杨延威论文

安 徽 国 防 科 技 职 业 学 院

毕 业 论 文（设 计）任 务 书

论文（设计）题目 基于PLC的全自动洗衣机设计 系 别 机电工程系 专 业 （班 级） 08机电一体化 学 生 姓 名 杨延威 学 号 3408021078 指 导 教 师 徐丽霞

基于PLC的全自动洗衣机设计

摘 要

洗衣机在人们日常生活中具有非常重要的地位。全自动洗衣机控制系统利用了PLC的特点，对按钮，电磁阀，开关等相关的输入/输出点进行控制，实现了洗衣机的自动化，并实现了对多台洗衣机的控制。洗衣过程中，每遍的洗涤，排水，脱水的时间均可由PLC内计数器控制，因此通过改变计数器参数即可改变时间。设定好的程序时间可以固化作为固定程序使用，也可以根据衣物的质地，数量及脏污的程度实施个性化编程。适当修改固化程序，即可设计出适用于需多洗多甩的牛仔类衣物，或轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通用的标准洗涤程序，体现了现代家电用品的个性。本论文实现了洗衣机由进水、洗涤、排水、脱水、报警到自动停机的循环过程。设计了相应的系统软件，结合相应的硬件系统，并通过PLC仿真系统模拟出全自动洗衣机的运行过程。此项设计对于提高动手能力和理解理论知识都具有积极的促进作用。

关键词：PLC；洗衣机；自动；控制器

基于PLC的全自动洗衣机设计

目 录

1 绪论 ......................................................... - 1 - 2 PLC编程简介 ................................................. - 1 - 2.1 PLC的基本概念 ............................................. - 1 - 2.2 PLC的基本结构 .............................................. - 2 - 2.3 PLC的工作原理 .............................................. - 2 - 3自动洗衣机控制系统硬件设计 .................................... - 3 - 3.1 系统硬件分析 ............................................... - 3 - 3.2 全自动洗衣机的控制系统的运作要求： ........................ - 4 - 3.3 控制要求： ................................................ - 4 - 3.4 机型选择和编号分配 ......................................... - 4 - 3.5 输入输出地址及接线 ......................................... - 5 - 4 自动洗衣机控制系统软件设计 ................................... - 5 - 4.1 工艺流程分析 ............................................. - 5 - 4.2 顺序功能图 ................................................. - 6 - 结 论 .......................................................... - 7 - 参 考 文 献 ..................................................... - 8 - 致 谢 ......................................................... - 8 -

基于PLC的全自动洗衣机设计

1 绪论

可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。

该设计主要介绍了全自动洗衣机的工作原理、控制系统的PLC的造型和资源的配置、控制系统程序设计与调试、控制系统PLC程序。根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器PLC实现控制，说明了PLC控制的原理方法，特点及控制洗衣机的特色。通过本系统的设计，对三菱的F1系列PLC的特点有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了三菱的F1系列PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化充分表现现代家电用品的个性。在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由以单片机为中心控制系统工作的。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、过热保护以及欠压保护等等。这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率，无形的增加了维修成本费用。在工业控制系统中广泛应用的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。因此在该设计中采用了PLC来实现全自动洗衣机的工作过程。

2 PLC编程简介

2.1 PLC的基本概念

PLC = Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。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的显著特点是能够在恶劣的环境中运行，具有很强的抗干扰能力，可靠性高，

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便于维护，因此，已在机械、冶金、电子、化工、煤炭和轻工等行业部门中得到了广泛的应用，并取得了显著的社会经济效益。

2.2 PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。 A、中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程 器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

B、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 C、电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

2.3 PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

A、输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷 新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

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B、用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条 梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映像区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

C、输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

3自动洗衣机控制系统硬件设计

3.1 系统硬件分析

全自动洗衣机的工作过程包括启动、进水、洗涤、排水和脱水等功能。在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、比较和选择，再经信息线路反馈给洗衣机各控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。如图3—1所示，由PLC控制洗衣机各种动作典型的系统控制图：

水位开关 PLC 电机正反转 排水阀 进水阀 图3-1 系统结构图

由图3-1可知，PLC在系统中是处中心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关、进水阀、排水阀和电机是洗衣机各种动作的执行机构。其中进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；电机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定，而惦记的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。另

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外由于洗衣机工作过程是顺序过程，所以利用PLC作为洗衣机的控制系统是可行的。

3.2 全自动洗衣机的控制系统的运作要求：

波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）上以同一个中心安装的。外桶固定作为盛水桶，内桶可以旋转，作为脱水桶。内桶的四周有许多小孔，使内外桶的水流相通。

洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水阀打开，将水注入外桶，排水时，使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别由高低水位开关进行检测。启动按钮用来启动洗衣机工作。

3.3 控制要求：

1.按下启动按钮后，进水闸闭合，进水直到高水位闭合后结束 2.首先进行正向洗涤，洗涤15S后暂停 3.暂停3S后，进行反向洗涤，洗涤15S后暂停 4.暂停3S后，完成一次洗涤过程

5.再返回进行从正向洗涤的全部动作，连续重复30次后结束 6.开排水闸进行排水

7.排水一直排到低水位，开始进行脱水（同时排水）

8.脱水动作10S结束后，又返回进行从进水开始的全部动作连续重复

2次（第2，3次为漂洗）

9.最后进行洗完报警，报警10S后自动停止

3.4 机型选择和编号分配

PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机。它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，在通过输出接口去控制各种执行机构动作。它和单片机一样，主要有CPU、存储器、I/O接口模板三部分。它是整体模块形式，因此由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单点。通过

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基于PLC的全自动洗衣机设计

对系统结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择三菱FX系列可以完全满足其要求如表3-1所示：

表3-1输入/输出设备点的分配

输入设备 输入点编号 输出设备 输出点编号 启动开关 x0 进水电磁阀 y0 电机正转控制 y1 高水位开关 x3 电机反转控制 y2 排水电磁阀 y3 低水位开关 x4 脱水电磁离合器 y4 报警蜂鸣器 y5 3.5 输入输出地址及接线

X0启动 进水Y0 正转Y1 X3高水位 反转Y2 X4低水位 排水Y3 脱水Y4 COM （X） 报警Y5 （Y） COM

图3-2 I/O接线图

4 自动洗衣机控制系统软件设计

4.1 工艺流程分析

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基于PLC的全自动洗衣机设计

图4-1工艺流程图 图4-2顺序功能图

根据前面的编号表和系统结构图分析而得全自动洗衣机的PLC控制系统程序工艺流程图。其如图4—1所示。由流程图可知，实现自动控制要设置6个计时器和2个计数器

T0——正转洗涤15S T1——暂停3S T2——反转洗涤15S T3——暂停3S T4——脱水10 S T5——报警5S C0——正反转洗涤30次 C1——大循环3次

4.2 顺序功能图

顺序功能图（如图4—2所示）根据工艺流程图而得出的结果。作为全自动洗衣机控制的。

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结 论

大学三年的时间大多在学习理论基础知识，实践的并不是太多。经过这次毕业设计，我接触了更多的PLC方面的知识，更加全面深入知道它们的工作原理，发现自己有很多不足之处，体会到理论与实践的重要性。

在设计过程中，通过针对性地查找资料，了解有关电子方面的资料，既增长了自己的知识面，补充最新的专业知识，又提高了自己的应用能力。

这次毕业设计对以前学过的理论知识起到了很好的回顾作用，现在通过全自动洗衣机控制系统的毕业设计，让我很好的运用了PLC。

在做这次毕业设计过程中使我学到了很多，我感到不论做什么事都要真真正正用心去做，才会使自己更加的成长，没有学习就不可能有实践的能力，没有自己的实践就不会有所突破，希望这次的经历能让我们在以后的学习生活中不断成长与进步。

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基于PLC的全自动洗衣机设计

参 考 文 献

1、吴存宏. 浅谈PLC在全自动洗衣机中运用.[J]家用电器科技，2004 2、余雷声，方宗达等编.电气控制与PLC应用. 北京：机械工业出版社，1996

3、邓则名. 电器与可编程序控制器应用技术. 北京：机械工业出版社，1998

4、宋德玉主编. 可编程序控制器原理及应用系统设计技术. 北京：冶金工业出版社，2001

5、韩服善，张石平. 全自动洗衣机PC控制系统设计 [J] 家用电器.消费，2002，（06）

6、王春刚. 洗衣机的特点及原理. 北京：农村读物出版社，2002 7、中国家用电器研究所. 家用电器时尚消费，2002—2003

致 谢

自从论文开题至今已经两个多月以来，这段时间以来感谢徐丽霞老师和同学们，也感谢国防学院对我三年以来的培养，不仅使我学会了理论知识，更多的是塑造我积极向上的人生观和价值观。我真诚的希望徐丽霞老师身体健康，合家欢乐。也希望我的母校越来越好，桃李满天下。

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基于PLC的全自动洗衣机设计

参 考 文 献

1、吴存宏. 浅谈PLC在全自动洗衣机中运用.[J]家用电器科技，2004 2、余雷声，方宗达等编.电气控制与PLC应用. 北京：机械工业出版社，1996

3、邓则名. 电器与可编程序控制器应用技术. 北京：机械工业出版社，1998

4、宋德玉主编. 可编程序控制器原理及应用系统设计技术. 北京：冶金工业出版社，2001

5、韩服善，张石平. 全自动洗衣机PC控制系统设计 [J] 家用电器.消费，2002，（06）

6、王春刚. 洗衣机的特点及原理. 北京：农村读物出版社，2002 7、中国家用电器研究所. 家用电器时尚消费，2002—2003

致 谢

自从论文开题至今已经两个多月以来，这段时间以来感谢徐丽霞老师和同学们，也感谢国防学院对我三年以来的培养，不仅使我学会了理论知识，更多的是塑造我积极向上的人生观和价值观。我真诚的希望徐丽霞老师身体健康，合家欢乐。也希望我的母校越来越好，桃李满天下。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fl28.html