【正文】 洗衣機均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預先設計好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完成，所用的程序控制器可分為電動機驅(qū)動式和單片機式。從控制方式的發(fā)展階段上分，全自動洗衣機可分為兩大類：第一類：電動控制洗衣機，它的程序控制器由電動元件組成。第二類：電腦控制洗衣機，它的程序控制器由微型計算機組成。電動控制全自動洗衣機是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，其產(chǎn)品類型還屬于傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品，是自動控制的初級階段。隨著計算機的及微電子技術的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。因此，電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺。全自動洗衣機從結(jié)構(gòu)上分有波輪式、攪拌式、滾筒式。目前,國內(nèi)市場上銷售的大都是波輪式和滾筒式，供應最多的是波輪式洗衣機。波輪式洗衣機的特點是洗凈率高,但對衣服的磨損很大,隨著人們生活水平不斷地提高，絲綢,毛料,羊毛等大量走進普通家庭,廠商又適時地推出了滾筒洗衣機,它最大的優(yōu)點是磨損率小,但洗凈率比波輪式低,價格高。洗衣機產(chǎn)品可以分三類：普通型、半自動型和全自動型。普通型和半自動型洗衣機，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過程；而全自動洗衣機在整個洗滌、甩干、排水過程中，無需人為操作和監(jiān)控。國內(nèi)外洗衣機品牌有海爾、小天鵝、榮事達、松下、惠而浦水仙、LG熊貓、西門子、日立好用。 課題研究的目的與意義本課題主要著重于全自動洗衣機的控制，要求洗衣機能實現(xiàn)進水、洗滌、排水、脫水、報警，所采用的控制方法操作簡單、穩(wěn)定可靠、維護與維修方便?？刂品椒ù_定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設計的時間、調(diào)試周期，且要降低成本。傳統(tǒng)的洗衣機采用繼電器控制的優(yōu)點是裝置結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、抗干擾能力強。但是，這也是隨之帶來的一些問題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞，而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至會熔在一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴重的后果。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線多，只適用于小型的控制電路。采用PLC控制比繼電器控制好的多，我們采用PLC來控制。 （1） 可靠性高，抗干擾能力強，高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。（2） 配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。（3） 易學易用，深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。（4） 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造，PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（5） 體積小，重量輕，能耗低，由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 本課題研究的主要內(nèi)容本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動洗衣機控制方法，該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動機正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護和聯(lián)鎖。研究的具體內(nèi)容包括：（1） 深入了解洗衣機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。（2） 控制系統(tǒng)設計。包括硬件設計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設計，編程方法。 （3） 對編寫好的編譯程序進行實際調(diào)試。 2 PLC 結(jié)構(gòu)和工作原理 PLC 控制特點1. PLC系統(tǒng)的特點：（ 1）可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。（ 2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。（ 3）編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術人員的傳統(tǒng)習慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機控制容易。2. 單片機系統(tǒng)的特點：（1）要求環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應能力較低，可靠性差。（2）編程和PLC相比難以學習，主要是單片機采用匯編語言或者是C語言，這些高級語言和PLC語言相比，難以學習。（3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡單，處理速度快。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示： 圖1 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖 控制系統(tǒng)框圖 此次設計根據(jù)全自動洗衣機的工作原理, 洗衣機的工作流程由進水，洗衣，排水，和脫水四個過程組成。在半自動洗衣機中，這四個過程分別用相應的按扭開關來控制。利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,用于說明PLC控制的原理方法,特點及工作特色。此次全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計利用了西門子S7200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。根據(jù)以上要求PLC的控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。 圖2 PLC 控制系統(tǒng)圖 控制系統(tǒng)對應設備及功能根據(jù)控制過程中的進水、洗滌、脫水、報警等控制要求，對控制所需的外部設備初步設計如表1所示 表1 外部設備初步設計表對應的外部設備對應的輸出設備啟動按鈕停止按鈕水位選擇開關（高水位）水位選擇開關（中水位）水位選擇開關（低水位）手動排水開關手動脫水開關高水位傳感器中水位傳感器低水位傳感器水排空傳感器進水電磁閥排水電磁閥洗條電動機正轉(zhuǎn)繼電器洗條電動機反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報警器 自動洗衣機的進水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關，電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現(xiàn)自動控制的，水位開關用來控制進水到洗衣機內(nèi)高中低水位，電磁進水閥起著通斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水注入，排水時，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時，洗滌電動機啟動，脫水時，脫水桶啟動。 PLC的基本機構(gòu)PLC實質(zhì)是一種用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。整體式結(jié)構(gòu)的PLC由中央處理器（CPU）、存儲器、I/O單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在一起。基本結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。電源中央處理器系統(tǒng)總線輸入/輸出單元存儲器編程器 圖3 整體式結(jié)構(gòu) 模塊式結(jié)構(gòu)的PLC模塊式結(jié)構(gòu)的PLC是將中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出單元、電源電路和通信端口等分別做成相應的模塊，應用時將這些模塊根據(jù)要求插在機架上，各模塊間通過機架上的總線想到聯(lián)系。基本結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示編程器其他PLC或上位機現(xiàn)場設備電源模塊CPU模塊通信模塊輸入模塊輸出模塊殊功功能模塊 機 架圖4 模塊式結(jié)構(gòu) PLC各組成部分介紹 （1）中央處理器中央處理器（CPU）是PLC的核心部分，相當于PLC的“大腦”。它通過系統(tǒng)總線與用戶存儲器、輸入/輸出（I/O）、通信端口等單元相連。通過制造廠家預制在系統(tǒng)存儲器內(nèi)部的系統(tǒng)程序完成各項任務。其主要功能是由編程器寫入控制程序和數(shù)據(jù)到存儲器、檢驗用戶程序、從存儲器上讀取和執(zhí)行程序，還可以進行PLC內(nèi)部故障的診斷等。（2）存儲器根據(jù)存儲器存儲內(nèi)容的不同，我們把存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。系統(tǒng)程序存儲器：用來存入軟件的存儲器。系統(tǒng)程序相當于計算機操作系統(tǒng)，是PLC廠家根據(jù)選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫的，并固化到ROM里，用戶不能修改其內(nèi)容。用戶程序存儲器：用來存放用戶根據(jù)控制要求編制的程序。不同類型的PLC，其存儲容量也不一樣。數(shù)據(jù)存儲器：用以存放PLC運行中的各種數(shù)據(jù)的存儲器。因為運行中數(shù)據(jù)不斷變化，所以這種存儲器必須可讀寫。（3）輸入/輸出單元輸入/輸出單元是PLC與外部設備連接的紐帶。輸入單元接收現(xiàn)場設備向PLC提供的開關量信號，經(jīng)過處理后，變成CPU能夠識別的信號。輸出單元將CPU的信號經(jīng)處理后來控制外部設備的。（4）電源部分不同型號的PLC有不同的供電方式，所以PLC電源的輸入電壓既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。（5）編程器幾乎每個PLC廠家都有自己的編程器，用戶通過編程器來編寫控制程序，