可編序的存貯器通過數(shù)字的、模擬的輸出與輸入，控制各種類型的生產(chǎn)過程或機(jī)械?？删幊绦蚩刂破骱推湎嚓P(guān)的設(shè)備，均易于與各種控制系統(tǒng)形成整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。把它應(yīng)用于洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)，它可以解決其它控制器不穩(wěn)定、靈敏度差、適應(yīng)能力弱等缺點(diǎn)，完全融入當(dāng)今這個(gè)跟新快，干擾力大的時(shí)代。 全自動(dòng)洗衣機(jī)的出現(xiàn)給人們的生活帶來了便捷。它解決了手工洗衣的缺點(diǎn)，大大節(jié)省了人們寶貴的時(shí)間和精力，為如今快節(jié)奏的生活減輕了負(fù)擔(dān)。 2.2 洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu) 全自動(dòng)洗衣機(jī)可分為攪拌式、滾筒式與波輪式。根據(jù)我國(guó)的產(chǎn)品需求，本次以波輪式為設(shè)計(jì)載體，利用PLC可編程系統(tǒng)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)。使洗衣機(jī)完全實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，同時(shí)也優(yōu)化了之前洗衣機(jī)的不足，其大體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示： 圖2-2 結(jié)構(gòu)示意圖 2.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 全自動(dòng)洗衣機(jī)如今已廣范圍走進(jìn)了我們的家庭，這個(gè)看似簡(jiǎn)單，操作方便的日常家電其實(shí)也是較復(fù)雜的。全自動(dòng)洗衣機(jī)把電學(xué)、計(jì)算機(jī)控制學(xué)、力學(xué)、機(jī)械學(xué)等知識(shí)大量的綜合在了一起，以此才能是一個(gè)完整的全自動(dòng)洗衣機(jī)。下面是對(duì)其詳細(xì)的介紹。 ① 洗滌脫水系統(tǒng) 洗滌脫水系統(tǒng)由波輪、盛水桶與洗滌桶組成。盛水桶既是外通，主要用于盛洗滌液。盛水桶通過4根吊桿懸掛在洗衣機(jī)箱體的鋼制底板上。電動(dòng)機(jī)、離合器、排水閥等部件均裝在桶底下方。洗滌桶又稱為內(nèi)桶、離心桶或脫水桶，它的主要功能是盛放衣物，并在洗滌時(shí)配合波輪完成洗滌功能，而在脫水時(shí)便成為離心式脫水桶。波輪是全自動(dòng)洗衣機(jī)對(duì)衣物產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪（d=160mm）的渦卷式水流和大波輪（d=300mm）新水流兩類。 ② 排水與進(jìn)水系統(tǒng) 電磁閥用來執(zhí)行本次全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水與排水。洗衣機(jī)桶內(nèi)均裝有水位控制器，主要是為了對(duì)水位進(jìn)行控制。本次采用的是空氣壓力式開關(guān)，主要由氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點(diǎn)三個(gè)部分組成，以此來監(jiān)視水位的高低。除此之外，電磁閥還分進(jìn)水電磁閥與排水電磁閥，進(jìn)水電磁閥為洗衣機(jī)上的自動(dòng)進(jìn)水開關(guān)控制。排水電磁閥由洗衣機(jī)上的自動(dòng)排水裝置控制，同時(shí)還能改變離合器的工作狀態(tài)。進(jìn)水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場(chǎng)的原理，洗衣機(jī)電磁閥在進(jìn)、排水時(shí)使用220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場(chǎng)，電磁線圈吸合，自動(dòng)打開閥門，洗衣機(jī)里的水就順著管道流出。斷電后，電磁閥門線圈失電，磁場(chǎng)消失，電磁鐵松開，閥門自動(dòng)關(guān)閉，洗衣機(jī)的水就流不出去了。 ③ 電動(dòng)機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng) 離合器與電動(dòng)機(jī)組成了全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)，離合器分為普通離合器和減速離合器兩種。其中，普通離合器常用在小波輪的套筒上，這種洗衣機(jī)在洗滌或漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速一樣，本次采用大波輪新水流套桶洗衣機(jī)減速離合器，它在洗滌或漂洗時(shí)波輪轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時(shí)離心桶轉(zhuǎn)速較快。電動(dòng)機(jī)同時(shí)作為洗滌和脫水的動(dòng)力源，普遍采用主，副繞組完全對(duì)稱的電容式電動(dòng)機(jī)。 2.4 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制功能演變與元件選擇 全自動(dòng)洗衣機(jī)功能齊全，可靠性高，整個(gè)洗衣過程完全自動(dòng)化，既方便又快速。但有的時(shí)候一些衣物需要一些特殊的洗法，比如：只要脫水、強(qiáng)洗等。這些只需手動(dòng)設(shè)置一下就可以馬上完成。 當(dāng)要手動(dòng)啟動(dòng)單個(gè)指令時(shí)需先按下啟動(dòng)按鈕然后再到控制器上進(jìn)行相關(guān)指令操作，完成指令輸入后再按第二次啟動(dòng)即可，例如要脫水，這時(shí)先摁下啟動(dòng)按鈕，之后控制器上會(huì)顯示如脫水、排水、定時(shí)啟動(dòng)、強(qiáng)洗、水位等指令，選擇脫水指令選擇完成后再摁下啟動(dòng)按鈕便可完成。請(qǐng)注意，以上操作均是在接通電源并且有電流流過的情況下進(jìn)行，否則指令無效。 ① 按鈕 按鈕是手動(dòng)控制的主令電器。主要用來斷開或接通電路，對(duì)控制機(jī)械與電器設(shè)備的運(yùn)行起命令作用。其工作原理很簡(jiǎn)單，對(duì)于常開觸頭，按鈕未摁下之前電路是斷開的。對(duì)于常閉觸頭，按鈕在摁下后保持?jǐn)嚅_，而未摁下之前則一直保持聯(lián)通。常開與常閉正好可以作為洗衣機(jī)的啟動(dòng)與停止按鈕。 ② 位置開關(guān) 限位開關(guān)就是位置開關(guān)，它能將機(jī)器信號(hào)轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，是控制運(yùn)動(dòng)部件位置或行程的自動(dòng)控制器。在電氣控制中，位置開關(guān)主要用來實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。一類為電磁信號(hào)作為輸入動(dòng)作信號(hào)的接近開關(guān)；另一類為機(jī)械行程直接接觸驅(qū)動(dòng)，以此作為輸入信號(hào)的微動(dòng)開關(guān)與行程開關(guān)。位置開關(guān)是如今常用的小電流主令開關(guān)。 ③ 電磁閥 本次電磁控制的設(shè)備是電磁閥，用在控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的速度、流量、方向及其它參數(shù)。電磁閥有許多類型，最常用的是速度調(diào)節(jié)閥、安全閥、單向閥、方向控制閥，不同的電磁閥其發(fā)揮的作用各不相同。本次設(shè)計(jì)中可利用電磁閥來控制洗衣機(jī)的進(jìn)水與排水等動(dòng)作。 ④ 電動(dòng)機(jī)的選擇 此次選用Y132M-2型異步電動(dòng)機(jī)，相關(guān)參數(shù)為：額定功率為7.5KW、額定電流為：15A、額定電壓為220V、額定轉(zhuǎn)速為2800r/min、功率因素為0.88、效率為86.2%。其頻率與轉(zhuǎn)速如表2-3所示。 表2-3 頻率與轉(zhuǎn)速對(duì)比表 轉(zhuǎn)速（r/min） 40 70 600 800 1200 頻率（r/min） 1.33 2.33 20.00 26.68 40.02 第三章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的總方案設(shè)計(jì) 3.1 控制系統(tǒng)流程 本次全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌動(dòng)作流程圖概括如圖3-1所示： 圖3-1 全自動(dòng)洗衣機(jī)洗滌流程圖 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 一般情況下，洗衣機(jī)的洗滌順序?yàn)橄礈?、漂洗、排水、洗凈、脫水這5個(gè)環(huán)節(jié)，本次以PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌控制，這5個(gè)環(huán)節(jié)完全有PLC系統(tǒng)自己控制不需人為干涉，PLC控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)相當(dāng)可靠，不會(huì)輕易出現(xiàn)故障。 本次設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)工作過程如圖3-1所示。其中洗衣的方式（強(qiáng)洗或標(biāo)準(zhǔn)洗）、清理衣物的水位選擇（高水位洗衣、低水位洗衣等）需要人們先在控制器上選好水位指令。當(dāng)選擇了一種參數(shù)指令后，摁下啟動(dòng)按鈕，洗衣機(jī)就會(huì)按照洗衣服的整個(gè)過程。 在本次設(shè)計(jì)中，PLC主要是完成以下功能控制： （1） 檢查功能 ① 檢查洗衣的方式：強(qiáng)洗或弱洗的選擇。 ② 檢查洗衣時(shí)的水位：高等水位、中等水位或者低等水位的選擇。 ③ 檢查水位是否已到了需要的水位：水位是否到達(dá)高等水位、中等水位或低等水位的完成情況。 ④ 檢查衣物干凈程度：通過紅外線感應(yīng)技術(shù)對(duì)水的渾濁程度進(jìn)行判斷是否需要繼續(xù)清洗。 ⑤ 檢查排水是否已經(jīng)完成。 （2） 控制功能 ① 控制進(jìn)水、排水、脫水、洗滌、洗凈等洗衣機(jī)的動(dòng)作。 ② 控制洗滌、脫水等時(shí)間的長(zhǎng)短結(jié)果。 ③ 控制洗滌的次數(shù)。 ④ 控制在洗衣機(jī)完成一個(gè)動(dòng)作后到下一個(gè)動(dòng)作的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換性。 ⑤ 控制完成洗衣時(shí)的信號(hào)提示。 ⑥ 控制若接收到衣物清洗不干凈信號(hào)時(shí)，洗衣機(jī)將繼續(xù)清洗。 3.3 洗衣機(jī)硬件配置及組成原理 根據(jù)控制流程圖來實(shí)現(xiàn)功能。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇S7-200系列PLC作為全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)中的全自動(dòng)洗衣機(jī)共有9個(gè)數(shù)字量輸入，11個(gè)數(shù)字量輸出，共需19點(diǎn)I/O，而PLC S7-200系列完全可以勝任。 用來控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的開始工作狀態(tài)的按鈕為啟動(dòng)按鈕，在常態(tài)下，用戶把需要清理的衣物放在洗衣機(jī)內(nèi)，按下啟動(dòng)按鈕并且在控制器上選好指令后，再按下啟動(dòng)按鈕，全自動(dòng)洗衣機(jī)便開始洗衣服，并且一直到結(jié)束。 停止按鈕的作用主要是用來控制洗衣機(jī)在運(yùn)行中的停止與否。在洗衣服的過程中，當(dāng)用戶需要立即停止洗衣機(jī)時(shí)，就可直接摁下這個(gè)停止按鈕，此時(shí)洗衣機(jī)不管與何種狀態(tài)均能停止工作。 高中低水位是指洗衣機(jī)在洗衣過程中，洗衣機(jī)筒內(nèi)保持的水位高中低，一旦選了高水位，洗衣機(jī)會(huì)在水位到達(dá)高水位探測(cè)裝置之后再開始工作。低中水位亦是同理。 洗衣機(jī)洗衣服的模式可設(shè)為強(qiáng)洗或標(biāo)準(zhǔn)洗滌，在選擇強(qiáng)洗時(shí)，洗衣機(jī)會(huì)自動(dòng)按照強(qiáng)洗模式下洗衣服的狀態(tài)進(jìn)行洗滌。需要注意的是，標(biāo)準(zhǔn)模式與強(qiáng)洗模式必須在使用者剛開始洗衣服之前就得選好。 高中低