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1、 机电系统设计说明书机电系统设计说明书( ( 20112011 级级 ) ) 题题 目：目：全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试 学学 院：院： 工学院、职业技术教育学院 班班 级：级： 机械 114 班 学生姓名：学生姓名： 戴明明、宋忆宁、周丽丽、陈凯 指导老师：指导老师： 张昱 成成 绩：绩： 目录目录1.前言.12.全自动洗衣机的设计方案.12.1 继电器控制方案.12.2 单片机控制方案.22.3PLC 控制方案.32.4PLC 应用领域.43.控制要求及工作原理.13.1 控制要求.53.2 全自动洗衣机的工作原理.54.设计流程及程序.74.1 程序运行流程图.74.2 洗衣机
2、主电路.94.3I/O 端分配.104.4I/O 接线图.114.5 程序指令.115.梯形图.13设计心得.15参考文献.1601.1.前言前言随着社会的发展工业化的加速，出现了洗衣机，再就是自动化洗衣机。无论是波轮式洗衣机也好，还是滚筒式洗衣机也好，都朝着智能化、水流方式多样化、洗衣方式创新化、设计更趋人性化四大特征方向发展。传统的电气控制已经不能满足现状的要求了。使智能化的控制取代了传统的工业控制，洗衣机的工作原理：全自洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一心安放的，内桶可以旋转，作为脱水用。内桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通，洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电
3、磁阀来执行。进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位控制开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。随着先进科学技术发展.应用于洗衣机上的技术越来越成熟，洗衣机的发展也越来越快，将来的洗衣机主要主要朝以下几个方面发展：（1）高度智能化；（2）健康化；（3）节水节能；（4）大容量和微型化。2
4、.2.全自动洗衣机的控制方案全自动洗衣机的控制方案洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器，发展非常快，全自动式洗衣机因使用方便得到大家的青睐，全自动即进水、浸泡、洗涤、漂洗、排水、甩干等一系列过程自动完成，控制器通常设有几种洗涤程序，对不同的衣物可供用户选择。全自动洗衣机控制系统可选择多种控制方案，如继电器、单片机、PLC 等均能完成。2.12.1 继电器控制方案分析继电器控制方案分析1继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器一般由铁芯、
5、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。继电器一般都有能反映一定输入变量的感应机构，有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构，在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构。具有动作快、工作稳定、使用寿命长
6、、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。但缺点明显，机械寿命短,容易受到干扰而引起误操作,继电器控制是硬接线，逻辑一旦确定，要改变逻辑或增加功能很是困难；继电器控制速度慢，触点易抖动；继电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能；继电器控制定时精度不高，容易受环境温度变化影响，且无记数功能。2.22.2 单片机控制方案分析单片机控制方案分析 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统,尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯
7、接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如2CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过 10 元即可，用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工
8、作足矣了。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国 50 年代开发的74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大 PCB 板，但是如果要是用美国 70 年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别。因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？
9、很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的 CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K 的尺寸！对于家用 PC 的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用 PC上来运行，家用 PC 的也是承受不了的。2.32.3 PLCPLC 控制方案分析控制方案分析PLC 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
10、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 控制特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强； 高可靠性是电器控制设备的关键性能。PLC 由于采用大规模集成电路技术，严格的生产工艺制造，内部电路都用上了先进的抗干扰技术，所以具有很高的3可靠性。PLC 带有硬件故障自我检测功能，当出现故障时可及时发出警报信息。（2）适用性强； PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，
11、可用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。（3）易学易用； PLC 作为通用工业控制计算机，它接口容易，编程语言都很容易被工程技术人员接受。梯形图语言和图形符号的表达方式和继电器电路图都相当接近，现在只用 PLC 的少量的开关量逻辑控制指令，就可以方便地实现继电器电路的功能。这可以为那些不熟悉电子电路、不会汇编语言和不懂计算机原理的人油条洁净，为他们在计算机从事工业控制方面打开了方便之门。（4）系统的设计、建造工作量小
12、，维护方便，容易改造； PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。（5）体积小，重量轻，能耗低；新近出产的品种底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗仅数瓦。这是别的控制系统所不能达到的，由于体积小很容易装入机械内部，这是理想的控制设备。2.42.4 PLCPLC 的应用领域的应用领域目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可
13、归纳为如下几类：(1)开关量的逻辑控制；(2)模拟量控制；(3)运动控制；(4)4过程控制；(5)数据处理；(6)通信及联网。综上所述，PLC 的功能强大而且控制操作简单，我决定选择 PLC 控制方法。PLC 控制洗衣机洗涤程序有独特之处。首先，它是一个顺序控制系统程序；其次，洗涤，排水，脱水时间是由 PLC 内的计数器和定时器中参数控制的，只要改变它的参数大小就可改变整个程序时间长短；第三，通过改变 PLC 的型号，可以根据衣物的质地，数量及脏污程度来实现标准洗，强洗，快洗的多功能；第四，通过修改洗涤程序可实现进水洗涤，漂洗，排水，脱水的顺序控制，也可实现或洗涤，或漂洗，或脱水等单体控制；第五，在设计过程中，可以方便的加入相应的配套装置，如指示灯，蜂鸣器。3.3.控制要求及工作原理控制要求及工作原理3.13.1 控制要求控制要求（1）按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高（中、 低）水位，关水（2）2s 后开始洗涤（3）洗涤时，正转 30s，停 2s，然后反转 30s，停 2s（4）如此循环 5 次，总共
