xxxxxx学院毕业设计文献综述基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计学学专班DOC.docx
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xxxxxx学院毕业设计文献综述基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计学学专班DOC
xxxxxx学院毕业设计文献综述基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计学学专班生：
xxxxxx号：
xxxxx业：
电气工程及其自动化级：
2009.3指导教师：
xxxxxxxxxx学院自动化与电子信息学院二O一三年三月
第1章前言首先根据可编程控制器（PLC）的结构和功能，以及全自动洗衣机的结构，分析和研究了全自动洗衣机控制系统的工作原理。
在此基础上，结合工作需要，提出了以PLC为控制核心部件进行全自动洗衣机控制系统的设计。
然后，从全自动洗衣机的六个工作过程出发，对系统控制方案进行了可行的分析和论证，其中包括PLC以及外围设备选型，编程方式选择，各种抗干扰措施等。
最后设计以西门子S7-200系列PLC为控制核心的全自动洗衣机控制系统，包括了控制系统的I/O端口分配，PLC接线图及PLC程序设计，并详细分析了程序的控制过程，实现了洗衣机洗衣过程的自动化，具有智能化程度高，安全可靠，方便，灵活等特点[9]。
1第2章总体2.1PLC控制洗衣机概述传统的全自动洗衣机由于单片机控制和驱动能力有限，不能满足现有人们对生活品质的追求。
而PLC作为工业三大控制支柱之一，由于其控制方式多样，控制功能强大，已经用于众多工业领域。
近年来，PLC价格也有所下降，也开始用于全自动洗衣机控制系统，并且在工业洗衣机领域已经取得了较好的使用效果，同时，也有部分厂家在家用洗衣机领域使用PLC作为控制器，将全自动洗衣机向智能化洗衣机方向发展，提高市场竞争力。
PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动化控制技术和通信技术发展起来的一种新型控制装置，能够满足全自动洗衣机对控制系统的要求，赢得了很多企业的青睐，所以，有必要通过先进的技术和较低的成本开发和改善现有洗衣机，使其拥有更广阔的市场竞争力。
而随着PLC的价格逐渐下降，我们可以应用PLC实现对洗衣机的开发，更好地为消费者服务[6]。
2.2本次设计过程通过查阅书籍，了解了洗衣机的整个发展过程，理清了自己的思路，清楚自己的设计任务，大概整理了一个如何设计本次洗衣机控制系统的过程，如：
洗衣机的控制系统，微控制器，PLC；系统的硬件设计，包括：
PLC的选择，PLC接线图，洗衣机的示意图；软件的设计，包括I/O分配表，系统流程图，程序设计等。
（1）在全自动洗衣机的结构中，最重要的就是洗衣机的控制系统：
包括进水/排水电磁阀，洗涤电机，脱水电机和报警装置，通过这四个部分的相互结合实现洗衣机的进水，浸泡，洗涤，脱水，报警这几大步骤。
（2）PLC在运用中非常实惠，方便。
采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择和确定。
PLC的编程语言，梯形图，顺序功能图程序简洁，很直观。
（3）通过对比微处理器、电动机控制器和PLC，本次控制器采用PLC，主要是由单片机，稳压电路，放大驱动电路，输入电路，显示电路组成。
洗衣时，只要在选定洗衣程序后，就可以通过以上各部分的相互信号传输，完成整个洗衣过2程。
（4）本次设计选用西门子S7-200型PLC，该控制系统CPU模块可采用CPU-224模块，它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。
同时该模块采用交流220V供电，并且自带14个数字量输入点和10个数字量输出点，完全可以满足整个全自动洗衣机控制系统的要求。
（5）PLC外部接线图，将I/O各节点连接起来，实现启动，停止，进水，排水，正转，反转，报警，水位控制等等。
PLC是整个控制过程控制洗衣机运行的关键所在，洗衣机做得越来越先进也正是因为它，所以，它是一个重要的角色，发挥着重大的作用。
（6）纵观整个洗衣机，有进水口，启动按钮，停止按钮，排水按钮，控制器，高水位控制开关，低水位开关，排水口，洗涤电机，内桶，外桶，波盘组成。
将被洗衣物放进洗衣桶，加入适量的水和洗衣粉，通过控制洗衣机的洗涤电动机运行，包括正反转和停止，带动洗衣机底部波轮也进行相应的运行，衣物和洗衣粉由于波轮转动产生涡流，做螺旋式回转，与桶壁发生摩擦，由此是污垢脱离衣物。
（7）PLC的输入输出量有开关量和模拟量两种。
在洗衣机控制系统中，PLC输入和输出端都是经过隔离，转换后的开关信号。
输入接口设备包括开关，按钮，继电器触点和传感器等。
输出信号控制设备包括接触器，电磁阀，指示装置等。
PLC输入输出接口较多，控制功能强大。
需要根据实际需要选择合适的I/O端口进行设置，达到控制要求。
在接口分配表中，可以令I0.0为启动信号，I0.1为停止信号，Q0.0为进水阀输出，Q0.1为排水阀输出等等。
（8）根据硬件电路，分配PLC接口，然后根据控制要求，将全自动洗衣机工作过程分为以下几个部分：
进水（使进水电磁阀得电打开）；正传洗涤；暂停；反转洗涤；暂停；排水（使排水阀得电排水）；脱水；报警。
然后，将系统中各状态连接成状态转移图。
通过观看整个状态转移图，可以让我们看到家里的洗衣机的整个外部工作过程。
从开始放入衣服后的一系列洗衣机自动工作过程。
（9）程序设计流程图就是绘制整个控制系统的控制过程，功能和特性的一种图形。
根据顺序功能图，可以绘制出相应的梯形图，将每一部分的梯形图分开进行描绘，使整个洗衣机洗衣过程更明了。
根据整个梯形图和I/O分配表，可以分析整个洗衣机的调试过程，最后，用软件对其进行仿真，使整个过程更加真实化，观看整个结果，进行总结。
3第3章总结随着经济社会的快速发展，洗衣机已经进入了千家万户，成为人们日常生活所必需的家用电器。
在工业生产中，洗衣机的应用也十分广泛，工业洗衣机主要用于洗涤棉，毛，化纤，丝绸等衣物织品，所以工业洗衣机大量用于宾馆，饭店，医院，学校，工厂等领域，满足大足量的洗衣要求。
但是传统的基于继电器的控制已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求。
并且，洗衣机也已经从半自动洗衣机发展到全自动洗衣机，也就是只需要将衣服放进洗衣机，然后启动洗衣机程序，洗衣机就能根据衣物重量自动注入足量的水，并且添加洗涤剂。
然后根据用户需要设置洗涤时间和洗涤力度。
最后，在洗涤完成后，进行自动脱水，脱水时间可自行设定。
自动洗衣机的生产，为人们节省了大量的时间和精力，给人们的生活带来了很多便利。
这次毕业设计要求设计一个全自动洗衣机控制，自行设计这对我将来踏上工作岗位是非常有帮助的。
尽管上一届的同学已经完成的非常出色，但是我仍然希望通过自己的努力完成设计并希望有所突破。
这也是我对自己的考验。
于是本次设计过程中我完全按照软件设计步骤的要求来进行，从课题分析开始，再进行总体设计、详细设计,最后到系统实现。
每一步都让我将理论学习的知识应用到实践中去。
也使我掌握了一整套规范的设计操作流程。
让我们所学的知识更精进一步。
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全自动洗衣机自动控制文献综述 Automaticwashingmachineautomaticcontrolliteraturereview摘要与关键词全自动洗衣机控制电路的 PLC自动控制摘要：
针对典型全自动洗衣机的实际控制要求，运用三菱PLC顺序控制步进STL指令编程方法，在I/O分配的基础上，进行PLC梯形图程序设计，并对程序运行功能予以分析说明。
经过PLC上机模拟调试，与实际控制要求完全一致。
可编程控制器（PLC,Program-mableLogicController）是以计算机微处理器为基础的 工业自动控制装置,随着PLC技术的发展,它的功能越来越完善,也越来越强,被广泛应用于各种工业自动控制装置之中,PLC集三电一体,具有良好的控制精度和可靠性。
关键词：
全自动洗衣机；PLC；编程设计；步进指令；运行功能前言随着科学技术不断进步和社会飞速发展，人民生活水平不断提高，消费者对家庭电器自动化的需求不断加大，其中全自动洗衣机占很重要的位置。
高效节能、节水以及环保的全自动洗衣机一直在市场上占主导地位。
洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。
基于全自动洗衣机的应用日益广泛，采用PLC控制全自动洗衣机与传统继电器逻辑控制系统相比，洗衣机的可靠性、节能性得到了提高，PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少，与此同时系统维护简单、维修时间缩短。
单片机（MCS-51系列单片机）诞生于20世纪70年代末，它是将中央处理器、数据存储器、程序存储器以及I\O接口集成在一块芯片上，构成的一个计算机系统。
单片机嵌入系统有嵌入性、专用性、计算机系统三个基本要素。
MCS-51系列中的一片8751芯片，内部构造了完整的计算机硬件系统。
CUP、从储存器到输入输出端口，一应惧全。
只要写入程序，就可完成中央控制或数据采集、处理及通信传输的信息处理机，MCS-51单片机指令系统中为适应控制的需要设有极强的位处理功能，具有加、减、乘、除指令；CPU时钟高达12MHZ，完成单字节乘法或除法运算仅需要4Ns,具有多机通信功能，可作为多机系统中的一个子系统。
在《单片机高级教程-------应用与设计》（何立民编著北京航空航天大学出版社）一书中谈到单片机控制要求的经典体系结构：
从冯*诺依曼机构（数据存储器空间和程序存储器空间合一的结构构想）到哈佛结构。
单片机通常采用后者，这是由单片机面向控制化对象的应用特性所决定。
简言之就是要用较大的程序存储器来固化已调试好的程序；较小的数据存储器存放少量的随机数据。
小容量的 数据存储器可以以高速寄存器的形式集成在单片机内，有利于加快单片机的执行速度。
但是，拥有2个完全独立的 64KB程序存储器空间与64KB数据存储器空间 的典型哈佛结构无法满足CPU运行时的高速数据存取需要。
因此，还要设置不占用64KB数据存储器空间的内部RAM，以满足通用寄存器、堆栈、特殊功能存储器和高速缓存需求。
主题1、单片机及洗衣机的发展历史
（1）、单片机出现历史并不长，它的产生与发展及微处理器的产生与发展大体上同步，也经历了四个阶段：
第一阶段：
1971——1974年，4位微处理器INTER4004及8位微处理器INTER8008，这些计算机价格便宜、功能有限，只用于消耗类电子产品。
第二阶段：
1974——1978年，初级单片机阶段，以INTER公司的 MCS—48为代表的 8位单片机。
第三阶段：
1978——1983年，高性能单片机阶段。
以INTER公司的 MSC—51，Motorola公司的6801和Zilog公司Z8等为代表。
这一阶段推出的单片机普遍有串行口，有多级中断处理系统、16位定时器/计数器，有的片内还带有A/D转换器接口、片内RAM、ROM容量加大，寻址范围可达到64K字节。
广泛应用于工业控制、外部设备控制、宏观控制、局部网络应用及家用计算机中。
第四阶段：
1983年至今，8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段。
例如Mostek公司的 MCS—96集成度为12万只品体管/片，寻址范围64K字节、5个8位串行口、一个全双工串行口、4个16位定时器、8通道10位A/D转换器等，另外MCS—96指令能处理位、字节、字，有16位乘16位乘法、32位除16位除法指令，一块单片计算机的功能可以和一台多片系统机相媲美。
（2）、1776年在欧洲出现了最早的简易机械洗衣机。
1858年，一个叫汉密尔顿·史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机。
该洗衣机的主件是一只圆桶，桶内装有一根带有桨状叶子的直轴。
1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。
这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快.1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。
经历了上百年 的发展改进，现代蒸汽洗衣机较早期有了无与伦与的提高，。
1911年，美国人费舍尔研制出世界上第一台电动洗衣机，其外形呈圆桶状，内装一部电动机和一根带刷子的主轴，刷子的转动和搅拌带动桶内的水和衣物旋转，并刷洗衣物，费舍尔发明的搅拌式洗衣机促进了洗衣机发展和实用性。
电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。
1922年，美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。
30年代，日本先后从美国引进了滚筒式洗衣机，从英国引进了喷流式洗衣机，并加以改进，试制出简便廉价的波轮式洗衣机。
至今，波轮洗衣机和滚筒洗衣机仍是家用洗衣机的最常见形式。
1932年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。
这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！
第一台自动洗衣机于1937年问世。
这是一种"前置"式自动洗衣机。
靠一根水平的轴带动的缸可容纳4000克衣服。
衣服在注满水的缸内不停地上下翻滚，使之去污除垢。
到了40年代便出现了现代的"上置"式自动洗衣机。
1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。
至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。
70年代后期，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。
80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚?
?
90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。
此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式 的巨大革命。
之后，随着科技的进一步发展，滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染 的产品。
伴随着科技的进一步发展，相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们 的生活带来新的方式。
2、控制系统要求整个系统分为自动和手动两种控制状态。
在自动状态下，整个过程分为进水、洗涤、排水、脱水四个环节。
当按下启动按钮，进水电磁阀打开，当达到高水位时，停止进水。
然后开始洗涤，电机正转10S，暂停2S，反转10S，暂停2S，循环5次。
接下来排水，当达到低水位时，脱水10S并继续排水。
再重复从进水到脱水两次大循环，进行两次清洗完毕后，报警5S，自动停机。
在手动状态下，有手动排水按钮和手动脱水按钮。
在此控制系统中，PLC是控制核心，外部多种输入信号如启动按钮、高低水位检测等信号采样进来，经过PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，提供多种输出信号来控制进水阀、出水阀动作，和控制电机驱动装置进而控制正反转和脱水运行。
PLC用定时器记录正反转时间和脱水时间，用计数器记录正反转次数和脱水次数，可以很容易地更改PLC定时和计数参数，来满足不同的洗涤条件和要求。
3、系统硬件设计硬件部分主要有下面几个模块：
1、微机部分即核心单片机模块：
2、布质布量检测模块；3、浑浊度检测模块；4、水位检测模块；5、洗涤温度检测模块；6、电机系统的设计模块。
根据全自动洗衣机的控制系统要求，我们采用了德国西门子PLCS7-200CPU226型号，此类型PLC可以满足多种多样自动化控制的要求，它虽为小型机，但有些功能可与大中型PLC相媲美。
S7-200具有很强大的指令系统，具有功能齐全的编程软件和界面友好的工业控制组态软件，同时它有多种功能模块，便于组网，有良好的扩展性。
此外，低廉的价格，很高的性价比也是它被广泛应用的重要原因。
此系统I/O端口分配表如表1所示，PLC硬件接线图如图1所示。
表1I/O端口分配表输入输入元件启动按钮SA停止按钮SB1地址I0.0I0.1输出输出元件进水电磁阀YV1排水电磁阀YV2地址Q0.0Q0.1高水位检测开关SHI0.2低水位检测开关SLI0.3手动排水按钮SB2手动脱水按钮SB3I0.4I0.5电机正转继电器KM1Q0.2电机反转继电器KM2Q0.3脱水离合器YC蜂鸣器控制HAQ0.4Q0.54、系统软件设计软件部分主要完成系统功能设置，即系统的智能部分。
主要模块有：
主程序模块、电机驱动模块、布质布量检测模块、浑浊度检测模块、水位及洗涤检测模块等。
根据前面的全自动洗衣机的控制要求和I/O分配表分析可得PLC控制系统程序流程图，如图2所示。
用PLCS7-200编写的控制程序部分梯形图如图3所示。
程序原理如下：
当按下启动按钮I0.0，Q0.0得电，进水阀打开，开始注水，当高水位检测开关I0.2为ON，其常闭触点断开，Q0.0失电，停止进水。
同时I0.2常开触点闭合，Q0.2得电，电动机正转，定时器T37开始计时，10S后T37置1，T37常闭触点断开，Q0.2失电，电动机停止正转，同时T37常开触点闭合，通用辅助继电器M1.0得电并自锁，T38计时，后T38置1，2ST38常闭触点断开，M1.0失电，T38常开触点闭合，Q0.3得电，电动机反转，T39开始计时，10S后T39置1，T39常闭触点断开，Q0.3失电，电动机停止反转，同时T39常开触点闭合，M1.1得电并自锁，T40计时，2S后T40置1，T40常闭触点断开，M1.1失电，T40常开触点闭合，Q0.2得电，电动机又开始正转。
每次Q0.3失电，计数器C10计数1次，当Q0.3失电5次，也就是电动机正反转运行满5次后，C10计数满置1，C10常开触点闭合，Q0.1得电，排水电磁阀打开，当低水位检测开关I0.3为ON，其常开触点闭合，Q0.4得电，脱水电机运转并继续排水，同时T41计时，10S后，计时满，T41置1，其常闭触点断开，Q0.4失电，脱水完毕。
用C11计录脱水的 次数，当计满3次后，蜂鸣器Q0.5得电，开始报警，同时T42计时，5S后，计时满，T42置1，其常闭触点断开，Q0.5失电，停止报警。
以上是洗衣机的自动控制过程。
该系统采用PLCS7-200为控制核心，实现自动控制和手动控制，硬件接线简单，软件开发周期短，具有工作可靠性高，操作方便，体积小、功耗低等特点，达到良好的经济效果。
全自动洗衣机与传统洗衣机不同之处在于该洗衣机侧重水流的改变、动力的 加大。
现在，在拥有高度自动化、智能化、人性化、模糊控制的洗衣机面前，用户只需按几下按钮就可以让机器按照其程序工作。
本系统实现对洗衣机整个洗衣过程的控制，包括用户参数输入、洗衣、漂洗、排水和脱水等价段。
控制系统主要由电源电路、数字控制电路和机械控制电路构成。
电源采用三端集成固定稳压器7805提供+5V电源，数字控制电路负责控制洗衣机的工作工程，主要由AT89S51单片机、三位共阴数码管、按键、蜂鸣器、LED指示灯组成；机械控制电路实现传感器检测、电机驱动、进水、排水等功能，主要由水位检测器、电动机、传动系统部件、金水排水电磁阀组成。
基于单片机的智能洗衣机控制系统主要由单片机控制、传感器和电机组成，只有单片机、传感器和电机有机结合才能设计出符合拥护要求的洗衣机控制系统。
智能洗衣机控制器的发展方向，主要归结为标准化、结构化模快化、高安全高可靠、简单化与低成本、智能化与多功能等5个方面。
但在我国目前洗衣机行业，存在着以下一些问题：
1.2.3.4.节能节水需进一步加强；噪音有待进一步降低；自动化程度有待进一步提高；价格偏贵。
出现这一现象，显示了巨大市场前景面前行业基础工作的不成熟：
标准化工作滞后，行业割据严重。
标准化——行业发展的必由之路。
目前，中国在设计方面存在严重不足，拥有自主知识产权核心技术严重缺乏，导致各行业发展受到技术瓶颈的制约。
随着全球化的深入，市场竞争的加剧，许多中小企业会被退出这个市场。
智能技术是高新技术领域中的一个重要阵地，我们必须牢牢把握住我国面前的发展机遇，大力发展智能技术。
洗衣机做为全球家电市场的重要组成部分，它的智能化是大势所趋，如果不能抓住时机，加快发展，拥有自己的核心技术，打造自己的国际知名品牌，我们的家电业很难在全球化的浪潮中利于不败之地。
参考文献1.周润景.基于PROTUES 的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京：
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