基于三菱PLC的全自動洗衣機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計

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1、摘要 目前中國洗衣機(jī)市場正進(jìn)入更新?lián)Q代期， 市場潛力巨大， 人們對于洗衣機(jī)的要求也越來 越高，目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、 進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、 暫停等七大功能， 在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。 這就要求設(shè)計者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平， 能夠提出 更多好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實，設(shè)計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化 的全自動洗衣機(jī)。 目前的洗衣機(jī)都沒有實現(xiàn)全方面的兼容， 大多洗衣的廠家都注重各自品牌 的洗衣機(jī)的特長，突出一兩個與別的洗衣機(jī)不同的個性化的功能，洗衣機(jī)的各項功能是 PLC 控制實現(xiàn)的，控制功能靈活，因此，設(shè)計出基于 PLC全自動洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)具有很強(qiáng)

2、的 實用性。 本設(shè)計采用物美價廉的三菱為控制核心 , 為保證洗衣機(jī)及人身安全 ,設(shè)計了蜂鳴報警電 路。功率驅(qū)動電路由可控硅實施對電動機(jī) ,進(jìn)水閥, 排水閥的控制。為方便讀者更快地了解 , 熟悉本設(shè)計，作為基礎(chǔ)知識，還介紹了與全自動洗衣機(jī)有關(guān)的一些常見的 PLC基本功能,使全 自動洗衣機(jī)能更加智能化 , 更加完善。 關(guān)鍵詞：PLC洗衣機(jī)，梯形圖 目錄 摘要 . I 1 洗衣機(jī)的概述 . 1 1.1 洗衣機(jī)的分類 1 1.1.1 按結(jié)構(gòu)形式劃分 1 1.1.2 按洗滌方式與結(jié)構(gòu)原理劃分 1 1.1.3 按自動化程度分為 1 1.2 全自動洗衣機(jī)的介紹

3、 2 2三菱PLC洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計要求 3 2.1 控制要求 3 2.2 解決思路 4 3 軟件設(shè)計 . 4 3.1 洗衣機(jī)工作流程圖 . 4 3.2 可編程控制器的基本指令 5 3.3 梯形圖設(shè)計 . 11 4 調(diào)試與檢測 . 14 4.1 程序傳送 . 14 4.2 監(jiān)控／測試 . 14 4.3 I/O 地址分配與接線圖 14 參考文獻(xiàn) . 16 附錄 總梯形圖 . 17 1 洗衣機(jī)的概述 1.1 洗衣機(jī)的分類 1.1.1 按結(jié)構(gòu)形式劃分 洗衣機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分為：單桶、雙桶、多桶型。 1.1.2 按洗滌

4、方式與結(jié)構(gòu)原理劃分 按洗滌方式和結(jié)構(gòu)原理分類，可以分為如下幾種： （1）滾筒式洗衣機(jī)：衣物半浸沒于水中，滾筒作有規(guī)律的間歇的正反轉(zhuǎn)動，靠滾筒內(nèi) 凸起把衣物帶至高處再跌下，起揉搓作用，然后進(jìn)行洗滌。其類型有： a前裝式滾筒洗衣 機(jī)；b、頂裝式滾筒洗衣機(jī)。 （2） 波輪式（渦卷式）洗衣機(jī)也稱日本式洗衣機(jī)：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕， 操作方便，耗電量少，洗凈率高。缺點：漂洗衣物不均勻，損衣率高。 （3） 攪拌式或擺動式洗衣機(jī)：洗衣機(jī)有一根主柱，由電動機(jī)帶動擺動葉繞定軸作周期 往復(fù)運動，每次轉(zhuǎn)動角度小于 360 度，通過旋轉(zhuǎn)的力度來達(dá)到洗滌衣物的效果其他形式有： 噴流式、噴射式、振動式

5、等，市場上比較少見。 1.1.3 按自動化程度分為 按自動化程度分為如下幾種： （1） 普通型洗衣機(jī)：攪拌動作為電動機(jī)帶動正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及?？慷〞r器控制，而進(jìn)水、 排水、脫水等完全手動。 （2） 半自動型洗衣機(jī)： a 半自動單筒型：洗滌、漂洗、進(jìn)出水均自動按設(shè)定程序與時 間進(jìn)行，沒有脫水機(jī)。 b 半自動雙筒型：由洗滌、脫水兩部分組成。先自動完成洗滌、漂 洗。再由人工把洗凈的衣物放入甩干桶中脫水。 （3） 全自動型洗衣機(jī)：可按選定的工作程序自動完成洗滌、漂洗、脫水、甩干、進(jìn)水、 排水等動作， 無看管。 其類型有： a 機(jī)械全自動型： 由電動程控器控制。 b 電腦全自動型： 由電腦程控器控制

6、。 1.2 全自動洗衣機(jī)的介紹 全自動洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作 盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)， 作脫水（甩水） 用。內(nèi)桶的四周有很多小孔， 使內(nèi)外桶的水流相通。 該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。 進(jìn)水時， 通過電控系統(tǒng)使進(jìn) 水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排 出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。 脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開 關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用

7、來實現(xiàn)手動停止進(jìn) 水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。 它能實現(xiàn)的功能有：首先系統(tǒng)處于初始狀態(tài)時，按下啟動按扭及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn) 水，水滿（即水位到達(dá)高低）時停止進(jìn)水。 2 秒后開始洗滌，洗滌時，正轉(zhuǎn) 15 秒后暫停， 暫停 3 秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌 15秒后暫停，暫停 3秒。如此循環(huán) 3 次，總共 180 秒 后開始排水，排空后（水位下降到低位）開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 10 秒即完成一次從進(jìn) 水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完成 3 次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動作，進(jìn)行下一 次大循環(huán)；若完成了 3 次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報警。報警 10 秒結(jié)束全部過程，自動停機(jī)。

8、此外按排水按鈕可實現(xiàn)手動排水；按停車按扭可停止進(jìn)水、排水、脫水及報警。全自動洗衣 機(jī)的實物示意圖如下圖 1.1 所示。 圖1.1全自動洗衣機(jī)的實物示意圖 全自動洗衣機(jī)有各種洗滌程序，可供自由選擇，工作時間可任意調(diào)節(jié)（洗滌0?16分鐘, 脫水0?5分鐘）而且工作狀態(tài)及洗、脫時間在面板都有顯示，能自動處理脫水不平衡（具有各 種故障和高低電壓自動保護(hù)功能）,工作結(jié)束或電源故障會自動斷電，無需看管，確保安全。它 還具有浸泡，手洗水流功能。它省時省力，操作簡單，非常方便的適用于人們的日常生活中， 給人們帶來了更多的好處。 2三菱PLC洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計要求 本設(shè)計采用三菱PLC對洗衣機(jī)的

9、工作流程進(jìn)行控制，使其實現(xiàn)全自動洗衣機(jī)的功能。 2.1控制要求 （1）按下啟動按鈕SB1,進(jìn)水電磁閥打開，進(jìn)水指示燈亮（HL1點亮）; （2）進(jìn)水到達(dá)水位上限（按上限按鈕） ，進(jìn)水電磁閥關(guān)閉（ HL1 熄滅）。波輪電動機(jī)進(jìn) 行攪拌，開始洗滌，按照正轉(zhuǎn)15s-停3s-反轉(zhuǎn)15s-停3s的順序反復(fù)進(jìn)行30次； （3） 洗滌過程結(jié)束，排水電磁閥打開（HL2點亮），開始自動排水； （4） 排水到達(dá)水位下限（按下下限按鈕） ，排水電磁閥關(guān)閉（ HL2 熄滅）。排水電磁閥 關(guān)閉2s后，進(jìn)水電磁閥打開（HL1點亮），開始第二次洗滌，并重復(fù)（1）~（4）的步驟； （5） 洗滌過程完成 3 次（第三

10、次按下限按鈕）時，開始甩干（甩干電動機(jī)工作） ；洗衣 機(jī)在甩干的同時自動排水 ; （6） 甩干與排水過程中共同進(jìn)行10s后，同時結(jié)束，排水電磁閥關(guān)閉（HL2熄滅）。蜂 鳴器HA進(jìn)行蜂鳴報警（0.5s通，0.5s斷），提示洗滌過程結(jié)束，直到按下停止按鈕停止蜂 鳴。 2.2 解決思路 1 .根據(jù)全自動洗衣機(jī)的控制要求， 了解需要通過定時器來完成洗滌過程 （正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的 交替）及蜂鳴器的報警的控制過程。 。 2. 利用傳感器來控制進(jìn)水與排水的過程 3. 利用輸出所存和輸出解鎖存線圈更方便的來實現(xiàn)點動按鈕的控制。 3 軟件設(shè)計 3.1 洗衣機(jī)工作流程圖 圖3.1洗衣機(jī)工作流程圖

11、 3.2可編程控制器的基本指令 (1) 自鎖電路 1、 編程：用編程器或編程軟件輸入程序，并檢驗。 2、 將X0鈕子開關(guān)合上，Y0指示應(yīng)亮。 3、 將X0開關(guān)斷開，Y0指示燈扔保持亮。 4、 將X1開關(guān)接通，Y0指示燈滅。 X0 ! X】 一J I Y0 1 1 圖3.3自鎖電路時序圖 （2）S/R置位復(fù)位指令 I X1 —— ET初― H X2

12、 —— ST YD]— ENDH 圖3.4 S/R置位復(fù)位指令應(yīng)用梯形圖 1、 編程：用編程器或編程軟件輸入程序、并檢驗。 2、 合上X1號開關(guān)，觀察Y0指示燈。 3、 斷開X1號開關(guān)，觀察Y0指示燈。 4、 合上X2號開關(guān)，觀察丫0指示燈 5、 斷開X2號開關(guān)，觀察丫0指示燈 XI YQ X2 圖3.5 S/R置位復(fù)位指令應(yīng)用時序圖 (3) PLS脈沖指令 X0 PLS homo [SET ￥ Q — XI [PLS Ml ]— ML [RST Y0 1

13、軟件輸入程序，并檢查。 2、 運用程序。 3、 合上X0開關(guān)，觀察丫0指示燈。 4、 斷開X0開關(guān)，觀察丫0指示燈。 5、 合上X1開關(guān)，觀察丫0指示燈。 6、 斷開X1開關(guān)，觀察丫0指示燈。 xo M 100 YO XI M102 圖3.7 PLS脈沖指令應(yīng)用時序圖 (4) 定時器指令與應(yīng)用 <70 K30 )— (VO 1 (VI L END)— X0 TO 圖3.8定時器指令應(yīng)用梯形圖 1、 編程：用編程器或編程軟件輸入程序，并檢驗。 2、 合上X0開關(guān)，觀察YO、Y1輸出的變化。 xo YO Y1 圖3.9

14、定時器指令應(yīng)用時序圖 (5) 振蕩器 圖3.10振蕩器梯形圖 1、 輸入程序并檢驗，然后運行程序。 2、 觀察Y0的變化。 3、 閉合X0開關(guān)，觀察Y0的變化，并監(jiān)控TO、T1的工作情況 YO 圖3.11振蕩器時序圖 (6) 計數(shù)器指令與應(yīng)用 圖3.12計數(shù)器指令應(yīng)用梯形圖 1、 編程輸入程序并檢驗，然后運行程序。 2、 當(dāng)X0開關(guān)斷/通一次，計數(shù)器現(xiàn)行值加1。 3、 當(dāng)X0開關(guān)斷/通5次時，計數(shù)器現(xiàn)行值加1。 4、 當(dāng)X1開關(guān)接通/斷開時，CO復(fù)位，丫0燈滅。 X0 1~~'——I~~'—― XI CO Y0 圖3

15、.13計數(shù)器指令應(yīng)用時序圖 (7) 步進(jìn)指令 1、 編程：輸入程序，并檢驗。 2、 運行程序，監(jiān)控SO、S1順序接通X0-X3開關(guān)，觀察丫0 Y1的發(fā)光指示。 3、 X3為關(guān)閉步進(jìn)轉(zhuǎn)換指令。 3.3梯形圖設(shè)計 SWOP-CFXGP/WIN- C為一個應(yīng)用于 FX系列可編程控制器的編程軟件，可以在 Win dows98/ME/2000/XP操作系統(tǒng)下進(jìn)行梯形圖的編輯和指令表程序的編輯。微機(jī)與 PLC的 連接，可以用三菱公司的 SC-08型電纜線串接SC- 09型電纜線，SC-08的9針插頭接微 機(jī)的RS232串行口，SO09的圓形插頭接PLC的通訊口 運行SWOPCF

16、XGPWIN- C軟件。當(dāng)選用語句表編程方式時，用鼠標(biāo)點擊語句表編輯區(qū)， 其標(biāo)題欄變?yōu)樗{(lán)色，成為當(dāng)前工作區(qū)。用鍵盤輸入語句表程序，覆蓋工作區(qū)的“ NOP語句, 回車后自動換行，當(dāng)使用語句表編程時，梯形圖編輯區(qū)立即將程序自動轉(zhuǎn)換成梯形圖，因此 可以同時生成二個文件。當(dāng)選用梯形圖編程方式時，用鼠標(biāo)點擊梯形圖編輯區(qū)，其標(biāo)題欄變 為藍(lán)色，成為當(dāng)前工作區(qū)。點擊菜單欄［視圖］—［功能］，將顯示梯形圖的繪圖工具。編輯梯 形圖時，首先確定光標(biāo)位置，在繪圖工具欄內(nèi)點擊欲用的元件，此時出現(xiàn)一個對話框，輸入 元件號后，元件圖形出現(xiàn)在原光標(biāo)位置。按照這種方法，逐一將元件加到梯形圖上。當(dāng)梯形 圖完成后，點擊工具欄的

17、轉(zhuǎn)換按鈕，可以將梯形圖轉(zhuǎn)換成語句表程序。梯形圖的單元設(shè)計如 下： (1) 按下啟動按鈕SB1時，S0初始化。按下停止按鈕SB2采用區(qū)間復(fù)位ZRST旨令使 洗衣機(jī)停止工作。啟動和停止的梯形圖如圖 3.15所示。 ?-V丄 Il -Hi-L 圖3.15啟動和停止梯形圖 (2) 按下啟動按鈕SB1,狀態(tài)元件S20驅(qū)動進(jìn)水電磁閥YA1輸出線圈丫000,洗衣機(jī)進(jìn)水， 按下SB3可以實現(xiàn)手動排水，水到達(dá)高水位時 SQ1閉合，狀態(tài)元件S21驅(qū)動定時器T0延時 2S,狀態(tài)元件S22驅(qū)動接觸器KM3閉合，驅(qū)動輸出線圈丫002電動機(jī)M正轉(zhuǎn)，開始洗滌。延 時15S,再暫停3S后，狀態(tài)元件S24

18、驅(qū)動接觸器KM4閉合，驅(qū)動輸出線圈丫003電動機(jī)M反 轉(zhuǎn)。同樣洗滌15S,在暫停3S。通過計數(shù)器C0和定時器T4的控制，如此洗滌3次。洗衣機(jī) 的洗滌梯形圖如圖3.16所示。 u T肌卜 1? U S21 21 -HSILk 2S 28- T進(jìn)卜 35 3# —ISH 卜 il -dsiL k 5] —31L|- I1T fl 圖3.16洗衣機(jī)洗滌梯形圖 (3) 洗滌3次后，狀態(tài)元件S26驅(qū)動接觸器KM3閉合，驅(qū)動輸出線圈丫002電動機(jī)M正 轉(zhuǎn)，開始脫水。低水位開關(guān) SQ2脫水離合器YA3驅(qū)動輸出線圈丫004,通過計數(shù)器C1計數(shù) 3次，洗滌完成，狀態(tài)元件 S27

19、驅(qū)動線圈Y005報警10S結(jié)束整個洗衣機(jī)的洗滌。脫水和報 警結(jié)束梯形圖如圖3.17所示。 綁一ISTL卜 S27 88 ―hit 卜 95 08 C W01 ; C啊J

20、LC］—［傳送］-［讀入］菜單 命令。 寫出一一在PLC設(shè)置為STO時，將計算機(jī)的程序發(fā)送到PLC中，操作方法是：執(zhí)行［PLC］ — ［傳送］ — ［寫出］菜單命令，此時出現(xiàn)寫出對話框，回答對話框并按確認(rèn)按鈕后完成。 校驗一一將計算機(jī)及PLC中的程序加以比較校驗，操作方法是：執(zhí)行［PLC］—［傳送］— ［校驗］菜單命令。 4.2 監(jiān)控／測試 PLC在運行時，可以利用“監(jiān)控/測試”功能，監(jiān)控元件，觸點或線圈的工作情況。亦 可以修改定時器與計數(shù)器的設(shè)定值。 當(dāng)點擊梯形圖編輯區(qū)，可以完成如下監(jiān)控： 首先執(zhí)行 ［監(jiān)控/測試 ］ — ［ 開始監(jiān)控 ］ 菜單命令，監(jiān)控/測試菜單出現(xiàn)如下幾種監(jiān)控

21、命 令。 元件監(jiān)控（光標(biāo)）一一執(zhí)行［監(jiān)控/測試］-［元件監(jiān)控］（光標(biāo)）命令后，將光標(biāo)選定的 元件登錄在元件監(jiān)控窗口，可以進(jìn)行監(jiān)控。 改變設(shè)置值――執(zhí)行 ［監(jiān)控/測試］—［改變設(shè)置值］菜單命令后， 出現(xiàn)改變當(dāng)前值對話框。 可 以對定時器和計數(shù)器的設(shè)定值進(jìn)行修改。 4.3 I/O 地址分配與接線圖 根據(jù)洗衣機(jī)操作的工藝過程及對控制系統(tǒng)的要求， 首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號和輸 出信號；然后根據(jù)PLC的輸入點和輸出點進(jìn)行I/O地址分配，使每個輸入信號對應(yīng)PLC內(nèi)部 的輸入繼電器，每個輸出信號對應(yīng) PLC內(nèi)部的輸出繼電器。PLC洗衣機(jī)控制的I/O地址分配 如表 4.1 所示。 I/O 口

22、 說明 I/O 口 說明 X0 啟動按鈕 Y0 進(jìn)水抬示燈 XI 停止按鈕 Y1 排水指示燈 X2 上限按鈕 Y2 正攪拌指示燈 X3 下限按鈕 Y3 反攪拌指示燈 X4 手動排水按鈕 Y4 甩干桶指示燈 Y5 蜂鳴器指示燈 表4.1 I/O 分配表 牢記此分配表，將模塊上的I/O 口按照下圖接線圖連接好，檢查無誤后，將軟件程序下 載到模塊中去，開啟電源，手動操作按照設(shè)計要求演示好洗衣機(jī)的各個功能，修改程序直到 將其能完善處理設(shè)計要求的各個功能。 圖4.1模塊接線圖 參考文獻(xiàn) [1] 張立科、PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐

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