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XX市XXXX学校毕业设计姓名：XXXX学号：XXXX系部：电子工程系专业：电气自动化技术设计题目：小型家庭全自动洗衣机设计指导教师：XXX职称：XX2012年4月南京摘要随着生活水平的提高和生活节奏的加快，洗衣机作为一种代替人们手工洗涤衣服的家用电器已成为我们生活中不可缺少的物品。随着科学技术的发展，洗衣机的性能不断提高，产品不断更新换代，最早的洗衣机是人工驱动的搅拌，后来采用机械驱动，成为现代洗衣机。今年来随着人类与环境问题和资源问题的尖锐化，人们的环保意识和节能意识的不断提高，环保和节能的洗衣机越来越受到人们的青睐，成为洗衣机的发展趋势。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。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。关键词：自动控制；可编程控制器（PLC）；简化结构；环保节能目录引言……………………………………………………………………………………………11绪论………………………………………………………………………………21.1课题研究的目的和意义……………………………………………………21.2本课题研究的主要内容…………………………………………………………22系统硬件设计……………………………………………………………………………32.1系统简介…………………………………………………………………………………32.1.1全自动洗衣机的工作原理………………………………………………………32.1.2设备控制要求……………………………………………………………………42.1.3全自动洗衣机控制系统设计……………………………………………………42.2控制主电路………………………………………………………………………………52.3可编程序控制器(PLC)…………………………………………………………………52.3.1PLC发展概况和发展方向…………………………………………………………52.3.2PLC的选型…………………………………………………………………………62.3.3FX2n功能介绍……………………………………………………………………102.3.4I/O分配表………………………………………………………………………112.3.5PLC外部接线图…………………………………………………………………112.4水位检测………………………………………………………………………………122.4.1驱动电机………………………………………………………………………122.4.2进水排水电磁阀………………………………………………………………122.4.3水位测试器……………………………………………………………………133系统软件设计………………………………………………………………………………133.1编程软件介绍…………………………………………………………………………143.1.1PLC控制程序流程图……………………………………………………………143.1.2PLC梯形图程序…………………………………………………………………144系统检测与调试……………………………………………………………………………174.1检测与调试流程………………………………………………………………………174.2检测与调试结果………………………………………………………………………185工作总结……………………………………………………………………………………19致谢……………………………………………………………………………………………20参考文献………………………………………………………………………………………21附录一…………………………………………………………………………………………22南京工程高等职业学校1引言从古到今，洗衣机都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简单的体力劳动，留给人们的感受常常是辛苦劳累。1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战——美国人比尔。布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。之后，水力洗衣机，内燃机洗衣机也相继出现。1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，电动洗衣机迎来了一种崭新的洗衣方式——搅拌式。搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。然而随着社会经济的增长，人们生活水平的提高，全自动洗衣机对于老百姓来说已不再是一种奢侈品，它已普及到广大的老百姓生活当中，成为了人们家电生活的一部分。虽然科技在不断进步，洗衣机的技术也在不断更新，但对于老百姓而言经济实惠和人性化操作才是最为重要的，而不是大量的说明书和繁琐的操作。对此本设计主要围绕简化结构、降低成本、提高性能而展开设计的。该设计选用的是可编程控制器（PLC）来进行自动化控制。可编程控制器（PLC）是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活，而且结构简单，抗干扰能力强。近年来在工业生产中得到了广泛应用，被誉为当代工业自动化主要支柱之一。根据论文的要求采用三菱FX2n为核心部件，在对电动机正反转的次数、洗衣次数、洗衣过程次数和进水量进行设定后，洗衣机自动完成洗衣过程（包括进水、洗衣、排水、脱水、报警）。21绪论1.1课题研究的目的和意义本课题主要着重全自动洗衣机的控制，要求洗衣机能实现进水、洗涤、排水、脱水、报警，所采用的控制方法操作简单、未定可靠、维护与维修方便。控制方法确定后投入生产要缩短控制系统的设计的时间、调试周期，且要降低成本。传统的洗衣机采用继电器控制，其优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，这也是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪音，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量的时间及人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线多，只适用与小型的控制电路。采用PLC控制比继电器控制好的多，我们采用PLC来控制。（1）可靠性高，抗干扰能力强，高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。（2）配套齐全，功能完善，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。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎，PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。（4）系统的设计、建造工作量小，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、小批量的生产场所。（5）体积小，重量轻，能耗低，由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.2本课题研究的主要内容本课题需研制出可靠性高、易于操作的全自动洗衣机控制方法，该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、离合器控制、进排水电磁阀控制、循环南京工程高等职业学校3控制、保护和互锁。研究的具体内容包括：（1）深入了解洗衣机的发展、结构及控制要求。（2）控制系统设计。包括硬件设计，PLC的选择，各硬件模块的介绍，软件设计，编程方法。（3）对编写好的编译程序进行实际调试并仿真。2系统硬件设计2.1系统简介目前在工业控制领域，PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，同时PLC也在其他领域得到了迅速的发展。在发达的工业国家，PLC已经广泛的应用在所以的工业部门，随着其性价比的不断提高，应用范围也在不断扩大，近几年来在我国也有越来越多的行业领域开始应用PLC。本项目采用了三菱FX2N系列自动控制器作为控制核心部件，以七段数码管作为时间显示装置，用蜂鸣器作为警示设备，通过自动控制器（PLC）让设备自动完成进水、洗涤、排水、脱水、警示功能。2.1.1全自动洗衣机的工作原理以日常生活中最常见的波轮式全自动洗衣机为例，洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用，内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。桶内的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开。经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不是旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，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。波轮式全自动洗衣机的实物示意图如图1所示。4图1波轮式全自动洗衣机2.1.2设备控制要求PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（1）按下启动按钮，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。（2）3秒后开始洗涤（3）洗涤时，正转30秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤30秒后暂停，暂停3秒。（4）如此循环3次，总共201秒后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水60秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。（5）若未完成3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3次大循环，则进行洗完报警。（6）报警10秒结束全部过程，自动停机。（7）此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按钮可停止进水、排水、脱水及报警。2.1.3全自动洗衣机控制系统设计控制系统图如图2所示图2全自动洗衣机控制系统图南京工程高等职业学校52.2控制主电路洗衣机PLC控制主电路图如图3所示图3全自动洗衣机控制主电路图在主电路中我们主要是考虑如何控制交流电机运转和怎么实现电路保护。主电路的三相电源经隔离开关QS、主电路熔断器FU1、交流接触器KM1、KM2的主触头、热继电器FR的加热元件到三相异步电动机M构成主电路。通过接触器线圈得电控制其主触点的接通，能实现电动机正反转。该主电路既实现短接或过载保护。2.3可编程序控制器(PLC)2.3.1PLC发展概况和发展方向（1）PLC发展概况PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。（2）PLC技术发展方向61.产品规模向大、小两个方向发展大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。2.PLC在闭环过程控制中应用日益广泛3.不断加强通讯功能4.新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。5.编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编