【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(jì)（論文） 1 1 緒論 洗衣機(jī)的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢(shì) 洗衣服是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊豁?xiàng)家務(wù)工作，費(fèi)時(shí) 費(fèi)力，為了將人們從繁重的家務(wù)中解放出來(lái)，洗衣機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。美國(guó) 人 先后于 1874 年和 1911 年 發(fā)明了手搖式和電動(dòng)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(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)攪拌軸，使之作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(gè)滾筒里 進(jìn)行， 結(jié)構(gòu)先 進(jìn)、設(shè)計(jì)合理 ， 迅速普及 ； 1952 年，日本開(kāi)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(jiǎn)單、制造維修方便、洗凈率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)脫穎而出 ； 其后，塑料雙桶洗衣機(jī)和波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)相繼問(wèn)世， 自動(dòng)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(gè)新的臺(tái)階 [1]。 我國(guó)生產(chǎn)洗衣機(jī)的歷史較短， 1957 年 第一臺(tái)單桶洗衣機(jī)在遼寧問(wèn)世， 1978 年才作為一個(gè)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(guó)?？缛?90 年代以后， 年產(chǎn)量 超 過(guò) 1000 萬(wàn)臺(tái)，而且產(chǎn)量大，型號(hào) 多，洗滌方式齊全。 目前，國(guó)內(nèi)外洗衣機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家的努力方向是以最短的時(shí)間和最低的成本來(lái)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(shí)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?lái)說(shuō)，當(dāng)今洗衣機(jī)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)正朝著“五化”方向努力 [2]。 ； ； ； ； 。 課題研究的目的意義 隨著社會(huì)的發(fā)展 、 工業(yè)化的加速， 人們生活水平的不斷提高， 無(wú)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(zhǎng)期磨損，極易損壞， 且繼電器的觸點(diǎn) 通斷時(shí)易產(chǎn)生電弧，嚴(yán)重時(shí) 觸點(diǎn)會(huì)熔在一起導(dǎo)致 誤操作，引發(fā) 事故。在負(fù)荷較大 的 時(shí)候 ， 繼電器還會(huì)產(chǎn)生大量的熱和噪聲，同 時(shí)也浪費(fèi) 了大量的電能 [3]。并且繼電器控制 安裝調(diào)試麻煩，接線(xiàn)多而復(fù)雜，如果有輕微的改動(dòng)也需要花費(fèi)大量的時(shí)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(fèi) 時(shí) 費(fèi)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(yùn)， 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(jì)（論文） 2 經(jīng)難以滿(mǎn)足人們對(duì)智能化操作、人性化電器設(shè)計(jì)的需求。 而市場(chǎng)上已有的 全自動(dòng)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(zhuān)業(yè)人員檢修，售價(jià)偏高，不適合普通人家 使用，難以批量生產(chǎn) [4]。 所以，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用、人性化、智能化的全自動(dòng)洗衣機(jī)具有很好的現(xiàn)實(shí)意義，既能填補(bǔ)市場(chǎng)上的空白，又能滿(mǎn)足人們對(duì)產(chǎn)品的要求，使人們?nèi)粘Ｏ匆赂虞p松便捷。 研究?jī)?nèi)容及目標(biāo) 研究?jī)?nèi)容： 1. 掌握全自動(dòng)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(jì)編寫(xiě)出 全自動(dòng)洗衣 機(jī) 程序，并調(diào)試運(yùn)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(jì)完成控制界面并編寫(xiě)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(shí)驗(yàn)操作，焊接連線(xiàn)，強(qiáng)化實(shí)際動(dòng)手能力。 3. 選擇設(shè)計(jì)出洗衣機(jī)各系統(tǒng)硬件， 完成全自動(dòng) 洗衣機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 同時(shí)，為全自動(dòng)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(jì)（論文） 3 2 PLC 及觸摸屏簡(jiǎn)介 PLC 的發(fā)展 、定義 在 PLC 問(wèn)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(diǎn)：體積大、耗電多、壽命短、運(yùn)行慢 ， 尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、 安裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi) [5]。 為了改變這一現(xiàn)狀， PLC 控制系統(tǒng)產(chǎn)生了。 1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出第一臺(tái) 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(jiǎn)單易 懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長(zhǎng)的一系列優(yōu)點(diǎn)，很快在美國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。 PLC有 豐富的 指令語(yǔ)言 ， IL、 ST、 FBD和梯形圖等， 隨著 科技的發(fā)展， C語(yǔ)言、 FORTRAN、 PASCAL等高級(jí)語(yǔ)言 也被 加入到 PLC編程語(yǔ)言中 ， 使編程語(yǔ)言和思想更加簡(jiǎn)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(shí)間控制的。中期的 PLC微處理器開(kāi)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(lèi)型的 PLC微處理器升級(jí)， 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(yùn)用到了各個(gè)領(lǐng)域，根據(jù) Food Engineering’s annual state of manufacturing 的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告，被調(diào)查的 64%的設(shè)備工程師打算在 2020年購(gòu)買(mǎi) P L C， 而在隨后的調(diào)查中，升到了70%~80%[8]。 國(guó)際電工委會(huì)（ IEC） 于 1985年 頒布 了 對(duì) PLC的 定義 (修訂版 )： “ PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存 儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí) 、 計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能 通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出 ， 控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì) ” [9]。 本次設(shè)計(jì)選用的西門(mén)子 S7200PLC,是整體結(jié)構(gòu)具有很高性?xún)r(jià)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(yǔ)句表和功能塊三種方式來(lái)編程；指令豐富，功能強(qiáng)大，易于掌握，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)（論文） 4 觸摸屏的簡(jiǎn)介 觸摸屏是結(jié)合顯示器使用的一種絕對(duì)坐標(biāo) 定位系統(tǒng) ， 作為一種簡(jiǎn)單 、 便利的輸入設(shè)備 得到廣泛應(yīng)用。 無(wú)須物理按鈕，用戶(hù)根據(jù)觸摸屏上具有明確意義和提示信息的按鍵，通過(guò)觸摸感應(yīng)及顯示能使其直觀(guān)的進(jìn)行圖形控制監(jiān)視 [11]。 本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用 WinCC flexible 組態(tài)軟件，將觸摸屏與 PLC聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了觸摸屏對(duì)全自動(dòng)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(jì)（論文） 5 3 洗衣機(jī) 硬件整體設(shè)計(jì) 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(jì) 本次 設(shè)計(jì) 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(gè)桶內(nèi)進(jìn)行 ， 按 設(shè)定程序完成洗 衣動(dòng)作，脫水后自動(dòng)斷電， 真正實(shí) 現(xiàn)了全自動(dòng)化。 波輪式洗衣機(jī)的洗滌原理 波輪在電動(dòng) 機(jī)帶動(dòng)下作正反方向 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 使洗衣 桶內(nèi)的 洗 滌液受到水平和垂直方向 兩個(gè)作用力 ，由 于摩擦力和桶壁的存在，產(chǎn)生水平和垂直運(yùn)動(dòng)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(shí)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(yùn)動(dòng)， 便 類(lèi)似于手工洗滌 [12]。 洗滌脫水系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 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(kāi)有排水孔， 與排水閥相 連 ； 桶壁上 部開(kāi)有溢流孔， 防止 工作時(shí) 溢水 ； 側(cè) 壁 有貯氣 室， 通過(guò)軟 管 與水位傳感器 相連，控制桶內(nèi)水位高度。 圖 31 全自動(dòng)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(dòng)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(dòng)桿； 13牽引電磁鐵； 14吊桿；15安全 開(kāi)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(jì)（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(shí) 使 內(nèi)外桶相通，脫水時(shí)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(guò)濾網(wǎng)袋 回到 桶內(nèi)， 將 其 中 的線(xiàn)屑、 絨毛等雜質(zhì) 收集起來(lái) ， 在使 衣服干凈的同時(shí)，確保了排水管的通暢。 為 減小衣物 放置不均勻引起的 抖動(dòng)，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(kāi)有 缺口隔板以 減小濃鹽水流動(dòng)的沖擊 。 洗衣機(jī)脫水時(shí)，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(shí)， 離心力 使 濃鹽水流向 對(duì)面， 以 減小衣物不均衡 的影響， 從而 減小抖動(dòng) [13]。 過(guò)程 如圖 35 所示 。