全自动洗衣机的PLC控制

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1、扬州市职业大学毕业设计论文设计（论文）课题：全自动洗衣机的 PLC 控制系 别：汽车与电气工程系专 业：电 气 自 动 化班 级：07 电气姓 名：袁 淑 侠学 号：0716011106指导教师：王 蕊完成时间：2010.41目录摘要2关键字2一一一 概述31一1 课题简介31一2 控制要求4 一一一 选择 PLC 的方案论证52.1 与继电器控制系统的比较52.2 与微型计算机系统的比较52.3 与单片机控制系统的比较6第三章 PLC 简介73.1 发展、特点及发展趋势73.1.1 发展史73.1.2 分类73.1.3 特点83.1.4 发展趋势93.2 应用领域93.3 工作原理103.4

2、 硬件系统组成113.5 梯形图语言133.6 PLC 控制系统的设计流程14第四章 PLC 控制的全自动洗衣机的设2计164.1 系统的控制要求164.2 PLC 选型174.3 开关量 I/O 模块的选择184.4 模拟量 I/O 模块的选择194.5 特殊功能模块的选择194.6 具体设计204.6.1 流程图214.6.2 全自动洗衣机程序分析214.6.3 I/O 分配表214.6.4 PLC 外部接线图224.6.5 梯形图224.6.6 全自动洗衣机 PLC 控制梯形图指令254.6.7 材料清单26第五章 总结27第六章 参考文献28摘 要 随着社会经济的发展和科学技术水平的提

3、高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业，经过几年的平稳发展，国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步。纵观洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。在洗衣机控制方面，在 PLC 问世之前，工业控制领域中是继电器3占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，PLC 控制系统产生了。继 1969 年美国数字设备公司研制出世界第

4、一台 PLC，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期，从此，可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来了。在许多领域都有广泛的应用。PLC 的 优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用 PLC 来控制全自动洗衣机这个课题。 该论文就怎样利用 PLC 来控制全自动洗衣机进行了调查，对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究，实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能关 键 字 ：PLC 全自动洗衣机 控制第一章 概述 1.1 课题简介洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排

5、渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢

6、离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当4旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断：从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小孔流入洗衣桶内。

7、由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。PLC 具有可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等优点，在工业上有着广泛的应用，为了提高洗衣机的性能和工作效率，将 PLC 应用到洗衣机的控制系统中，达到控制的要求。1.2 控制要求按下启

8、动按钮后，洗衣机开始进水。水满时（即水位到达高水位，高水位开关由 OFF 变为 ON） ，PLC 停止进水，并开始洗涤正转，正转洗涤 15S 后暂停，暂停 3S 后开始洗涤、反转。反洗 15S 后暂停。暂停 3S 后，若正、反洗未满 3次，则返回从正洗开始的动作；若正、反洗满 3 次时，则开始排水。水位下降到低水位时（低水位开关由 ON 变为 OFF）开始脱水并继续排水。脱水 10S 即完成一次从进水到脱水的大循环过程。若未完成三次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了三次大循环，则进行洗完报警。报5警 10S 后结束全部过程，自动停机。此外，还要求可以按排水按钮以实现

9、手动排水；按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。一一一 选择 PLC 的方案论证2.1 与继电器控制系统的比较1.从控制逻辑上看，继电器采用硬件接线逻辑即利用继电器的机械触点、线圈构成电路，利用触电的串、并联关系及延时继电器的动作实现其控制逻辑。这种控制方式存在的问题是连线复杂，系统维护不便，功能不易改变，因此灵活性和扩展性很差。此外，系统功耗也较大；而 PLC 采用软线接线，与硬接线相比，虽沿用继电器触点线圈等概念，但实际上并不存在对应的物理实体，而仅仅是 PLC 内部的一些存储单元，其特点是连线少，体积小，软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性非常好。PLC 中有中大规

10、模集成电路组成，所以系统功耗也很小。2.从控制速度看，继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，触点的开6关动作一般为几十毫秒数量级。另外，机械触点还会出现抖动问题，故工作效率低；而 PLC 是由程序中的指令控制半导体电路来实现控制，一般一条用户指令的执行时间为 us 数量级，故速度快。PLC 内部还有严格的同步控制，故不会出现抖动问题。3.从可靠性看，继电控制器使用了大量的机械触点，机械触点开闭过程中，会产生电弧,使触点产生磨损，甚至损坏，因此寿命短，可靠性差；而 PLC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，故体积小，寿命长，可靠性高，而且 PLC 还配备自检和监督功能

11、。4.从适应性和通用性看，要实现某种控制时，继电器线路是通过许多真正的硬继电器和它们之间的连线达到的，控制功能包含在固定线路之中，功能专一，系统扩充必须变更硬接线，故灵活性较差；而 PLC 采用软件编制程序来完成控制任务，编程时所用到的继电器为内部软继电器，外部只需在端子上接入相应的输入/输出信号即可。系统在 I/O 点数及内存容量允许范围内，可自由扩充，并可用编程器在线或离线修改程序，以适应系统控制要求的改变，因此，同PLC 一台不改变硬件而仅改编软件，就可适应各种控制，故通用性强，另外，一般 PLC 都具有强制和仿真作用，故程序的设计、修改和调试都很安全方便，可大大缩短系统设计和投入运行的

12、周期。5.从工作方式看，继电器控制系统是并行的，而 PLC 是串行的，各软继电器处于周期性循环扫描中，受同一条件制约的继电器的动作顺序决定于扫描顺序，同它们在梯形图中位置有关。新一代 PLC 除具有远程通信联网功能以及易于计算机接口实现群控外，还可通过附加高性能模块对模拟量进行处理，从而实现各种复杂的控制功能，这些对于布线逻辑的继电器控制系统是无法办到的。6.从价格看，继电器控制逻辑使用机械开关，继电器和接触器价格较便宜，PLC 采用大规模集成电路，价格相对较高。一般认为，在少于 10 个继电器的装置中，继电器系统比较经济；在需要 10 个以上的继电器的场合，使用 PLC 比较经济。从上面的比

13、较可知，PLC 在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高，设计施工周期短，调试修改方便，且体积小，功耗低，使用维护方便，但价格高于继电器控制。2.2 与微型计算机控制系统的比较PLC 虽采用了计算机技术和微处理器，但它与计算机相比又有明显的不同。1.从应用范围看，微机除用在控制领域之外，还大量用于科学计算、数据处理、计算机通信等；PLC 主要用于工业控制。2.从工作环境看，微机对工作环境要求高，一般要在干扰小且具有一定温度要求的室内使用；而 PLC 是专为适应工业控制的恶劣环境而设计的，是应用工程现场的环境。3.从编程语言看，微机具有丰富的程序设计语言，其语法关系复杂，要求使用者必须具有一定水平的计算机软硬件知识；而 PLC 采用面向控制过程的逻辑语言， ，以继电器逻辑梯形图为表达式，形象直观，编程操作简单，可在较短时间内掌握它的使用方法和编程技巧。4.从工作方式看，微机一般采用等待命令方式，运算和响应速度快；PLC 采用循环扫描的工作方式，其输入/输出存在相应滞后，速度较慢，对于快速系统，PLC 的使用受扫描速度的限制。另外，PLC 一般采用模块化结构，可针对不同的7对象和控制需要进行组合和扩展，比起微机来有很大的灵活性和很好的性价比，维修更方便。5.