全自动洗衣机的顺序工作流程及原理

洗衣机的工作原理：全自洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一心安放的，内桶可以旋转，作为脱水用。内桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通，洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位控制开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。
随着先进科学技术发展.应用于洗衣机上的技术越来越成熟，洗衣机的发展也越来越快，将来的洗衣机主要主要朝以下几个方面发展：
（1）高度智能化；
（2）健康化
（3）节水节能；
（4）大容量和微型化；
本次设计主要采用PLC控制技术来设计全自动洗衣机控制系统，跟传统的洗衣机相比更具有智能，实时监控，人性化的功能。本系统最大的优点集中体现在：实现功能齐全、外围电路简单、时间计算精确以及可维护方便等。具有可靠性高、安全性好、开发价值高等一系列优点。

第1章 全自动洗衣机的基本结构
1.1 全自动洗衣机的工作原理及构造
全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识，以下就其原理和构造作一分析。洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断：从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小孔流入洗衣桶内。由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。
水位开关实际上是一个压力开关。气室的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片受压而胀起，推动顶杆运动而使触点改变，从而实现自动通断。智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。其方法是：在洗衣桶内注入一定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转动。此时，电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获得一矩形脉冲系列。通过分析脉冲个数和脉冲宽度。就能得到衣质衣量情况。衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。
1.2 全自动洗衣机控制面板及控制系统
全自动洗衣机控制面板由工作指示区、编程选择键、增键、减键、和启动键组成。如图1.1所示：

图1.1操作面板图
全自动洗衣机一般采用轻触式开关，在按下开关后，字符旁边的指示灯会亮。当指示灯亮起表示程序选中，指示灯闪烁表示正在执行此程序，指示灯熄灭表示程序未选择或执行完毕。
全自动洗衣机电气控制系统包括微处理器、排水电磁铁、电容器、门开关、按键开关、指示灯、中间继电器，水位压力开关、蜂鸣器及进水电磁阀等部件组成。通过微处理器，能自动完成进水，洗涤（漂洗）、排水、脱水、报警等全部程序，只需设计软件就可以来达到预想控制的目的。
1.3 洗涤与脱水系统
全自动洗衣机主要是通过波轮对衣物的翻滚达到洗涤目的。波轮安装在洗涤桶的正中，托盘连接着盛水桶。套桶式全自动洗衣机的脱水桶（甩干篮）既要保证能离心脱水，又要能容纳洗涤的衣物，全自动洗衣机的洗涤桶其上部略大，下部略小，呈圆锥形。为了保证洗涤效果，洗涤桶的内壁上必需设计成凸形来增大摩擦力，达到满意的洗涤效果，当衣物与洗涤桶接触时，桶壁就产生像搓板那样的洗涤作用，而且能增强涡旋作用，提高洗涤率。
洗涤系统的传动部分由风叶、皮带、皮带轮、和洗衣轴体组成。脱水系统由脱水桶、脱水定时器、安全开关、电动机、制动机构等组成。洗衣机具有盖的带锁装置，该锁定装置，包括洗衣机盖板、洗衣机箱体，还包括控制开关，与控制脱水的开关联动；电磁铁，与控制开关连接；洗衣机盖板翻口端内面在对应洗衣机箱体内壁处设有凹缘，凹缘上设有锁孔，洗衣机箱体上端设有所述电磁铁，电磁铁衔铁的伸缩口位于洗衣机箱体内壁，而且电磁铁通电后其衔铁伸出端正好位于盖好的洗衣机盖板凹缘的锁孔内。由于电磁铁的控制开关与洗衣机控制脱水的开关联动，使洗衣机在脱水时电磁铁的衔铁能伸出，而且正好锁住洗衣机盖板凹缘的锁孔，使用户在脱水时不能打开洗衣机盖板，从而确保了洗衣机脱水时的操作安全。
1.4 进水和排水系统
全自动洗衣机的进水系统采用水位压力开关和进水阀，由程序控制器调节。设有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗时，它能让洗涤液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。
全自动洗衣机水位开关一般有三档水位控制,并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能当进水阀注水，内桶水位增高到预选水位时，导通橡皮气膜受到内部空气的压缩而被顶出，中触片上跳，与上触片闭合。此时主电机导通，进水阀断开（原来中触片与下闭合），并开始洗衣。当旋钮旋至低水位时，凸轮转动，但曲率半径较小。通过一定的机构，橡皮气膜压簧被压缩而产生压力P1，压迫气膜。当桶内水量达到30L时，软管内的空气被压缩，产生空气压力F1，当F1>P1时,中触片上跳,与上触片闭合,主电动机动作,进水阀关闭.
全自动洗衣机的排水系统由程序来控制排水电磁阀，牵引排水阀。排水阀主要同阀盖、阀芯弹簧、阀芯拉簧，橡皮阀和阀体组成。
排水电磁铁主要用来控制自动型洗衣机排水阀的开闭,在套桶式自动型洗衣机中同起到改变减速离合大的洗涤、脱水状态、排水电磁铁主要由线圈、磁轭、静铁芯、衔铁和短路铜环等组成。
1.5 传动系统、箱体与支承系统
全自动洗衣机的传动系统设在洗衣机脱水桶的底部,主要由波轮、脱水桶、离合器、传动带、电动机、电磁阀及单相电容式电动机组成。离合器是内外轴复合为一体的结构。离合器的内轴（洗涤轴），一端固定波轮，另一端固定离合套，离合套上固定大带轮，离合器外轴（离心轴）的一端固定离心桶（脱水桶），另一端通过抱簧与离合套连接。内外桶的联动或分动（即实现脱水或洗洗涤），是由拨叉控制抱簧和刹车盘来实现的
离合器轴包括脱水轴合洗涤轴。洗涤或漂洗时，牵引电机处在断电状态，制动杆将制动带收紧，对脱水轴制动。棘爪将棘轮拔动一定角度使方丝离合簧被拔松，所以电机做正转或反转转矩都不能传递给脱水轴，而只是经过行星减速器再输出给波轮，实现洗涤运转。
脱水时，牵引电机是通电状态，拉动制动杆使得制动带松开，棘轮和方丝离合器处于自由状态，大皮带轮顺时针旋转将方丝离合簧旋紧，使输入转矩有效地传递给脱水轴，实现高速脱水运转。如果大皮带轮逆时针转动，则方丝离合簧被拨松而不能传递转矩给脱水轴，所以脱水只能顺时针单向转动。
洗衣机外箱体是洗衣机的盔甲， 很多洗衣机采用高分子聚合塑钢材料作为外箱体，不怕水，不腐烂，永不生锈，耐碰撞，防漏电，机身轻便，易于搬动。特意添加的抗老化剂，令外箱体历久弥新。有的采用刚柔相济的不锈钢做内桶刚性，在于不锈钢材质表面分子结构致密，空隙小，故可抗击细菌等物质的侵入和腐蚀，以达到抗菌，抑菌，耐腐蚀的作用。柔性，超级镜面不锈钢材料光滑柔细，即便是最娇柔的面料也不会受到损伤。很多洗衣机内桶完全采用世界一流的不锈钢材料制成，拥有顶级的品质保证。

第二章 全自动洗衣机的设计方案
2.1 控制要求
2.1.1控制系统的I/O点及地址分配；
根据课题的动作要求，列出控制系统的输入/输出信号的名称、代码及地址编号

名称 代码 地址编号
输入部分
起动按钮 SB1 I0.0
停止按钮 SB2 I0.1
排水旋钮 SB3 I0.2
高水位传感器 SL1 I0.3
低水位传感器 SL2 I0.4

名称 代码 地址编号
输出部分
进水电磁阀 YV1 Q0.0
洗涤正转 KM1 Q0.1
洗涤反转 KM2 Q0.2
脱水输出 YC1 Q0.3
洗完报警 KM3 Q0.4
排水输出 YV2 Q0.5

2.1.2 洗衣机的控制流程：
（1） 按下启动按扭及水位选择开关；
（2） 开始进水直到高（中、 低）水位，关水；
（3） 2秒后开始洗涤；
（4） 洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s；
（5） 如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s；
（6） 开始清洗，重复（2）～（5），清洗两遍；
（7） 清洗完成，报警3秒并自动停机；
（8） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）；
说明：
（1）在洗涤过程中，若外部电源与供水中断，洗衣机暂时停止工作，当电源或供电恢复后，洗衣机在原来基础上继续工作，知道洗涤完成。
（2）若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定）
全自动洗衣机要能够通过控制面板设定洗衣机的洗涤时间、洗涤次数、脱水时间，选择洗衣模式；能够检测水位，自动完成进、出水；按下启动按键洗衣机能够按照设定的洗衣程序，从进水、洗涤、漂洗、排水到脱水，整个过程全自动进行；完毕后，能够自动报警，停止工作。
2.2 基于PLC的系统设计方案
全自动洗衣机PLC控制系统如图2.1所示，该系统由PLC控制器、继电器、按钮开关、选择开关、限位开关等组成。
其I/O口的分布：

图2.1 全自动洗衣机PLC接线图
洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现。脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。洗涤完成由蜂鸣器报警。
洗衣机按下启动按扭和水位选择开关，开始进水，进水到规定高度，使水位开关接通，停止进水，2S后实现洗涤正转；洗涤正转30S后，停止洗涤，2S后开始洗涤反转；洗涤反转30S后，2S后计数器加1，累计洗涤次数；若未满5次则重复进行洗涤，直至洗涤达到5次（共320 s），开始排水。由于排水水位降低，启动排空检测，当水位低于规定下限水位时，低水位开关接通，开始脱水，脱水30S后，计数器加1，脱水停止。然后再返回到进水动作重复上述过程2次，报警30S并停机。其程序流程如图2.2所示：

图2.2 洗衣机运行流程图
定时器、计数器说明：

类别 器件号 设定值 作用
定时器 T37 30s 正转洗涤计时并暂停三秒
T38 30s 反转洗涤计时
T39 30s 脱水三十秒
T40 3s 洗完报警计时
T50 2s 反洗后暂停二秒

表2-1 定时器、计数器说明表

第三章 系统程序的设计及调试
3.1 顺序功能图
3.1.1 全自动洗衣机PLC控制梯形图如图3.1所示：

3.1.3 根据顺序功能图写出PLC控制程序（运用步进指令编程）
LD M8002
SET S0
STL S0
LD X1
SET S1
STL S1
OUT Y2
LD X3
AND X7
SET S2
LD X4
AND X10
SET S2
LD X5
AND X11
SET S2
STL S2
OUT T0 K20
LD T0
SET S3
STL S3
OUT Y1
OUT Y3
OUT T1 K300
LD T1
SET S4
STL S4
OUT T2 K20
LD T2
SET S5
STL S5
OUT Y1
OUT Y4
OUT T3 K300
LD T3
SET S6
STL S6
OUT T4
LD T4
AND C01
SET S7
LD T4
ANI C01
SET S3
STL S7
OUT Y5
OUT X6
LD X6
STL S8
OUT Y6
OUT T5 K300
LD T5
AND C0
SET S9
LD T5
ANI C0
SET S1
STL S9
OUT Y7
OUT T6 K30
LD T6
SET S0
RET
3.2 调试
3.2.1 调试步骤：
（1） 运用FXGP-WIN-C编程软件将PLC控制程序进行转换，检查所编程程序是否正确；
（2） 将程序输入PLC；
（3） 设定变频器程序运行参数；
①、在运行模式选择参数Pr.79=1时，设定如下参数：
上限频率 Pr.1=50Hz
下限频率 Pr.2=0Hz
基底频率 Pr.3=50Hz
加速时间 Pr.7=5s
减速时间 Pr.8=3s
②、在Pr.79=5时，设定如下参数：程序运行分/秒 Pr.200=2，时间单位是分/秒，监视显示为基准时间。
第一组参数
Pr.201=1，50，0.0
Pr.202=0，50，0.10
Pr.203=2，50，0.13
Pr.204=1，50，0.0
第二组参数
Pr.211=1，50，0.0
Pr.212=0，50，0.15
（4）按图接线；
（5）调试运行，并对运行状态进行监控；

洗衣机的工作原理：全自洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一心安放的，内桶可以旋转，作为脱水用。内桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通，洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。

洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位控制开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。

随着先进科学技术发展.应用于洗衣机上的技术越来越成熟，洗衣机的发展也越来越快，将来的洗衣机主要主要朝以下几个方面发展： 

（1）高度智能化；

（2）健康化 

（3）节水节能； 

（4）大容量和微型化；

本次设计主要采用PLC控制技术来设计全自动洗衣机控制系统，跟传统的洗衣机相比更具有智能，实时监控，人性化的功能。本系统最大的优点集中体现在：实现功能齐全、外围电路简单、时间计算精确以及可维护方便等。具有可靠性高、安全性好、开发价值高等一系列优点。

一般全自动洗衣机都会自带称重程序的 这个程序不需要人来设置水位的高低。也就是说你把衣服放入洗衣机的洗衣桶内。他会称出重量。会自定水位。。如不带这个程序就要首先打开洗衣机开关。。然后看你是洗什么衣服 设定不同的程序。比如我要洗一件被单，我就要按程序部分的大物。以此例推 ~然后设定水位。放入洗涤剂。接下来就可以按启动了 这个时候就可以看到洗衣机开始进水。放到设定的水位时。洗衣机就会工作 这个时候注意关好门盖~这是指通常 一般的话都会有称重这个功能的。所以就是说~放入衣物。在放入洗涤剂。。 就可以按启动了~你这魁岸洗衣机是带有这个功能的~~所以别的都不要按 ~他就会从洗衣 到漂洗到脱水 一个程序会走下去了~~等到整个程序完了以后就会断电的~~如果你要单洗~！就按下洗衣 然后启动就ok了~~

洗衣：水位有 高，中，低，少量 方式有 通常，柔和 周期有 标准，经济通 常： 正转27s-停3s-反转27s 柔 和：正转3s-停7s-反转3s 标 准： 洗涤12min-清洗4min-脱水5min 经 济：洗涤6min-清洗2min-脱水3.5min 顺序：接通电源--打开水龙头--将衣服放入洗衣桶内--加入适量洗衣粉--关上门盖--选择水位--选择洗涤方式--选择洗衣周期--选择程序--按启动键--洗衣机启动