PLC全自动洗衣机控制系统设计
引言 2
引言
无论什么年代，洗衣都是每个家庭避免不了的家务，洗衣机诞生前，洗衣是一项繁重、枯燥的体力劳动。洗衣服可一直都不是什么轻松活，比如洗棉服、牛仔裤等等。
随着时间的推移，自动洗衣这个领域也开始得到科研人员的重视。随着科学技术不断进步，自动洗衣从原先的设想迈入现实。在历经多年的研究开发，自动洗衣机的动力得到很大的改善，同时它的控制系统也得到进一步的改善。随着PLC在工业中得到广泛应用，PLC在洗衣机领域大放异彩，其使得全自动洗衣机的自动化能力得到质的飞跃，使得全自动洗衣机在真正意义上实现洗衣自动化。
全自动洗衣机洗衣全程自动化，洗衣期间不用人工操作。其大多使用套筒式结构，进排水使用电磁阀，使用控制器根据编程好的程序发出命令，使各个模块运作，使洗衣过程全部自动化。
近年来新型全自动洗衣机采用可编程控制器结合相应的硬件以实现洗衣自动化，本篇论文设计了相应的全自动洗衣机的简单化的自动化控制系统，还原了全自动洗衣机工作原理，运用组态技术模拟出其运行过程。本设计方向：易操作、运行可靠、易维护修理。
一、全自动洗衣机控制系统控制方案
（一）控制系统的选择
1. 控制系统选择可编程逻辑控制器（PLC）控制系统
PLC系统的特点： 可靠性高，使用方便灵活，编程简单。后面会有PLC相应的详细介绍
（二）洗衣机的PLC控制系统概述
PLC控制系统作为全自动洗衣机的控制系统，其能增强洗衣机的工作效率及适应工作环境的能力。其包括驱动电路、检测电路、保护电路和通讯联网功能，这些作为整体模块。因此，运用其则硬件相对于其他控制系统更为简单，简单则使控制系统的可靠性得到进一步增强，同时，编程语言也相对比较简单。
典型的PLC控制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
系统的硬件组成框图见图1-1。
图1-1 控制系统的硬件组成框图
（三）PLC的设计步骤
PLC 的设计步骤:硬件设计、软件设计、系统调试。硬件设计为：
1.PLC品牌，系列，型号等；
2.安排PLC的输入，输出点。
软件设计, 梯形图及编程, 设计内容：
1.研究控制流程, 基于工作流程做出工作循环图,之后再做出状态流程图；
2.基于工作循环图, 做出继电器梯形图，基于梯形图编写程序。
系统调试： 基于设计要求，对程序做出调试、修改，需要时可对硬件进行修改。
二、全自动洗衣机的构造
（一）全自动洗衣机类型
全自动洗衣机的结构：波轮式、滚筒式和搅拌式。广泛应用的洗衣机结构主要有波轮式和滚筒式两类，产品多以波轮式为主，其他类型次之。这里对波轮式洗衣机进行重点介绍。全自动洗衣机结构示意图见图2-1。
图2-1 全自动洗衣机结构示意图
1.水流方面。现在波轮式全自动洗衣机出现了一种新形式的水流。如荣事达的网络水流就是采用这种水流。
2.程序控制器。利用PLC控制各个传感器来采集洗衣的信息，如重量、水量等
3.内桶。波轮式洗衣机运用了不锈钢内桶，以减少衣物与桶壁的摩擦，以实现衣物更少磨损的目的。
4.同心洗。将电机与洗衣机桶直接相接，降低动力流失，同时洗衣噪声更小，洗衣过程中，机身产生的晃动更为轻微。
全自动套筒洗衣机内部结构图见图2-2。
图2-2 全自动套筒洗衣机内部结构图
（二）洗涤脱水系统
盛水桶、洗涤桶和波轮构成脱水系统。盛水桶的功能是用来盛放洗涤液，其安装于钢制托盘上，用四根金属吊杆将其辅助固定于洗衣机箱体上。桶底下安装有电动机、离合器、排水阀等部件。洗涤桶的功能是用来盛放衣物，在洗衣过程中配合波轮完成洗衣要求，脱水时洗涤桶就成了离心式的脱水桶。实现洗衣功能的重要部件是波轮，其对衣物做机械作用，以达到洁净衣物的功能。
（三）排水和进水系统
电磁阀控制着波轮式全自动洗衣机的进排水系统。水位开关的功能是对桶内水位监测及控制，故洗衣机桶内安装有相应的水位开关。电磁阀分为两种，进水电磁阀功能是控制洗衣机自动进水，其由水位开关控制。排水电磁阀的功能自动排水，另外还有使离合器工作状态改变的功能。
（四）电动机及传动系统
电动机和离合器是波轮式全自动洗衣机的电动机及传动系统的核心，离合器分为普通离合器和减速离合器。小波轮套桶洗衣机运用普通离合器的较多，在洗衣过程中，波轮转速和脱水时离心桶转速相同。减速离合器在大波轮套桶洗衣机中运用比较多，波轮转速在洗涤漂洗时较慢，离心桶的转速在脱水时较快。电动机为洗衣机的动力源，为洗涤及脱水提供动力，其运用电容式电动机较多，一般采用主、副绕组完全对称的。全自动套桶洗衣机的额定洗涤容量大，因此要求电动机的功率大。
三、自动洗衣机控制系统
（一）自动洗衣机控制系统原理
程序存储于可编程程序控制器中，当用开关选定某种程序后，程序控制器便根据程序要求自动开始控制电动机、进排水电磁阀运作。另外，控制系统不和或缺的安全措施是安全开关，其在洗衣机运行过程中进行安全保护。根据不同的程序控制器，选用不同的控制电路。可编程逻辑控制器控制电路是波轮式全自动套桶洗衣机的电气控制电路，有结构紧凑，操作简便，功能齐全，运行可靠等优点。全自动洗衣机各种动作典型的系统结构见图3-1。
图3-1 系统结构图
系统中心位置是PLC，水位开关、进水阀、排水阀、电动机是系统的执行机构。PLC基于信号和程序要求控制进水阀和排水阀；作为控制中心，PLC同样控制电机运作，按照工作要求，改变电机的正反转，即控制洗衣机洗涤脱水。
（二）检测电路系统
传感器是检测电路系统主要组成元器件。衣量、衣质、水位、水温和浑浊度等信息在洗衣机洗衣过程中起决定作用,而相应的传感器获取这些信息,同时转换成电信号以传递给PLC。传感器有：水位传感器、浑浊度传感器、衣质传感器、衣量传感器、水温传感器。
四、洗衣机电动机的选择
因为使用家庭电源，所以选择单相电容运转式异步电动机。因为全自动洗衣机洗衣桶直径很大，它运行时产生的离心力得充分考虑，应基于洗衣过程中产生的最大偏心力计算电机功率。此外，因为脱水电机功率最大，因此脱水时消耗的功率应作为确定电机功率时的参数，换句话说就是脱水时电机功率就是该洗衣机的额定功率。
五、可编程控制器（PLC）的介绍
这里使用的PLC为三菱FX2N系列，所以介绍内容以三菱FX2N系列为主。
（一）可编程控制器基本结构
PLC结构：CPU模块、输入模块、输出模块、编程模块。
PLC特殊功能模块：处理一些特殊任务。
（二）三菱FX2N系列PLC介绍
本篇论文设计使用三菱FX2N-48MR-001，见图5-1。
（3）手动控制
可以实现手动排水和脱水功能。
18 LD X004
19 AND X011
引言
无论什么年代，洗衣都是每个家庭避免不了的家务，洗衣机诞生前，洗衣是一项繁重、枯燥的体力劳动。洗衣服可一直都不是什么轻松活，比如洗棉服、牛仔裤等等。
随着时间的推移，自动洗衣这个领域也开始得到科研人员的重视。随着科学技术不断进步，自动洗衣从原先的设想迈入现实。在历经多年的研究开发，自动洗衣机的动力得到很大的改善，同时它的控制系统也得到进一步的改善。随着PLC在工业中得到广泛应用，PLC在洗衣机领域大放异彩，其使得全自动洗衣机的自动化能力得到质的飞跃，使得全自动洗衣机在真正意义上实现洗衣自动化。
全自动洗衣机洗衣全程自动化，洗衣期间不用人工操作。其大多使用套筒式结构，进排水使用电磁阀，使用控制器根据编程好的程序发出命令，使各个模块运作，使洗衣过程全部自动化。
近年来新型全自动洗衣机采用可编程控制器结合相应的硬件以实现洗衣自动化，本篇论文设计了相应的全自动洗衣机的简单化的自动化控制系统，还原了全自动洗衣机工作原理，运用组态技术模拟出其运行过程。本设计方向：易操作、运行可靠、易维护修理。
一、全自动洗衣机控制系统控制方案
（一）控制系统的选择
1. 控制系统选择可编程逻辑控制器（PLC）控制系统
PLC系统的特点： 可靠性高，使用方便灵活，编程简单。后面会有PLC相应的详细介绍
（二）洗衣机的PLC控制系统概述
PLC控制系统作为全自动洗衣机的控制系统，其能增强洗衣机的工作效率及适应工作环境的能力。其包括驱动电路、检测电路、保护电路和通讯联网功能，这些作为整体模块。因此，运用其则硬件相对于其他控制系统更为简单，简单则使控制系统的可靠性得到进一步增强，同时，编程语言也相对比较简单。
典型的PLC控制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
系统的硬件组成框图见图1-1。
图1-1 控制系统的硬件组成框图
（三）PLC的设计步骤
PLC 的设计步骤:硬件设计、软件设计、系统调试。硬件设计为：
1.PLC品牌，系列，型号等；
2.安排PLC的输入，输出点。
软件设计, 梯形图及编程, 设计内容：
1.研究控制流程, 基于工作流程做出工作循环图,之后再做出状态流程图；
2.基于工作循环图, 做出继电器梯形图，基于梯形图编写程序。
系统调试： 基于设计要求，对程序做出调试、修改，需要时可对硬件进行修改。
二、全自动洗衣机的构造
（一）全自动洗衣机类型
全自动洗衣机的结构：波轮式、滚筒式和搅拌式。广泛应用的洗衣机结构主要有波轮式和滚筒式两类，产品多以波轮式为主，其他类型次之。这里对波轮式洗衣机进行重点介绍。全自动洗衣机结构示意图见图2-1。
图2-1 全自动洗衣机结构示意图
1.水流方面。现在波轮式全自动洗衣机出现了一种新形式的水流。如荣事达的网络水流就是采用这种水流。
2.程序控制器。利用PLC控制各个传感器来采集洗衣的信息，如重量、水量等
3.内桶。波轮式洗衣机运用了不锈钢内桶，以减少衣物与桶壁的摩擦，以实现衣物更少磨损的目的。
4.同心洗。将电机与洗衣机桶直接相接，降低动力流失，同时洗衣噪声更小，洗衣过程中，机身产生的晃动更为轻微。
全自动套筒洗衣机内部结构图见图2-2。
图2-2 全自动套筒洗衣机内部结构图
（二）洗涤脱水系统
盛水桶、洗涤桶和波轮构成脱水系统。盛水桶的功能是用来盛放洗涤液，其安装于钢制托盘上，用四根金属吊杆将其辅助固定于洗衣机箱体上。桶底下安装有电动机、离合器、排水阀等部件。洗涤桶的功能是用来盛放衣物，在洗衣过程中配合波轮完成洗衣要求，脱水时洗涤桶就成了离心式的脱水桶。实现洗衣功能的重要部件是波轮，其对衣物做机械作用，以达到洁净衣物的功能。
（三）排水和进水系统
电磁阀控制着波轮式全自动洗衣机的进排水系统。水位开关的功能是对桶内水位监测及控制，故洗衣机桶内安装有相应的水位开关。电磁阀分为两种，进水电磁阀功能是控制洗衣机自动进水，其由水位开关控制。排水电磁阀的功能自动排水，另外还有使离合器工作状态改变的功能。
（四）电动机及传动系统
电动机和离合器是波轮式全自动洗衣机的电动机及传动系统的核心，离合器分为普通离合器和减速离合器。小波轮套桶洗衣机运用普通离合器的较多，在洗衣过程中，波轮转速和脱水时离心桶转速相同。减速离合器在大波轮套桶洗衣机中运用比较多，波轮转速在洗涤漂洗时较慢，离心桶的转速在脱水时较快。电动机为洗衣机的动力源，为洗涤及脱水提供动力，其运用电容式电动机较多，一般采用主、副绕组完全对称的。全自动套桶洗衣机的额定洗涤容量大，因此要求电动机的功率大。
三、自动洗衣机控制系统
（一）自动洗衣机控制系统原理
程序存储于可编程程序控制器中，当用开关选定某种程序后，程序控制器便根据程序要求自动开始控制电动机、进排水电磁阀运作。另外，控制系统不和或缺的安全措施是安全开关，其在洗衣机运行过程中进行安全保护。根据不同的程序控制器，选用不同的控制电路。可编程逻辑控制器控制电路是波轮式全自动套桶洗衣机的电气控制电路，有结构紧凑，操作简便，功能齐全，运行可靠等优点。全自动洗衣机各种动作典型的系统结构见图3-1。
图3-1 系统结构图
系统中心位置是PLC，水位开关、进水阀、排水阀、电动机是系统的执行机构。PLC基于信号和程序要求控制进水阀和排水阀；作为控制中心，PLC同样控制电机运作，按照工作要求，改变电机的正反转，即控制洗衣机洗涤脱水。
（二）检测电路系统
传感器是检测电路系统主要组成元器件。衣量、衣质、水位、水温和浑浊度等信息在洗衣机洗衣过程中起决定作用,而相应的传感器获取这些信息,同时转换成电信号以传递给PLC。传感器有：水位传感器、浑浊度传感器、衣质传感器、衣量传感器、水温传感器。
四、洗衣机电动机的选择
因为使用家庭电源，所以选择单相电容运转式异步电动机。因为全自动洗衣机洗衣桶直径很大，它运行时产生的离心力得充分考虑，应基于洗衣过程中产生的最大偏心力计算电机功率。此外，因为脱水电机功率最大，因此脱水时消耗的功率应作为确定电机功率时的参数，换句话说就是脱水时电机功率就是该洗衣机的额定功率。
五、可编程控制器（PLC）的介绍
这里使用的PLC为三菱FX2N系列，所以介绍内容以三菱FX2N系列为主。
（一）可编程控制器基本结构
PLC结构：CPU模块、输入模块、输出模块、编程模块。
PLC特殊功能模块：处理一些特殊任务。
（二）三菱FX2N系列PLC介绍
本篇论文设计使用三菱FX2N-48MR-001，见图5-1。
（3）手动控制
可以实现手动排水和脱水功能。
18 LD X004
19 AND X011
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