【正文】 l, hommization and intelligentialize. According to the requirements of design, pilation, debugging PLC and touch screen control procedures, finally got reasonable hardware even chart. In master under the premise of washing machine working principle, reference existing washing machine, choose the parts hardware facilities, finally got to meet the requirements of graduation design. Siemens PLC200 realized the automatic washing machine control and integrated into the touch screen operation, system powerful, Circuit is connected simple, time calculation and precision programming language is simple, PLC automatic washing machine design success, and to make intelligent control replaced the traditional industrial control, shorten the development cycle automatic washing machine at the same time, the great convenience to the people39。s daily life. Key words: washing machine。 PLC。 touch screen 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 緒論 洗衣機(jī)的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢 洗衣服是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊豁椉覄?wù)工作，費時 費力，為了將人們從繁重的家務(wù)中解放出來，洗衣機(jī)應(yīng)運而生。美國 人 先后于 1874 年和 1911 年 發(fā)明了手搖式和電動式洗衣機(jī) ； 1922 年瑪依塔格公司 又研制成功了攪拌式洗衣機(jī)， 它利用電動機(jī) 驅(qū)動攪拌軸，使之作往復(fù)運動，使 衣服和水流不斷 翻滾、換向，從而 洗凈衣服 ； 1932 滾筒式洗衣機(jī)誕生 ， 它將洗滌、漂洗、脫水集中于同一個滾筒里 進(jìn)行， 結(jié)構(gòu)先 進(jìn)、設(shè)計合理 ， 迅速普及 ； 1952 年，日本開始生產(chǎn)噴流式洗衣機(jī)。 1955 年三洋公司研制成功了波輪式洗衣機(jī)， 它以結(jié)構(gòu)簡單、制造維修方便、洗凈率高、成本低等優(yōu)點脫穎而出 ； 其后，塑料雙桶洗衣機(jī)和波輪式套桶全自動洗衣機(jī)相繼問世， 自動化程度進(jìn)一步提高； 到 1984 年，日立公司 率先推出帶不纏繞棒式新水流洗衣機(jī) ，洗衣機(jī)的發(fā)展又躍上了一個新的臺階 [1]。 我國生產(chǎn)洗衣機(jī)的歷史較短， 1957 年 第一臺單桶洗衣機(jī)在遼寧問世， 1978 年才作為一個行業(yè) 興起。 但 發(fā)展速度驚人 ，至 1984 年已成為最大的洗衣機(jī)生產(chǎn)國?？缛?90 年代以后， 年產(chǎn)量 超 過 1000 萬臺，而且產(chǎn)量大，型號 多，洗滌方式齊全。 目前，國內(nèi)外洗衣機(jī)生產(chǎn)廠家的努力方向是以最短的時間和最低的成本來達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、節(jié)洗滌劑、少污染、高效率的目標(biāo)。同時在材料上更多的采用 不銹鋼和鍍鋅板，在控制技術(shù)上采用模糊控制理論，在控制器件上應(yīng)用各種新型的傳感器?？偟膩碚f，當(dāng)今洗衣機(jī)工業(yè)的發(fā)展趨勢正朝著“五化”方向努力 [2]。 ； ； ； ； 。 課題研究的目的意義 隨著社會的發(fā)展 、 工業(yè)化的加速， 人們生活水平的不斷提高， 無論是波輪式洗衣機(jī)也好，還是滾筒 式洗衣機(jī)也好，都朝著智能化、人性化方向發(fā)展。 傳統(tǒng)洗衣機(jī)采用繼電器 控制 ，而繼電器 長期磨損，極易損壞， 且繼電器的觸點 通斷時易產(chǎn)生電弧，嚴(yán)重時 觸點會熔在一起導(dǎo)致 誤操作，引發(fā) 事故。在負(fù)荷較大 的 時候 ， 繼電器還會產(chǎn)生大量的熱和噪聲，同 時也浪費 了大量的電能 [3]。并且繼電器控制 安裝調(diào)試麻煩，接線多而復(fù)雜，如果有輕微的改動也需要花費大量的時間、 人力和物力， 不適合洗衣機(jī)控制 電路。另外傳統(tǒng)洗衣機(jī) 操作 費 時 費力 、 節(jié)水性差、易纏繞、 脫水 性能不穩(wěn)定 ，體積較大 不易搬運， 已青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 經(jīng)難以滿足人們對智能化操作、人性化電器設(shè)計的需求。 而市場上已有的 全自動洗衣機(jī) ,多采用單片機(jī)控制， 生產(chǎn)成本較高， 其穩(wěn)壓電路、保護(hù)電路 比較復(fù)雜， 容易發(fā)熱， 維修護(hù)理麻煩，需專業(yè)人員檢修，售價偏高，不適合普通人家 使用，難以批量生產(chǎn) [4]。 所以，開發(fā)設(shè)計一款經(jīng)濟(jì)實用、人性化、智能化的全自動洗衣機(jī)具有很好的現(xiàn)實意義，既能填補市場上的空白，又能滿足人們對產(chǎn)品的要求，使人們?nèi)粘Ｏ匆赂虞p松便捷。 研究內(nèi)容及目標(biāo) 研究內(nèi)容： 1. 掌握全自動洗衣機(jī)的 整體 結(jié)構(gòu)、 各系統(tǒng)組成及工作 原理 。 2. 學(xué)習(xí)掌握 PLC 編程軟 件 STEP 7Micro WIN 的使用， 設(shè)計編寫出 全自動洗衣 機(jī) 程序，并調(diào)試運行成功 。 3. 熟練應(yīng)用 WinCC flexible 2020 人機(jī)界面組態(tài) 軟件 ，設(shè)計完成控制界面并編寫出相應(yīng)觸摸屏控制程序。 研究目標(biāo)： 1. 熟練掌握 PLC 編程 軟件 STEP 7Micro WIN 及 WinCC flexible 人機(jī)界面組態(tài)軟件 ，為以后學(xué)習(xí)工作奠定基礎(chǔ) 。 2. 廣泛交流，收集資料，在共同進(jìn)步中提高交際能力， 積極參與實驗操作，焊接連線，強(qiáng)化實際動手能力。 3. 選擇設(shè)計出洗衣機(jī)各系統(tǒng)硬件， 完成全自動 洗衣機(jī)軟件程序設(shè)計，順利完成畢業(yè)設(shè)計 同時，為全自動洗衣機(jī)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份 力量。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 2 PLC 及觸摸屏簡介 PLC 的發(fā)展 、定義 在 PLC 問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器占主導(dǎo) 地位。但繼電器控制領(lǐng)域有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、壽命短、運行慢 ， 尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，就必須重新設(shè)計、 安裝，造成時間和資金的嚴(yán)重浪費 [5]。 為了改變這一現(xiàn)狀， PLC 控制系統(tǒng)產(chǎn)生了。 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出第一臺 PLC，它基于 集成電路和電子技術(shù)，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易 懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長的一系列優(yōu)點，很快在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。 PLC有 豐富的 指令語言 ， IL、 ST、 FBD和梯形圖等， 隨著 科技的發(fā)展， C語言、 FORTRAN、 PASCAL等高級語言 也被 加入到 PLC編程語言中 ， 使編程語言和思想更加簡潔、明了 [6]。 早期的 PLC可以看作是繼電器控制裝置的替代物，主要功能是執(zhí)行原先用繼電器完成的順序控制、時間控制的。中期的 PLC微處理器開始作為 PLC的中央處理單元（ CPU），使 PLC的功能大大增強(qiáng)。近期的 PLC由于集成電路技術(shù) 迅速發(fā)展，使得各種 類型的 PLC微處理器升級， PLC的處理速度進(jìn)一步提高，功能更加強(qiáng)大 [7]。 進(jìn)入本世紀(jì)后 ， PLC已經(jīng)運用到了各個領(lǐng)域，根據(jù) Food Engineering’s annual state of manufacturing 的一項調(diào)查報告，被調(diào)查的 64%的設(shè)備工程師打算在 2020年購買 P L C， 而在隨后的調(diào)查中，升到了70%~80%[8]。 國際電工委會（ IEC） 于 1985年 頒布 了 對 PLC的 定義 (修訂版 )： “ PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存 儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時 、 計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能 通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出 ， 控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計 ” [9]。 本次設(shè)計選用的西門子 S7200PLC,是整體結(jié)構(gòu)具有很高性價比的小型 PLC。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，可以采用梯形圖、語句表和功能塊三種方式來編程；指令豐富，功能強(qiáng)大，易于掌握，操作方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域 [10]。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 觸摸屏的簡介 觸摸屏是結(jié)合顯示器使用的一種絕對坐標(biāo) 定位系統(tǒng) ， 作為一種簡單 、 便利的輸入設(shè)備 得到廣泛應(yīng)用。 無須物理按鈕，用戶根據(jù)觸摸屏上具有明確意義和提示信息的按鍵，通過觸摸感應(yīng)及顯示能使其直觀的進(jìn)行圖形控制監(jiān)視 [11]。 本次設(shè)計中運用 WinCC flexible 組態(tài)軟件，將觸摸屏與 PLC聯(lián)系起來，實現(xiàn)了觸摸屏對全自動洗衣機(jī)的控制。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 3 洗衣機(jī) 硬件整體設(shè)計 波輪式洗衣機(jī) 整體 結(jié)構(gòu) 及原理 波輪式洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計 本次 設(shè)計 洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)采用 套 筒式 ， 如圖 31 所 示， 它將 洗滌 漂洗和脫水集中于一個桶內(nèi)進(jìn)行 ， 按 設(shè)定程序完成洗 衣動作，脫水后自動斷電， 真正實 現(xiàn)了全自動化。 波輪式洗衣機(jī)的洗滌原理 波輪在電動 機(jī)帶動下作正反方向 轉(zhuǎn) 動 ， 使洗衣 桶內(nèi)的 洗 滌液受到水平和垂直方向 兩個作用力 ，由 于摩擦力和桶壁的存在，產(chǎn)生水平和垂直運動著的 渦流， 它們的合成作用使衣服在桶內(nèi)強(qiáng)烈翻滾， 同 時在衣 服之間、 衣服與桶壁之間產(chǎn)生 摩擦與撞擊力。 反復(fù)的機(jī)械運動， 便 類似于手工洗滌 [12]。 洗滌脫水系統(tǒng) 的設(shè)計 洗滌脫水 系統(tǒng)主要 由 盛水桶 、洗滌脫水桶和波輪構(gòu)成。 盛水桶 結(jié)構(gòu)及功能 盛水桶是 耐酸堿、抗沖擊 的塑料 桶 ， 盛放洗滌 液或清水。其結(jié)構(gòu)如圖 32 所示， 桶口 裝 有密封蓋 板，防止洗滌液濺出，并可增強(qiáng)桶口的剛度； 底部 中央 有圓孔 裝大油封，依靠 其 將盛水桶和脫水軸連 接 ； 底部 側(cè)面 開有排水孔， 與排水閥相 連 ； 桶壁上 部開有溢流孔， 防止 工作時 溢水 ； 側(cè) 壁 有貯氣 室， 通過軟 管 與水位傳感器 相連，控制桶內(nèi)水位高度。 圖 31 全自動波輪洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1平衡圈 ； 2脫水桶； 3盛水桶； 4箱體；5波輪； 6電動機(jī)； 7離合器； 8棘輪；9離合器皮帶輪； 10棘爪； 11排水口；12制動桿； 13牽引電磁鐵； 14吊桿；15安全 開關(guān)； 16PLC 控制器 圖 32 盛水桶結(jié)構(gòu)圖 1溢水孔 ； 2貯氣管安裝口；3排水孔； 4大油封安裝口 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 洗滌脫水桶結(jié)構(gòu)及功能 洗滌脫水 桶 兼具洗滌、離心脫水 雙重功能， 其 結(jié)構(gòu)如圖 33 所示 。 桶壁上有許多小孔，洗滌時 使 內(nèi)外桶相通，脫水時使桶 內(nèi) 衣物中的水分甩出； 內(nèi) 壁上有許多 凸筋， 形成小渦流，增強(qiáng) 揉搓效果， 提 高洗滌效 果；內(nèi)壁上 嵌有回水管 ， 隨著波輪的旋轉(zhuǎn) 洗滌液被吸入回水管， 經(jīng)導(dǎo) 向槽注入過濾網(wǎng)袋 回到 桶內(nèi)， 將 其 中 的線屑、 絨毛等雜質(zhì) 收集起來 ， 在使 衣服干凈的同時，確保了排水管的通暢。 為 減小衣物 放置不均勻引起的 抖動，在內(nèi)桶上 端設(shè)置了 平衡圈 ， 結(jié)構(gòu)如圖 34 所示 。其 為 空心的塑料環(huán)，內(nèi)部充約 70%的濃鹽水（ 防 結(jié)冰）， 內(nèi)設(shè) 一些 開有 缺口隔板以 減小濃鹽水流動的沖擊 。 洗衣機(jī)脫水時，如衣服 放 置不均勻，內(nèi)桶將傾斜，圈中 濃鹽水流向傾斜 的一邊， 旋轉(zhuǎn)時， 離心力 使 濃鹽水流向 對面， 以 減小衣物不均衡 的影響， 從而 減小抖動 [13]。 過程 如圖 35 所示 。