基于plc的全自动洗衣机设计【字数：10660】
摘 要全自动洗衣机包括可编程控制器，旋转电动机，进水阀，排水阀，水位开关，安全开关等各种功能开关。系统主要先分析全自动洗衣机的工作原理，在确定工艺流程的基础上完成系统的硬件设计和软件设计。可编程控制器作为控制系统的大脑，按照工艺说明分析，对各种外部输入信号按照全自动洗衣机系统的工艺分析结果及程序设计流程，完成系统各项工艺功能的实现。按照方案的选择和设备型号的选择，采用的可编程控制器为三菱FX2N系列。本系统设计首先进行工艺分析，确定该系统设计的工艺控制方案，完成系统硬件部分的型号选择计算以及总体控制方案的设计。在此基础上进行硬件分析和图纸设计，完成工艺流程图的设计以及程序的编写，通过程序仿真设计以及联机调试和修改，系统安全可靠、使用灵活、扩展性强、开发周期短，后期修改方便，达到本设计的工艺要求，以及为后期系统升级改造创造条件。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究目的及意义 1
1.2 课题研究的思路步骤 1
2 全自动洗衣机总体设计 3
2.1 PLC控制系统设计思路 3
2.2 全自动洗衣机控制系统的工作原理 3
2.3可编程序控制器的介绍及选型 4
2.3.1可编程控制器的结构 4
2.3.2 可编程控制器的接口电路 5
2.3.3 可编程控制器的特点 5
2.3.4 可编程控制器的应用场合 6
2.4 传感器 7
2.5 电动机的选择 7
3 全自动洗衣机的控制硬件 8
3.1可编程控制器I/O口分配 8
3.2 控制系统的接线图 9
4 全自动洗衣机控制系统的软件设计 11
4.1 系统的顺序功能图设计 11
4.2 程序设计的流程分析 12
4.3梯形图的设计分析 12
4.3.1 系统启动程序设计 12
4.3.2 进水阀程序设计 12
4.3.3 电机正反转程序设计 13
4.3.4 排水阀和脱水阀程序设计 15
4.3.5 显示的程序设计 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5 系统仿真 18
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 课题研究的背景
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。
1.2 课题研究目的及意义
系统设计采用可编程控制器进行程序控制，达到系统工艺控制的目的。在详细了解控制系统的工艺要求的基础上，采用可编程控制器进行系统的硬件设计和软件编程调试，通过程序流程的思路和编程技巧达到系统的工艺目的。可编程控制器可靠性能高、抗干扰性强、经济实用、功能完善、体积小巧、扩展性好等优点，是现代工厂控制系统设计的最佳选择。以往的继电器接触器电路由于接线线路复杂，电器元件使用较多，触点容易老化，故障排查和解决比较困难，可靠性低等缺点，没法满足现代控制系统的使用要求[1]。根据本课题研究的工艺对象，采用可编程控制器进行系统设计，对本人大学学习期间的总结和实战，在认真学习可编程控制器的硬件手册和软件教程的基础上，完成图纸设计及程序编写和调试，达到系统的工艺要求。详细了解控制系统设计的步骤和方法，认真学习控制系统的调试思路和仿真方法，为后期的设计工作打下基础。
1.3 课题研究的思路步骤
按照全自动洗衣机控制系统的设计内容，详细分析该系统的具体工艺，对要实现的功能进行说明，并明确系统的输入控制部分和输出控制部分，确定控制策略，提出控制方案，对方案进行综合比较，选择最佳设计策略。按照系统选择的最佳策略进行总体分析设计，对可编程控制器进行具体型号选择，对传感器进行具体型号选择，以及其他的控制电气元件的型号。根据选择的设备电气元件型号详细分析总体设计方案，保证工艺控制的基本要求。硬件设计部分进行设计分析，明确硬件设计的基本要求，包括预留扩展、系统安全保护、以及电路的设计详细分析等，使用AUTO CAD软件完成系统的硬件图纸设计，并分析图纸接线的具体设计。软件编程部分进行设计分析，为了方便系统设计和后期调试，进行系统I/O分配的设计，根据系统工艺控制策略以及硬件选型，进行程序流程的设计，详细考虑工艺功能的具体实现，按照程序流程，采用编程软件进行程序的设计编写，完成仿真调试，达到工艺设计的要求。为了保证系统顺利设计完成，详细的设计思路如下几点：
（1）对全自动洗衣机控制系统的资料进行查询，了解详细的控制工艺，对国内外研究现状进行分析，进行系统设计策略分析。
（2）详细分析控制系统的工艺策略，明确工艺控制的信号输入和输出，选择最佳控制策略，并完成与系统相关的电气选型和计算，确定具体的控制方案。
（3）对系统进行硬件设计思路分析，明确图纸设计的具体内容，考虑系统安全保护、预留扩展等，完成硬件图纸设计和接线分析。
（4）按照系统控制策略方案和硬件设计图纸，进行程序流程的工艺分析，对系统的每个功能实现进行程序流程设计，在此基础上完成程序编写和调试，达到控制的要求。
2 全自动洗衣机总体设计
2.1 PLC控制系统设计思路
全自动洗衣机的电气控制系统主要根据洗衣机的型号不同，系统不尽相同。但是全自动洗衣机的电气控制系统的组成部分大致相同，主要包括可编程控制器，旋转电动机，进水阀，排水阀，水位开关，安全开关等各种功能开关。基本控制原理相同，编写程序也大致相同。全自动洗衣机要实现洗衣的自动化，将整个洗衣服的过程全部分解成单个步骤动作，通过可编程控制器的计算和控制，输出各种动作。如果把离合器作为洗衣机的心脏，那么可编程控制器就相当于洗衣机的神经系统[2]。如下图所示为洗衣机控制系统的基本原理图。
图21 全自动洗衣机控制系统的原理框图
2.2 全自动洗衣机控制系统的工作原理
可编程控制器拥有许多功能指令和程序，在外部主令控制中选择好开关后，可编程控制器就可以按照预先设定好的程序指令运行，对旋转电机，进水阀和排水阀进行控制。安全开关又称为急停开关，可以在洗衣机系统运行的过程中，保护设备，当洗衣机在工作的时候，如果误打开盖，那么安全开关就开始关断电机输出，中断操作。如果在脱水的过程中，脱水桶内的衣物如果摆放不均，产生大幅度的震动，那么安全开关就自动中断脱水程序，并且启动蜂鸣器，告知主人[3]。用可编程控制器的全自动洗衣机的控制系统结构如图所示：
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景 1
1.2 课题研究目的及意义 1
1.2 课题研究的思路步骤 1
2 全自动洗衣机总体设计 3
2.1 PLC控制系统设计思路 3
2.2 全自动洗衣机控制系统的工作原理 3
2.3可编程序控制器的介绍及选型 4
2.3.1可编程控制器的结构 4
2.3.2 可编程控制器的接口电路 5
2.3.3 可编程控制器的特点 5
2.3.4 可编程控制器的应用场合 6
2.4 传感器 7
2.5 电动机的选择 7
3 全自动洗衣机的控制硬件 8
3.1可编程控制器I/O口分配 8
3.2 控制系统的接线图 9
4 全自动洗衣机控制系统的软件设计 11
4.1 系统的顺序功能图设计 11
4.2 程序设计的流程分析 12
4.3梯形图的设计分析 12
4.3.1 系统启动程序设计 12
4.3.2 进水阀程序设计 12
4.3.3 电机正反转程序设计 13
4.3.4 排水阀和脱水阀程序设计 15
4.3.5 显示的程序设计 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5 系统仿真 18
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 课题研究的背景
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。
1.2 课题研究目的及意义
系统设计采用可编程控制器进行程序控制，达到系统工艺控制的目的。在详细了解控制系统的工艺要求的基础上，采用可编程控制器进行系统的硬件设计和软件编程调试，通过程序流程的思路和编程技巧达到系统的工艺目的。可编程控制器可靠性能高、抗干扰性强、经济实用、功能完善、体积小巧、扩展性好等优点，是现代工厂控制系统设计的最佳选择。以往的继电器接触器电路由于接线线路复杂，电器元件使用较多，触点容易老化，故障排查和解决比较困难，可靠性低等缺点，没法满足现代控制系统的使用要求[1]。根据本课题研究的工艺对象，采用可编程控制器进行系统设计，对本人大学学习期间的总结和实战，在认真学习可编程控制器的硬件手册和软件教程的基础上，完成图纸设计及程序编写和调试，达到系统的工艺要求。详细了解控制系统设计的步骤和方法，认真学习控制系统的调试思路和仿真方法，为后期的设计工作打下基础。
1.3 课题研究的思路步骤
按照全自动洗衣机控制系统的设计内容，详细分析该系统的具体工艺，对要实现的功能进行说明，并明确系统的输入控制部分和输出控制部分，确定控制策略，提出控制方案，对方案进行综合比较，选择最佳设计策略。按照系统选择的最佳策略进行总体分析设计，对可编程控制器进行具体型号选择，对传感器进行具体型号选择，以及其他的控制电气元件的型号。根据选择的设备电气元件型号详细分析总体设计方案，保证工艺控制的基本要求。硬件设计部分进行设计分析，明确硬件设计的基本要求，包括预留扩展、系统安全保护、以及电路的设计详细分析等，使用AUTO CAD软件完成系统的硬件图纸设计，并分析图纸接线的具体设计。软件编程部分进行设计分析，为了方便系统设计和后期调试，进行系统I/O分配的设计，根据系统工艺控制策略以及硬件选型，进行程序流程的设计，详细考虑工艺功能的具体实现，按照程序流程，采用编程软件进行程序的设计编写，完成仿真调试，达到工艺设计的要求。为了保证系统顺利设计完成，详细的设计思路如下几点：
（1）对全自动洗衣机控制系统的资料进行查询，了解详细的控制工艺，对国内外研究现状进行分析，进行系统设计策略分析。
（2）详细分析控制系统的工艺策略，明确工艺控制的信号输入和输出，选择最佳控制策略，并完成与系统相关的电气选型和计算，确定具体的控制方案。
（3）对系统进行硬件设计思路分析，明确图纸设计的具体内容，考虑系统安全保护、预留扩展等，完成硬件图纸设计和接线分析。
（4）按照系统控制策略方案和硬件设计图纸，进行程序流程的工艺分析，对系统的每个功能实现进行程序流程设计，在此基础上完成程序编写和调试，达到控制的要求。
2 全自动洗衣机总体设计
2.1 PLC控制系统设计思路
全自动洗衣机的电气控制系统主要根据洗衣机的型号不同，系统不尽相同。但是全自动洗衣机的电气控制系统的组成部分大致相同，主要包括可编程控制器，旋转电动机，进水阀，排水阀，水位开关，安全开关等各种功能开关。基本控制原理相同，编写程序也大致相同。全自动洗衣机要实现洗衣的自动化，将整个洗衣服的过程全部分解成单个步骤动作，通过可编程控制器的计算和控制，输出各种动作。如果把离合器作为洗衣机的心脏，那么可编程控制器就相当于洗衣机的神经系统[2]。如下图所示为洗衣机控制系统的基本原理图。
图21 全自动洗衣机控制系统的原理框图
2.2 全自动洗衣机控制系统的工作原理
可编程控制器拥有许多功能指令和程序，在外部主令控制中选择好开关后，可编程控制器就可以按照预先设定好的程序指令运行，对旋转电机，进水阀和排水阀进行控制。安全开关又称为急停开关，可以在洗衣机系统运行的过程中，保护设备，当洗衣机在工作的时候，如果误打开盖，那么安全开关就开始关断电机输出，中断操作。如果在脱水的过程中，脱水桶内的衣物如果摆放不均，产生大幅度的震动，那么安全开关就自动中断脱水程序，并且启动蜂鸣器，告知主人[3]。用可编程控制器的全自动洗衣机的控制系统结构如图所示：
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