1、佛山科学技术学院课程设计用纸1摘 要本文利用可编程控制器 PLC实现了洗衣机的全自动控制 ， 说明了 PLC控制的原理方法，特点及控制洗衣机的特色。文章在介绍洗衣机结构的同时，对全自动洗衣机的控制系统进行分析，在此基础上提出了基于 PLC的全自动洗衣机控制方案，并对方案进行了论证 ,根据洗衣机的工作原理对程序及其开关等其它一些输入 /输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化，并实现了多 台控制。由于每遍的洗涤，排水，脱水的时间由 PLC内计数器控制，所以只要改变计数器参数就可以改变时间。 关 键 词 ： PLC;全自动洗衣机 ;控制佛山科学技术学院课程设计用纸2目录目录目录目录1、设计任务
2、分析 .32、全自动洗衣机总体方案的设计 .32.1洗衣机的工作方式 .32.2全自动洗衣机设计的主要内容 .32.3全自动洗衣机设计的具体要求 .43、全自动洗衣机面板布置图及功能分析 .43.1全自动洗衣机面板布置 .43.2全自动洗衣机的功能分析 .53.3各状态下部分输出器件动作关系 .54、硬件电路设计 .65、软件系统设计 .75.1I/O端口分配 .85.2I/O端口接线图 .86、全自动洗衣机的动作流程图 .97、程序调试 .137.1部分调试 .137.2系统整体调试 .218、设计体会 .24参考文献 .26附录：全自动洗衣机 PLC控制程序 .27佛山科学技术学院课程设计
3、用纸31、设计任务分析 全自动洗衣机因操作方便、节省人力和资源，有多种功能可自主选择等优点，现在已得到了普遍的应用。全自动洗衣机主要 是通过 PLC程序为核心进行控制，主要是通过点击的运转来带动洗衣机波轮工作，为了使洗衣机安装程序正常运转，再次加入了 水位开关、洗涤选择开关、漂洗选择开关等。通过各种开关组成 控制电路，来控制电动机、进水电磁阀、排水电磁阀及蜂鸣器的 电压输出，使洗衣机实现程序运转，从而达到洗衣的目的。 2、全自动洗衣机总体方案的设计2.1洗衣机的工作方式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，用于脱水。内 桶的周围有很多小
4、孔，使内外桶的水流相通。洗衣机的进水和排水分别有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，将水由外桶排除到机外。洗涤的正转、反转 由洗涤电动机拖动波轮正、反转来实现，洗涤和清漂时，脱水桶不旋转。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、中、低水位开关分别检测洗衣桶内的 高、中、低水位。按所需要功能悬着洗涤方式、洗涤过程和水位 后，按启动按钮，洗衣机按所选择的要求进行洗涤，过程完成后声响报警停止工作。 2.2全自动洗衣机设计的主要内容本洗衣机具有两种洗涤方式：标准洗和轻柔洗。标准洗
5、可以佛山科学技术学院课程设计用纸4选择全程洗 （ 洗涤 、 清漂 、 脱水全过程 ） 、 清漂洗 （ 清漂和脱水过程 ） 、 脱水中任意一种 ； 轻柔洗只能为全程洗 。 每种洗涤方式有高 、中、低三种水位供选择，洗涤过程中只能改变水位，而不能改变 已选择的洗涤程序。2.3全自动洗衣机设计的具体要求（ 1） 按下电源按钮，系统默认标准全程洗涤洗、中水位。（ 2） 根据所需要求进行水位选择 、 洗涤程序选择和洗涤方式选择。（ 3）按下启动按钮，洗衣机按照所选择的方式进行洗涤。（ 4）水位选择要求按动水位按钮一次，进行一次水位选择 ，按照高、中、低循环式选择，某个水位被选择时，对应水位指示 灯点亮。
6、（ 5） 洗涤程序选择要求按动一次程序选择按钮 ， 进行一次选择 ， 按照全程洗 、 清漂洗 、 脱水循环式选择 ， 对应的指示灯点亮 。（ 6） 洗涤方式序选择要求按动一次程序选择按钮 ， 进行一次选择，按照标准洗、轻柔洗循环式选择，对应的指示灯点亮。（ 7） 如清漂过程中 ， 清漂指示灯断续点亮 ， 显示系统处于清漂过程中。清漂过程结束，清漂指示灯熄灭。洗涤过程、脱水过 程与此相同。 （ 8）洗衣过程中，按下启动 /暂停按钮，暂停洗衣，再按启动 /暂停按钮 ， 系统从暂停点处开始运行 。 洗衣过程中按下电源开/关按钮，系统复位并断开电源。3、全自动洗衣机面板布置图及功能分析 3.1全自动洗
7、衣机面板布置全自动洗衣机面板布置图如图 3-1所示佛山科学技术学院课程设计用纸5高 中 低 洗 涤清 漂脱 水 标 准轻 柔水 位 SB2程 序 选 择 SB3 方 式 选 择 SB4 启 动 /暂 停 SB1 电 源 开 /关 SB0正 转反 转 高 水 位 开 关中 水 位 开 关低 水 位 开 关进 水 阀排 水 阀脱 水 阀蜂 鸣 器图 3-1全 自动 洗衣 机面 板布 置图3.2全自动洗衣机的功能分析本洗衣机具有三种的功能选择 ， 即水位选择 、 洗涤程序 （ 洗衣过程）选择和洗涤方式选择。三种不同形式选择的功能如下： 水位选择 ： 分别有高 、 中 、 低三种水位 ， 洗衣机水桶水
8、位到达所选择的水位时，相应的水位开关闭合，反之水位开关断开。 洗涤程序选择：分为全程洗（洗涤、清漂、脱水全过程 ） 、清漂洗（清漂和脱水过程 ） 、脱水三种。洗涤方式选择 ： 分标准洗和轻柔洗两种 ， 标准洗和轻柔洗的不同在于，一是在洗涤、清漂、脱水各过程中所需时间不同；二是 标准洗可以选择全程洗、清漂洗、脱水中任意一种，轻柔洗只能 为全程洗。 3.3各状态下部分输出器件动作关系洗衣过程中，各状态与部分输出器件的关系如图 3-2所示。佛山科学技术学院课程设计用纸6表 3-2各 状态 下部 分输 出器 件动 作关 系进 水 电磁 阀 排 水 电磁 阀 脱 水 电磁 阀 电 动 机正 转 接触 器
9、 电 动 机反 转 接触 器 报 警 蜂鸣 器进 水 ONOFOF OFOF洗 涤 正转 F ON洗 涤 反转 OFOFOFOFONOF清 漂 正转 OFOFOFONOFOF清 漂 反转 OFOFOFOFONOF排 水 OFONOFOFOFOF脱 水 NN结 束 报警 OFOFOFOFOFON4、硬件电路设计硬件电路图如图 4-1所示。佛山科学技术学院课程设计用纸7图 4-1硬 件电 路设 计5、软件系统设计佛山科学技术学院课程设计用纸85.1I/O端口分配输入端的 I/0端口分配如图 5-1所示，输出端 I/O端口分配如图 5-2所示。 表 5-1输 入端 I/0端 口分 配名 称 功 能
10、I/O编 号 名 称 功 能 I/O编 号SB0 电 源 开 /关按 钮 X0 SB4 洗 涤 方 式选 择按 钮 X04SB1 启 动 /暂 停按 钮 X01 SQ1 高 水 位 开关 X05SB2 水 位 设 置按 钮 X02 SQ2 中 水 位 开关 X06SB3 程 序 选 择按 钮 X03 SQ3 低 水 位 开关 X07表 5-2输 出端 I/O端 口分 配名 称 功 能 I/O编 号 名 称 功 能 I/O编 号KM1 电 动 机 正转 接触 器 Y0 HL2 中 水 位 指示 灯 Y07KM2 电 动 机 反转 接触 器 Y01 HL3 低 水 位 指示 灯 Y10YV1 进
11、水 电 磁阀 Y02 HL4 洗 涤 指 示灯 Y1YV2 排 水 电 磁阀 Y03 HL5 清 漂 指 示灯 Y12YV3 脱 水 电 磁阀 Y04 HL6 脱 水 指 示灯 Y135.2I/O端口接线图I/0端口接线图如图 5-3所示 。佛山科学技术学院课程设计用纸9图 5-3I/0端 口接 线图6、 全自动洗衣机的动作流程图 洗衣机全过程流程图如图 6-1所示 。佛山科学技术学院课程设计用纸10图 6-1洗 衣全 过程 流程 图开 始停 机起 动 按 照选 择方 式洗 涤 起 动选 择洗 涤方 式洗 涤程 序水 位起 动工 作完 成报 警按 照 标 准 方 式 最 后 脱 水（ 标准 ：
12、 2m in)(轻 柔： 1m in）按 照选 择方 式清 漂标 准 洗涤 ？ 全 程 洗涤 ？清 漂 加 脱 水 ？N Y YNN佛山科学技术学院课程设计用纸1洗衣机洗涤过程流程图如图 6-2所示 。图 6-2洗 涤过 程流 程图进 水到 达选 择水 位电 机正 转（ 标准 ： 8s轻 柔： 3s）电 机停 止（ 2s）NY电 机反 转 （ 标 准 ： 8s轻 柔 ： 3s）电 机停 止 （ 2s）洗 涤标 准时 间到 ？ （ 标 准 ： 10m in轻 柔： 6m in）排 水 （ 时 间 ： 到 达低 水位 再拖 延 5s）洗 涤过 程脱 水 （ 30s）佛山科学技术学院课程设计用纸12
13、洗衣机清漂过程流程图如图 6-3所示 。图 6-3清 漂过 程脱 水进 水清 漂反 转（ 标准 ： 8s轻 柔： 3s）到 达选 择水 位清 漂正 转 （ 标 准 ： 8s轻 柔 ： 3s）电 机停 止 2s清 漂过 程脱 水 （ 30s）电 机停 止 2s排 水 （ 排 水 时 间 ： 到 达 低 水位 后再 延时 5s）清 漂时 间到 ？ （ 标 准 ： 5m in轻 柔： 2m in）脱 水 次 数 等 于 1？最 后过 程脱 水 YN YN佛山科学技术学院课程设计用纸137、程序调试 7.1部分调试7.1.1电源开 /关电源开 /关控制程序如图 7-1所示 。图 7-1电 源开 /关
14、控制 程序如 图 7-1， 按下电源开 /关按钮 ， 产生一个上升沿微分输 出 M10，并同时对所有计数器、所有状态、所有指示灯、主控开关复位。 采用二分频电路原理 ， 后接主控电路 。 M12用于洗衣机工作完成断开电源。 7.1.2启动 /暂停启动 /暂停控制程序如图 7-2所示图 7-2启 动 /暂 停控 制程 序佛山科学技术学院课程设计用纸14如图 7-2， 按下启动 /暂停按钮 ， 产生一个上升沿微分输出 M21。采用二分频电路原理，后接主控电路一级嵌套 N1。7.1.3水位选择和进水水位选择和进水控制程序如图 7-3所示。图 7-3水 位选 择和 进水 控制 程序佛山科学技术学院课程
15、设计用纸15如图 7-3， 此模块采用一级嵌套 ， 主控开关 M17接通 ， 此时计数器 C0的值为 0， K1C0， M0为 ON， 中水位指示灯 0N， 高 、 低水位指示灯 OFF， 符合设计要求默认中水位 ； 按下一次水位选择按钮 ，C0为 1， K1=C0。 M1为 ON，低水位指示灯亮，高、中水位指示 灯OFF； 再按一次水位选择按钮 ， C0为 2， K1C1，M3为 ON； K1C2， M5为 ON。 标准洗指示灯 ON， 轻柔洗指示灯 OFF；洗涤洗指示灯 ON， 清漂洗指示灯 OFF， 脱水指示灯 OFF。 符合设计佛山科学技术学院课程设计用纸17要求默认标准洗，全程洗。
16、按下洗涤方式选择按钮， C0为 1， K1=C0， M4为 ON，标准洗指示灯 OFF，轻柔洗指示灯 ON。洗涤洗指示灯 ON，清漂洗指示 灯OFF，脱水指示灯 OFF。符合设计要求循环式选择和轻柔洗只能为全程洗。 洗衣机工作后， M14、 M15自锁，洗涤方式选择按钮无效，程序选择按钮无效，符合设计要求。 7.1.5洗涤过程指示灯闪烁洗涤过程指示灯闪烁控制程序如图 7-5所示。图 7-5洗 涤过 程指 示灯 闪烁 控制 程序如图 7-5， 当洗涤过程开始 ， 主控开关 M18得电 ， 定时器 T20和 T21形成 0.5秒震荡电路，使洗涤指示灯闪烁。当洗涤过程结束，主控开关 M18失电，洗涤
17、指示灯停止闪烁。7.1.6清漂过程指示灯闪烁清漂过程指示灯闪烁控制程序如图 7-6所示 。佛山科学技术学院课程设计用纸18图 7-6清 漂过 程指 示灯 闪烁 控制 程序如图 7-6当清漂过程开始，主控开关 M19得电，定时器 T22和 T23形成 0.5秒震荡电路，使清漂指示灯闪烁。当清漂过程结束，主控开关失电，清漂指示灯停止闪烁。7.1.7脱水过程指示灯闪烁脱水过程指示灯闪烁控制程序如图 7-7所示 。图 7-脱 水过 程指 示灯 闪烁 控制 程序如图 7-7， 当脱水过程开始 ， 主控开关 M20得电 ， 定时器 M24和 M25形成 0.5秒震荡电路，使脱水指示灯闪烁。当脱水过程结束，
18、主控开关失电，脱水指示灯停止闪烁。7.1.8洗涤过程电机正转 -停 -反转 -停循环洗涤过程电机正转 -停 -反转 -停循环如图 7-8所示 。佛山科学技术学院课程设计用纸19图 7-8洗 涤过 程电 机正 转 -停 -反 转 -停 循环 控制 程序图 7-8，状态 S21为洗涤过程电动机正转 -停，状态 S22为洗涤过程电动机反转 -停。清漂过程状态电机正转 -停 -反转 -停与此类似，状态分别为 S26和 S27。执行完 S22状态跳转回 S21状态 ， 如此循环 。 当洗涤时间到 ，佛山科学技术学院课程设计用纸20即计数器得电，将不再跳转回 S21状态。清漂过程与此类似。7.1.9排水到
19、达低水位延时过程排水到达低水位延时过程控制程序如图 7-9所示。图 7-9排 水到 达低 水位 延时 过程 控制 程序图 7-9， 此状态 S23为洗涤过程排水到达低水位延时 ， 清漂过程与此类似。排水到达低水位再延时 5s。7.1.10最后脱水过程最后脱水过程控制程序如图 7-10所示。图 7-10最 后脱 水过 程控 制程 序图 7-10， 状态 S30为最后过程脱水 ， 排水电磁阀 ON， 脱水电佛山科学技术学院课程设计用纸21磁阀 ON，电机正转带动洗衣机内桶脱水。洗涤过程脱水和清漂过程脱水与此类似，分别为状态 S24和状态 S29。7.1.11工作完成报警，停止工作工作完成报警，停止
20、工作如图 7-11所示 。图 7-1工 作完 成报 警， 停止 工作 控制 程序如图 7-11，洗衣机工作完成报警为状态 S31，定时器 T18和T19形成 0.5秒震荡电路，使蜂鸣器断续接通，计数 10次后计数器 C7得电， M12得电，断开电源。7.2系统整体调试7.2.1标准全程洗过程调试佛山科学技术学院课程设计用纸2按下电源开关 SB0（ X0） ， 默认为标准洗 、 中水位 、 全程洗 （ 洗涤洗 ） ，此时中水位指示灯 HL2(Y7)亮，洗涤指示灯 HL4(Y11)亮 ，标准洗指示灯 HL7（ Y14）亮。按下启动 /暂停开关 SB1（ X1） ，进水电磁阀打开，洗衣机开始进水，首
21、先到达低水位，低水位开 关SQ3(X7)得电，然后到达中水位，中水位开关 SQ2（ X6）得电，进水电磁阀关闭，停止进水。电动机正转 8s，停 2s，反转 8s， 停2s，如此循环， 10分钟后排水电磁阀打开，开始排水，到达低水位后，延时 5s脱水电磁阀打开，进入洗涤过程脱水 30s。洗涤脱水结束后将进入清漂过程，进水电磁阀打开，到达中水位后 ， 电机正转 8s， 停 2s， 反转 8s， 停 2s， 如此循环 。 5分钟后排水电磁阀打开 ， 开始排水 ， 到达低水位后延时 5s后判断脱水次数是否等于 1，不等于 1进入脱水状态，脱水 30s再次清漂 ， 等于 1就进入最后过程脱水。最后过程脱
22、水 2min，脱水工作完成后蜂鸣器报警 10次，然后自动断开电源并复位。符合设计要求。7.2.2标准清漂洗过程调试运行情况与标准全程洗的清漂过程 +脱水过程相同。符合设计要求。 7.2.3标准脱水过程调试运行情况与标准全程洗的脱水过程相同。符合设计要求。 7.2.4轻柔洗过程调试按下电源开关 ， 再按下洗涤方式选择按钮 ， 选择轻柔洗 ， 轻柔洗指示灯 HL8（ Y15）亮。此时按程序选择按钮无效。符合轻柔洗只能为全程洗的设计要求。轻柔洗过程与标准全程洗过程类似， 所不同的是正转 3s， 停 2s， 反转 3s， 停 2s。 洗涤 6min， 清漂 2min，最后脱水 1min。符合设计要求
23、。佛山科学技术学院课程设计用纸237.2.5水位功能设置调试按下电源开关，默认中水位指示灯亮。第一次按下水位设置按钮，低水位指示灯亮。第二次按下水位设置按钮，高水位指示 灯亮。第三次按下水位设置按钮，中水位指示灯亮。符合循环式选择的设计要求。洗衣过程中，排水和脱水状态禁止进水，按水 位设置按钮，若选择水位高于此时水位将进水，到达选择水位停 止进水 ； 若选择水位低于此时水位则不进水 。 符合在洗衣过程中 ，按水位按钮都有效，除排水和脱水状态外，洗衣桶的水位低于现选择的水位时将进水的设计要求。 7.2.6程序选择功能调试按下电源开关，默认标准全程洗（洗涤洗 ） ，洗涤指示灯 HL4亮。第一次按下
24、程序选择按钮，清漂指示灯亮 HL5亮。第二次按下程序选择按钮 ， 脱水指示灯 HL6亮 。 第三次按下程序选择按钮 ，洗涤指示灯亮。符合循环式选择。洗衣过程按此按钮无法选择， 选择轻柔洗按此按钮无法选择，符合设计要求。 7.2.7洗涤方式选择功能调试按下电源开关，默认为标准洗，标准洗指示灯 HL7亮。第一次按下洗涤方式选择按钮，轻柔洗指示灯 HL8亮。第二次按下洗涤方式选择按钮 ， 标准洗指示灯亮 。 符合循环式选择的设计要求 。洗衣过程按此按钮无法选择，符合设计要求。7.2.8洗衣过程指示灯闪烁调试按下电源开关，默认标准全程洗。按下启动开关，洗衣机进入洗涤过程 ， 洗涤指示灯闪烁 。 洗涤过
25、程结束后 ， 进入清漂过程 。洗涤指示灯灭，同时清漂指示灯闪烁。清漂过程结束后，进入最后脱水过程。清漂指示灯灭，同时脱水指示灯闪烁。最后脱水过佛山科学技术学院课程设计用纸24程结束后，脱水指示灯灭。符合设计要求。 7.2.9启动 /暂停功能测试按下电源开关 ， 按下启动 /暂停按钮 ， 洗衣机工作 。 此时按下启动 /暂停按钮 ， 电动机停止 ， 进水电磁阀关闭 ， 排水电磁阀关闭 ，排水电磁阀关闭。指示灯停止闪烁，面板显示选择的功能。再按 下启动 /暂停按钮，从暂停点开始运行。符合设计要求。8、设计体会通过本次的课程设计 ， 我发现要完完整整地完成一个项目比想象中要难得多。虽然硬件电路都是现
26、成的了，但是在编程的时候 遇到了很多问题。由于整个程序非常长，首先编写程序就用了很 多的时间，而且有比较多的内容由于不怎么熟悉，在编写的时候 要不断地翻书 、 上网查资料 。 即使把程序编好了也有大量的问题 ，刚开始调试的时候发现暂停后，然后按继续却不会继续工作，而 是跳转到下一部工作程序。然后就是有些端口在编程都已经复位 了，但是灯还是亮了，而且还是有时候亮有时候不亮。由于程序 设计过于复杂，到时出现问题的时候很难解决。还有就是由于程序的优化问题，操作过于频繁会导致系统崩溃，但是重启 PLC后又正常运行 。 还有很多各种各样的问题 ， 经过同学的共同努力下 ，终于把问题解决了。 通过这次课程
27、设计，我发现自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通 过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后 的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素 质。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之佛山科学技术学院课程设计用纸25间互相帮助，有什么不懂的大家在一起探讨，正所谓 “ 三人行，必有我师 。 ” 听听不同的看法对我们更好的理解知识 ， 所以在这里非常感谢帮助我的同学。 在此要感谢我们的指导老师方对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。佛山科学技术学院课程设计用纸26参考文献参考文献参考文献参考文献1史国生 .电气控制与可编程控制器技术 .M2吴存宏 .浅谈 PLC在全自动洗衣机中运用 .M3孙振强 .可编程控制器原理及应用教程 .M佛山科学技术学院课程设计用纸27附录：全自动洗衣机 PLC控制程序佛山科学技术学院课程设计用纸28佛山科学技术学院课程设计用纸29佛山科学技术学院课程设计用纸30
