全自动洗衣机控制系统设计开题报告

全自动洗衣机控制系统 设计开题报告
文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

重
庆
科
技
学
院
毕业设计（论文）开题报告
题目 全自动洗衣机控制系统设计
学 院 电气信息工程学院
专业班级 自升本 2011-1
学生姓名 黄浩然 学号
指导教师
张跃辉 年月日
开题报告填写要求
1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材
料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作开始后 2
周内完成，经指导教师签署意见及系主任审查后生效。
2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标
准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应
及时交给指导教师签署意见。
3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于 10 篇，其它不少于 12 篇（不包
括辞典、手册）。
4.“本课题的目的及意义，国内外研究现状分析”至少 2000 字，其余内容
至少 1000 字。

毕业设计(论文)开题报告
1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析 1）本课题目的及意义
随着科技的迅速发展，人民生活水平的不断提高，洗衣机的发展也变 得十分迅速。人们对洗衣机提出了更高的要求，性能更好，操作更简单， 更节能，智能化的实现等。所以现代的洗衣机控制从以前的机械式，继电 器式，渐渐的向电气电子式发展。
以前的洗衣机都存在一些问题，比如：对衣物的磨损和伤害大，噪声 大，耗电量大，耗水量大，洗净度较低，操作复杂和稳定性差等问题。为 了改善传统洗衣机的性能，本次课题将解决这些问题，来提高洗衣机的洗 净率、降低磨损率、噪声，做到节能环保，使操作更加简单和稳定性更 好。
目前市场上大多数洗衣机都是采用单片机作为控制器，因为单片机成 本低，体积小巧、功耗低，操作方便；但是单片机对环境的适应能力较 低，可靠性差，编写程序相对复杂，且硬件的复杂性高，增大了维修的难 度和成本费用。
本次课题采用 PLC 作为洗衣机控制器，PLC 工作的环境要求低，可靠性 高，抗干扰能力强，编程简单，容易受计算机控制；PLC 是整体模块，集中 了驱动电路、检测电路和保护电路及通讯连网功能，使硬件相对简单可 靠，维护起来更加的方便。但是 PLC 的成本相对较高，只适合在工业中运 用而不适合民用。
本次设计采用 S7-200PLC 作为洗衣机控制器，通过传感器（水位传感 器，浊度传感器）对水位，洗衣浊度进行监测，编写 PLC 程序对电动机转 向、洗衣机电磁阀门的开度和开关进行控制，并且能够实现自动调节时 间，选择洗涤方式，控制水位等。
本课题主要着重于对全自动洗衣机的控制，要求洗衣机能实现进水、 洗涤、排水、脱水、自动停止的循环过程。让洗衣机工作更加稳定，操作 简单可靠，提高衣服洗净度，让洗衣机更加智能节能化。 2）全自动洗衣机国内外研究现状分析
近年来，随着经济的高速发展，洗衣机行业也得到了迅速的发展，各 种各样的全自动洗衣机进入了千家万户。洗衣机市场也朝着多元化发展， 高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占主导地位。
而随着技术不断发展，全自动洗衣机已经出现了很多种类来分类， 洗衣机行业也出现了激烈的竞争。在 2000 年以前，日本洗衣机产品主要

围绕着洗净、桶/筒清洁、节水和静音等性能展开研发，2000 年以后，洗衣 烘干一体机销量全面启动后，行业技术潮流便集中在“烘干-清洁-节能” 三个关键点上，其中热泵烘干技术已有成熟的应用，并表现出优于电热管 加热或者其他传统加热烘干技术的节能效果，以 Panasonic、东芝和日立三 家企业最新推出的节能型滚筒洗衣烘干一体机 Panasonic NA-VR5500L、东 芝 TW-4000vF 和日立 BD-V3100 为例，洗涤容量同为 6kg 产品的耗电量分别 为 960Wh、980Wh 和 980Wh，相当于早先业内推出的一般热泵烘干产品耗电 量的一半。在美洲以美国为代表，洗衣机以搅拌式和滚筒式为主，理念是 环保健康，功能强大，惠而浦公司所生产的洗衣机产品性能非常强大，其 独特的防缠波盘、创新分离式水流、独特加热技术、动态浸泡、个性化洗 涤程序、组合式过滤系统、旋风斜筋内桶等都是其产品的优势。在欧洲地 区以德国为代表，理念重在环保节能，提高洗衣效率，西门子公司生产的 WD14H468TI 洗衣机融入了先进的 3D 正负洗技术。除此之外，西门子 WD14H468TI 洗衣机采用冷凝技术，使用全新的空气冷凝，走上了环保路 线。在洗涤程序设计方面，西门子 WD14H468TI 顺应现在的健康洗涤潮流， 配备筒清洁程序，可以清理机器内桶，可有效避免衣物受到二次污染。我 国的洗衣机在结构上主要有波轮式和滚筒式，产品的类型主要以波轮式为 主，其他类型为辅，为了响应政府的号召，我国的洗衣机将会向节能环 保、新技术和大容量等技术方面发展。
随着市场竞争的激烈，各大制造商更加注重洗衣机性能的制造，许多 新技术在全自动洗衣机中得以不断的应用。喷流式洗衣机通过喷射水流和 翻滚技术，实现洗涤剂的快速渗透，并能对衣物进行揉搓和拍打，使快速 溶解的洗涤剂将污垢从纤维深处冲出来。新型静音洗衣机，它安装了双振 动感应器，筒门安装了减振框，内部还安装了耐磨减振装置和高脚平衡支 架。该产品洗涤噪声约为 31dB，脱水噪声约为 39dB，烘干噪声约为 42dB。 空气洗洗衣机是利用臭氧为小件或者不能水洗的衣物除菌去味，而且洗衣 机还可以在臭氧发生工作后，利用热风将剩余臭氧转化为氧气，避免对环 境造成伤害。热泵洗衣机，除了节能，还有一大优点就是对衣物伤害小， 而且通过热泵烘干的衣物也比自然干燥的衣物更柔软。此外，热泵烘干采 用除湿后风干的方式，可减少衣物的皱纹，还可减少干燥不均的现象。超 声波洗衣机，机中装有超声波发生器。当超声波(频率在 20000Hz 以上)进 入水中以后，可使水中的微小气泡随着超声波的频率而缩胀，气泡在压缩 时破裂，产生很大的压力；在急速膨胀时产生部分真空，可将附着在衣物 上的污垢分解吸出，同时将衣物中的细菌杀灭。这种新颖的洗衣机有较高 的洗涤效果。

总之，从全自动洗衣机的发展可以总结为：人性化、节能化、智能 化、选择性好、可靠性高、寿命长、价格低等方面发展，具有广阔的市场 潜力和发展空间，机遇和挑战并存，伴随我国经济的快速发展，也将迎来 更大的繁荣。
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2.本课题的任务、重点内容、实现途径

1）本课题的任务要求 ①全自动洗衣机结构，工作原理和控制要求。 ②主要器件的选型。 ③绘制系统框图、控制原理图。给出典型电路设计和电动机的控制
及电路原理图。 ④设计主程序模块、水位控制、定时控制、转速控制等模块，实现
相应的功能，基本实现洗衣自动化。 ⑤系统的程序能够模拟运行。
2）本课题重点内容 ①洗衣机的结构：先查找有关全自动洗衣机的资料，对洗衣机的工
作原理和不同方式工作的洗衣机进行优缺点分析，对搅拌式洗衣机， 滚筒式洗衣机，波轮式洗衣机这三种主流工作方式的洗衣机进行比 较，根据对这些工作原理的比较，分析及选取合适的洗衣机结构。
②全自动洗衣机控制系统设计：选取西门子公司的 S7-200 的可编 程控制器 PLC，然后根据需要控制的物理量来计算输入输出点数，设置 输入输出点，查找相关的技术手册，对控制系统的各个部分进行设 计，包括进水排水，洗涤，脱水，报警装置中的水位控制，时间控 制，转速控制等模块，实现相应的功能。
③软件设计和编程方法：查找相关的技术资料，深入学习 S7-200 的可编程控制器的编程语言，选取梯形图的编程方式，对控制系统的 各个部分进行编程。
④变频器的选取：采用西门子 M440 变频器。M440 变频器具有默认 的工厂设置参数，它是众多简单的电动机控制系统选择的理想变频驱 动装置，由于 M440 变频器具有较为全面的控制功能，包括 U/F 控制、 二次方 U/F 控制、可编程多点设定 U/F 控制、磁通电流控制、无测速 矢量控制，且具有过电压保护，欠电压保护，过热保护，短路保护， 接地故障保护等，将变频器 M440 与 S7-200 可编程控制器结合运用到 全自动洗衣机会有节能省电的效果。 3）本课题实现途径
①全自动洗衣机的结构:主要有程序控制器、电动机、进水电磁 阀、排水电磁阀、水位检测计、启停开关及各种功能选择开关等组 成。工作原理:PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。按下 启动按钮时开始进水，水满(即水位到达高水位)时停止进水，2s 后开 始正转洗涤。正转洗涤 30s 后暂停，暂停 2s 后开始反转洗涤。反转洗 涤 30s 后暂停，暂停 2s 后，若正、反洗涤未满 5 次，则返回从正转

洗涤开始的动作; 若正、反洗涤满 5 次时，则开始排水。排水水位若 下降到低水位时，开始脱水并继续排水。脱水 30s 即完成一次从进水 到脱水的工作循环过程。若未完成 2 次大循环，则返回从进水开始的 全部动作，进行下一次大循环; 若完成了 2 次大循环，则进行洗完报 警。报警 3s 结束全部过程，自动停机。若按下停止按钮，可以手动排 水和手动脱水。
②主要器件选型：电机选择异步电动机，水位监测选择谐振式水位 计；对浑浊度进行检测时，选用红外光电传感器；对水温进行检测 时，选用热敏电阻。
③PLC 程序的编写：根据洗衣机的工作流程和设计要求选择可编程 控制器类型，确定 I/O 点数，对可编程控制器的 I/O 端口进行分配， 绘制外部接线图，绘制系统流程图，编写系统梯形图，再对编写的程 序进行调试和修改。
毕业设计(论文)开题报告 3.完成本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及
解决办法

1)工作条件 ①工具书 S7-200 可编程控制器等相关编程资料、书籍。 变频器 M440 的相关资料、书籍。 各个硬件的相关资料。 ②软件 S7-200 编程软件。 CAD 绘图软件。 ③硬件 计算机 S7-200 可编程控制器 西门子变频器 M440 相关硬件设备及元器件
2)解决办法 ①工具书可以通过学校图书馆和网上资源获得。 ②计算机和相关硬件设备由老师提供或购买。
3)参考文献 [1] 荣俊昌.全自动洗衣机原理与维修（第 2 版）.[J] 高等教育出版 社, 2012 [2] 刘祖其. 全自动洗衣机的 PLC 程序设计与研究 [J] 机电产品开发 与创新, 2010. [3] 廖兴展. 工业洗衣机的 PLC 控制 [J] 广西轻工业, 2010. [4] 杨洁霞. 运用 MCGS 组态构建全自动洗衣机 PLC 仿真实验教学的研 究 [J] 知识经济, 2010. [5] 潘月琴. 全自动洗衣机的维修. 北京科学技术出版社, 2004 [6] 张明金.基于 PLC 的全自动洗衣机控制系统的设计.徐州工业技术 学院 [7] 赵迎春.基于 PLC 的全自动洗衣机变频调速控制系统.. [8]张方方.全自动洗衣机的模糊控制分析.重庆理工大学远程测试与控 制技术研究所 [9]刘海.全自动洗衣机的 PLC 程序设计与研究..
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指导教师意见：（对本课题的深度、广度及工作量的意见、对设计结 果的预测，并明确是否可以开题）

指导教师（签字） 年月日
系审查意见：
系主任（签字） 年月日