摘 要
自从全自动洗衣机诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使全自动洗衣机显得更加智能化。
可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。三菱FX2N系列可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点。
本设计选择三菱FX2N-24MR为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和指令表进行编程，实现了全自动洗衣机控制系统的自动化。在整个设计程序的脱水、报警以及程序结束的处理操作过程中，使用上升沿动作开关使相应动作更快捷。总之，整体梯形图的设计简练，有很强的可读性及操作性。
关键词：PLC；电气控制；自动化
目 录
前 言
第1章 可编程程序控制器（PLC）
1.1 PLC概述 1.2 PLC的应用
第2章 全自动洗衣机的基本工作原理
2.1 基本工作原理
第3章 全自动洗衣机的硬件设计 3.1 全自动洗衣机的主电路图
3.2 I/O分布表
3.3 I/O接线图
3.3 全自动洗衣机的PLC控制系统的要求 第4章 全自动洗衣机的软件设计
4.1 软件设计框图 4.2 设计流程图 4.3 设计分析 4.4 梯形图
4.5 程序分析 第5章 结论
5.1 程序调试 5.2 设计感想 参考文献
前 言
全自动洗衣机就是将洗衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水位选择开关和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由报警器发出。
目前市场上出售的全自动洗衣机大体分为三类。 第一类：前置式侧开门滚筒式洗衣机。
第二类：波轮上开门洗衣机。市场上有多种品牌，如“小天鹅”、“海棠”、“荣事达”等，这种洗衣机的特点是洗涤时间短，用水量小，洗净度高，是滚筒式的很多倍。
第三类：“搅拌式”洗衣机，由于美洲风沙比较大，人们主要穿着牛仔服装之类粗厚面料的服装，所以他们适用搅拌式洗衣机，这种洗衣机洗净度非常高，是波轮式洗衣机的十几倍，但由于洗净度和磨损率成正比，所以很损伤衣物，这种洗衣机市场上很少见。
PLC控制全自动洗衣机的编程语言容易掌握，是电控人员熟悉的梯形语言，实用术语依然是“继电器”一类术语，大部分与继电器触头的链接相对应，使电控人员一目了然。PLC控制使用简单，他的I/O已经做好，输入输出信号可直接链接，非常方便，而输出口具有一定的驱动能力，起输出出头容易达220V.2A。PLC是专门应用手工业现场自动控制装置，在系统硬件上采用抗干扰措施。当工作程序需要改变时，只需改变PLC的内部，重新编程而无需对外围进行重新改动。从这些方面突出了使用PLC控制全自动洗衣机的优越性。
第一章 可编程程序控制器（PLC）
1.1 PLC的概述
可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产.发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能.简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。
1.2 PLC的应用
PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到。但最近十多年来，PLC的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增强，它也能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC的应用范围通常可分成以下5种类型：
（1）顺序控制 （2）运动控制 （3）过程控制 （4）数据处理 （5）通信网络
第2章 全自动洗衣机基本工作原理
2.1 基本工作原理
全自动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，通过电控系统把进水阀打开，经进水管将水注入机内，排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水又排到机外。洗衣机正转，反转由洗涤电机驱动波轮正反来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动桶转进行甩干；高中低水位开关分别用来测高中低水位；启动按钮用来启动洗衣机工作；空水位按钮用来测空水位；进水、洗涤、排水、脱水及报警自动完成。
第3章 全自动洗衣机的硬件设计
3.1 全自动洗衣机的主电路图
QS FUKM1KM2KM4KM0KM3KM53M
图3-1 主电路图
KM0、KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分别是输出继电器的常开按钮，主电路中运用一台电机完成洗衣机的正转、反转、脱水工作，两个电磁阀分别在通电的情况下完成向机内进水和向机外排水，另外用一个指示灯完成报警工作。PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机，它根据
用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。它主要由CPU、存储器、I/O接口模板三部分。它是整体模块形式，由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单点。通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择抵挡的三菱FX2N系列FX2N---24MR，可以完全满足其要求，FX2N---24MR有20个I/O，根据输入，输出口的总点数，考虑留有适当余量，采用三菱FX2N-2MR型PLC，可满足设计要求
3.2 I/O分布表
输入继电器 功能作用 启动 高水位 中水位 低水位 高水位传感器 输出继电器 名称 地址 功能作用 名称 地址 SB0 SH SM SL SB1 X0 X14 X15 X16 X1 X2 X3 X4 进水 正转 反转 排水 脱水 报警 KM0 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 中水位传感器 SB2 低水位传感器 空水位传感器 SB3 SB4
表3-2 I/O分布表
3.3 I/O接线图
SB0SB1SB2SB3SB4SHSMSL24VCOMX0X1X2X3X4X14X15X16COMY5KM5Y4KM4Y3KM3Y2KM2Y1KM1Y0KM0220V
图3-3 I/O接线图
3.4 全自动洗衣机的PLC控制系统的要求
1、按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，关水； 2、2秒后开始洗涤；
3、洗涤时，正转40秒，停2秒，然后反转40秒暂停，停2秒； 4、如此循环5次，总共420秒后开始排水，排空后脱水30秒； 5、开始清洗，重复（1）~（4），清洗两遍；
6、清洗完成，报警3秒并自动停机。
第4章 全自动洗衣机的软件设计
4.1 软件设计框图
图4-1 设计框图
程序开始 相应的判断处理 （正传、反转、排水、脱水、报警）及执行 程序结束
4.2 设计流程图
全自动洗衣机的过程包括启动、进水、洗涤、排水和脱水等功能。在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、比较和选择，再经信息线路反馈给洗衣机各控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。如图4-2所示，由PLC控制洗衣机各种动作流程图。
控制流程图如下所示：
程序开始 水位选择后启动进水N到指定水位Y停停22秒秒正转40秒停2秒反转40秒停2秒N到小循环次数5次YN排水N排水排空Y脱水30秒到大循环次数2次Y报警停机程序结束
图4-2 控制流程图
由上图可知，PLC在系统中是处中心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关，进水阀、排水阀和电机是洗衣机各种动作的执行机构。其中进水阀和
排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态;电机的工作状态也由控制中心PLC给 定信号来决定的，而电机的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。另外由于洗衣机工作过程是顺序过程，所以利用PLC机的控制系统是可行的。
4.3 设计分析
根据前面的编号表盒系统结构图以及全自动洗衣机的PLC控制系统程序工艺流程图可知，实现自动控制药设置7个计时器和2个计数器
T0——暂停2s T1——正转40s T2——暂停2s T3——反转40s T4——暂停2s T5——脱水30s
T6——报警3s C0——正反转洗涤5次
C1——大循环2次
4.4 梯形图
4.5 程序分析
设计中使用了X0作为启动按钮，X14,X15,X16分别作为水位选择按钮，同时X1,X2,X3分别作为水位传感器，以及空水位传感器X4。按下启动按钮之后，洗衣机自动运行，在程序设计的小循环部分使用了C0作为计数器来完成5次循环，用C1计数器来完成2次大循环。为了避免干扰和增加系统敏感性，所以选择了T5,T6计数器的上升沿来触发相应的动作，在整个程序的脱水、报警以及程序结束的处理操作过程中，使用上升沿动作开关使相应动作更快捷。
第5章 结论
5.1 程序调试
基于PLC的全自动洗衣机控制系统， 结合程序流程图运用梯形图和指令表对相应的功能进行实现。然而在程序调试过程中遇到了开关动作冲突的现象，本来想要一个输出继电器动作而结果却是两个或多个同时产生相应。通过引入自锁及上升沿把互相冲突的输出继电器
隔离开，再结合PLC有关实验设备经过反复的调试之后得到了预期的结果。总之，整体梯形图的设计简练，有很强的可读性及操作性。
5.2 设计感想
为期一个星期的PLC课程设计结束了，在这一个星期里，我感觉自己收获很大。首先，在完成自己课程设计的过程中，我对课本知识又有了更进一步的掌握和认识；其次，在对有关PLC编程及仿真器件的运用过程中，对相应的操作也有了更深刻的掌握；最后，在把理论与实践相结合的过程中，对于具体问题寻求解决方法，这都要求自己 能够具体问题具体分析。特别是在解决一个现实控制问题的时候才能把书上所学的知识真正的运用到现实中，从而锻炼自己遇到问题、思考问题、解决问题的能力。这次的课程设计是一次自我知识和能力的检验，同时也是为以后积累的一笔财富。
参考文献
[1]俞国亮.PLC原理与应用（三菱FX系列）.北京：清华大学出版社，2005.6（2007年6月重印）。
[2]高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：人民邮电出版社，2004.7
[3]谢克明、夏路易.可编程控制器原理与程序设计. 北京：电子工业出版社，
[4]张兴国.可编程控制器技术及应用.北京：中国电力出版社，2006 [5]贺哲荣、石帅军.流行PLC实用程序及设计（三菱FX2系列）.西安：西安电子科技大学出版社，2006.3
[6]宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京：冶金工业出版社，2001
[7]方承远、张振国.工厂电气控制技术（第三版）.北京：机械工业出版社，2006.7
[8]陈在平，赵相宾.可编程序控制器应用技术与应用技术.北京：机械工业出版社，2003
[9]陈立定等.电气控制与可编程序控制器的原理及应用.北京：机械工业出版社，2004
[10]王兆义.可编程控制器教程[M].北京：机械工业出版社，2005 [11]郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术[M].南京：东南大学出版社，2004
[12]郭宗仁、吴亦锋、郭永.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术[M].北京：人民邮电出版社，2003
[13]顾战松、陈铁年.可编程控制器原理及应用[M].北京：国防工业出版社，2003
[14]钟肇新、范建东.可编程控制器原理及应用.广州：华南理工大学出版社，2003
