全自动洗衣机系统

当洗衣机工作在脱水状态时，电动机按额定转速工作。转速比洗涤时的转速要快很多。

2）变频器是作用是将电压和频率不变的交流电转换为电压或频率可变的交流电。它首先把三相或单相交流电变换为直流电，然后再把直流电转换为三相或单相交流电。变频器同时改变输出频率与电压，即改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机只需要较小的启动电流，就可以获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。变频器具有调压、调频、稳压等基本功能，通过改变电机的电压和频率，使电机实现无极调速。

3.2 控制系统硬件接线

3.2.1 PLC介绍

1）PLC主要由电源、中央处理单元（CPU）、输入输出接口和编程器组成。见图3-2：

按钮 转换开关

输入 可编程控制器 CPU模块 输出消泵停止按钮

消卷开关按

反馈信号 模 模 报警灯 电源 块 块 备用电源

编程器 图3-2 PLC程序控制系统示意图

2）PLC的特点

PLC特点鲜明，主要特点有：系统构成灵活，扩展容易；可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全，功能完善，使用方便，适应性强；使用方便，编程方法简单；系统的设计、维修工作量小，调试方便，容易改造；体积小，能耗低等特点。

3）PLC工作原理

PLC的工作过程一般分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。如图3-3

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一个扫描周期 用户输入设备输入端子输入锁存器输入映像寄存器程序执行输 出映像寄存器输出锁存器输出端子用户输出设备 3.2.2 PLC接线

1） PLC主机

本课题选择西门子S7-200系列PLC作为此全自动洗衣机的控制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。西门子公司的SIMATIC S7-200系列属于小型PLC，可以用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。由于它有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。选择了CPU224作为其主机即可满足全自动洗衣机的控制要求。

2） 启动按钮SB1

用来启动静止中的全自动洗衣机开始工作，在洗衣机内放入衣物完毕，且已经准备好开始洗衣服之后，按下启动按钮，全自动洗衣机开始工作。

3） 停止按钮SB2

用来停止工作中的全自动洗衣机工作。在洗衣服的过程中，若用户需要停止洗衣机，可直接按下停止按钮，洗衣机即会停止工作。

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程序执行 输入刷新 输出刷新 图3-3 PLC的扫描工作图

全自动洗衣机系统

4） 高水位ST1

是指洗衣机在工作过程中，洗衣机筒内保持的水位的高低，一旦选择了高水位，则在洗衣过程中的水位将保持系统所设定的高水位。水位的设定可通过控制面板上的高水位按钮控制，按下高水位按钮则表示选择了高水位。本水位适于洗涤大量衣服。

5） 中水位ST2

是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位的高低，是相对于高水位和低水位来说的，在洗衣机系统的初始设计中，设计了三种水位，这个是三个水位中间的一个水位，可用控制面板中的中水位按钮来设置中水位，按下此按钮则表示选择了中水位。本水位适合洗涤中量的衣服。

6） 低水位ST3

是指洗衣机在洗衣过程中，洗衣机筒内保持的水位的高低，是三个水位中较低的一个，可用控制面板中的中水位按钮来设置中水位，按下此按钮则表示选择了中水位，同样可以完成洗衣过程。本水位适合洗涤少量的衣物。

7） 高强度洗涤ST8

该强度下洗涤，电机会正反转300次，全体循环3次，适用于高等程度脏的衣物的洗涤。

8） 中强度洗涤ST9

该强度下洗涤，电机会正反转200次，全体循环3次，适用于中等程度脏的衣物的洗涤。

9） 低强度洗涤ST10

该强度下洗涤，电机会正反转100次，全体循环3次，适用于低等程度脏的衣物的洗涤。

10） 简易按钮ST11

当按下简易按钮时，选择了简易模式，洗衣机自动按照简易模式洗衣服，系统设计的简易模式是洗涤电机会正反转200次，全体循环两次。简易模式适合一般衣物的洗涤，使用户操作起来更方便快捷。

11） 水位探测器

检测洗衣机水位是否达到了系统所设定的水位的是水位探测器。采用数字量输出式水位探测器，可直接将水位探测器的输出信号直接送到PLC主机的数字量输入端口上。

12） 进水电磁阀

控制洗衣机进水的是进水电磁阀。当洗衣机工作中需要进水时，由PLC主机发出的控制信号会打开进水电磁阀，水就回进入洗衣机筒内；当进水量已经达到了系统设定的水位时，游PLC主机发出的信号会关闭进水电磁阀。

13） 电机正/反转接触器

用于PLC主机控制洗衣机电机的正/反转的是电机正/反转接触器。可直接将PLC

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主机的数字量输出端口与电机正/反转接触器连接，在洗衣机工作在洗涤状态下时，电机的正转与反转是轮流进行的。

14） 脱水离合器

用于PLC主机控制洗衣机进行脱水作用的是脱水电磁离合器。脱水时需要电机带动机筒高速旋转，可直接用PLC主机的数字量输出端口来控制电磁离合器，达到控制脱水目的。在脱水过程不涉及电机的调速问题，直接使用的是家用电，不需要经过变频器。

3.3 系统资源分配

1）数字量输入部分

全自动洗衣机控制系统的输入有启动按钮、停止按钮、水位选择开关（高水位/中水位/低水位）、手动排水开关、手动排水开关、高水位浮球开关、中水位浮球开关、低水位浮球开关、水排空浮球开关等共16个输入点。具体的输入分配如表3-1所示。

表3-1输入地址分配

输入地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 对应的外部设备 启动按钮 停止按钮 水位选择开关（高水位） 水位选择开关（中水位） 水位选择开关（低水位） 手动排水开关 手动脱水开关 高水位浮球开关 中水位浮球开关 低水位浮球开关 水排空浮球开关 触发低次档位 触发中次档位 触发高次档位 触发简易档位 2）数字量输出部分 全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、洗涤电动机、脱水桶、报警器5个设备。但是由于洗涤电动机有正反转两个状态，分别有正接触器和

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