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1.系统架构 1.1全自动洗衣机的基本结构 1.2 全 自动洗衣机的工作原理 1.3全自动洗衣机洗涤衣物的原理 1.4 洗衣机的发展趋势 2 全自动洗衣机的控制系统设计 3 全自动洗衣机的控制系统设计方案 3.1 PLC的选型 3.2I／O输入输出分配 3.3工作流程的状态转移图 3.4系统程序设计 3.4.1进水程序段 3.4.2到达指定水位开始运行、小循环洗衣程序段 3.4.3正转脱水和大循环程序段 3.4.4洗涤结束报警程序段 4总结
摘要：全自动洗衣机控制系统利用了欧姆龙PLC的特点，对电磁阀、开关等其他一些输入输出点进行控制，实现洗衣机洗衣过程的自动化。充分代表现代家电用品的个性，在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤，脱水程序是以单片机为中心控制系统工作的。由于其指令系统相对复杂，又有多种电路保护装置。这样增加了硬件复杂性，有较高的故障率，增加了维修成本费用。而在工业控制系统中广泛应用的PLC则克服了单片机的缺点，它是整体模块集中了驱动电路，检查和保护电路以及通讯互联功能。因此用于各种规模的过夜控制场合。 可编程控制器（PLC）是以计算机为核心的通用自动化控制，它的功能性强，可靠性高，编程简单，使用方便，体积小巧，近年来在工业生产中得到广泛的应用，被誉为当代工业自动化主要支柱之一。在现代的社会，全自动洗衣机进入各个家庭，本文介绍了PLC应用于全自动洗衣机的控制系统，其可改进现有技术的不足，简化结构，有利于减低成本和提高可靠性。 关键词：全自动洗衣机；可编程控制器 1.系统架构
1.1全自动洗衣机的基本结构 洗衣机的应用现在比较普遍。全自动洗衣机的实物示意图如图所示。 图1 全自动洗衣机实物图 全自动洗衣机的洗衣桶(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(甩水)用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。该洗衣机的进1.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。 1.2 全 自动洗衣机的工作原理全自动洗衣机由内桶、外桶、波盘、电机、PLC控制器等组成，由PLC作为核心控制器件，通过采集各种开关(启动、停止按钮、水位开关)、传感器信息，由PLC实现各种判断、比较、选择，输出信号给洗衣机各种执行机构，如进水、排水电磁阀、洗涤电机等，决定洗衣机的工作状态．即根据衣物布质、布量、洗涤方式等确定各过程的运行时间和转速，从而确定洗衣机的运转模式。 1.3全自动洗衣机洗涤衣物的原理洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、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离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当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。 水位开关实际上是一个压力开关。气室的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片2受压而胀起，推动顶杆3运动而使触点4改变，从而实现自动通断。 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。 1.4 洗衣机的发展趋势现在的洗衣机真的是多种多样，人们使用洗衣机就图个方便省力，现在的全自动洗衣机就符合人们的要求。那么洗衣机还会有怎样的进步和发展呢？归纳起来，有如下几个趋势。 高度自动化：现在的洗衣机越来越高度自动化，只要衣服放进洗衣机，简单的按两个键，就会自动注水，一些先进的电脑控制洗衣机，还能自动的感觉衣物的重量，自动的添加合适的水量和洗涤剂，自动的设置洗涤的时间和洗涤的力度，洗涤完以后自动甩干甚至烘干。 健康化：现在人们对健康格外重视，对洗衣机也提出了更高的要求，有的洗衣机厂家采用纳米內桶，减少污垢附着，有的洗衣机设置改进漂洗程序，彻底漂净洗衣物残留的洗涤剂，防止对人体的侵害。 节能：有些洗衣机具有洗涤剂循环利用系统，可以将在外桶到排水泵之间高浓度的洗涤剂通过循环水流带回外桶内，循环使用节约20%的洗涤剂。而有的洗衣机采用专利的无孔内桶省水。 总之，随着科技的日新月异和智能时代的到来，人们对于洗衣机的要求越来越高，洗衣机不仅仅是单纯解放人类双手的家用电器了，未来的洗衣机将会朝着更人性化和智能化的方向发展，洗衣机及家电行业的消费升级将会不断迭代。 2 全自动洗衣机的控制系统设计系统开始运行时要确定系统处于初始状态。如果处于初始状态 ，系统可以启动进行工作。在工作时，工作过程如下： （1）正常运行时，按下启动按 钮 ，进水 电磁 阀打开，开始进水，直到洗衣机的水位与设定水位一致后时停止进水并开始正转洗涤。 （2）洗涤时，正转15 s后暂停，暂停3 s后开始反转洗涤。反转洗涤15s后暂停，暂停3 s后，若正、反洗涤未满3次，则返回从正转洗涤开始的动作；若正、反洗涤满3次时，则开始排水。 （3）排水水位若下降到低位时，开始脱水并继续排水。脱水10s即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。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。 （4）报警10s结束全部过程，自动停机。 3 全自动洗衣机的控制系统设计方案
3.1 PLC的选型PLC主要有CPU、存储器、I／O接口模板三部分。通过对波轮式全自动洗衣机结构的分析．可知全自动洗衣机的YO点不多，选择三菱系列FX2N．可以完全满足其要求，根据输入，输出口的总点数，考虑留有适当余量．三菱FX2N系列的PLC适用于中小型系统控制，具有运算速度高、编程维修方便等特点。 3.2I／O输入输出分配波轮式全自动洗衣机电气控制系统包括微处理器、按键开关、中间继电器、水位开关、蜂鸣器及进出水电磁阀等部件组成．通过微处理器，能自动完成进水，洗涤(漂洗)、排水、脱水、报警等全部程序，只需设计软件就可以来达到预想控制的目的．根据波轮式全自动洗衣机的工作原理及控制要求，确定系统输入、输出元件如表1
表1I/O输入输出分配
3.3工作流程的状态转移图依照全自动洗衣机闭的工作过程．对PLC接口进行分配后再依照系统控制的需求．把全自动洗衣机的整个过程划分为进水、正转洗涤、暂停；反转洗涤、暂停、排水；脱水；报警几个部分．其工作流程的状态转移图如图2．由PLC作为核心控制器的波轮式全自动洗衣机，洗涤容量大、效果好、成本低、效率高、污染小，且其抗干扰能力强，结构紧凑，操作简便，功能齐全，运行可靠。 图2全自动洗衣机状态流程图 3.4系统程序设计3.4.1进水程序段进水程序段，当按下X0表示启动洗衣机，Y0为进水电磁阀得电，并使其辅助长开触点闭合实现自保持。 3.4.2到达指定水位开始运行、小循环洗衣程序段实现正转15s，且TON即接通延时定时器的官方使用手册如图14。其中指令在启动输入IN为打开时，开始计时，定时器当前值等于预设时间时，；实现暂停3s，反转15s，实现反转暂停3s，为洗涤计数，到达3次时，开始排水； 3.4.3正转脱水和大循环程序段排水水位若下降到低位时，开始脱水并继续排水。脱水10s即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。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。 3.4.4洗涤结束报警程序段若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10s结束全部过程，自动停机。 图3 程序梯形图
图4 程序梯形图
图5 程序梯形图 图6 程序梯形图
图7 程序梯形图 4总结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。模拟系统的整个硬件规划与程序设计，通过调试运行符合模拟洗衣的控制要求，基本达到与实际控制要求一致。本文设计满足对洗衣机水位和洗涤力度的控制精度，具有一定的实际应用价值。 在设计过程中，我通过参阅plc结构化工程篇，使自己学习了不少关于plc的知识，同时也培养了我独立学习的能力。
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