全自動(dòng)洗衣機(jī)

1、可編程序控制器課程設(shè)計(jì) 題目： 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械1022 學(xué)生姓名： 卞郡 學(xué) 號(hào)： 1030116222 指導(dǎo)教師： 蔣全勝 蘇州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院2013年11月 目 錄目 錄I第一章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)2第二章 總體方案分析42.1 分析控制要求42.2 選擇PLC型號(hào)42.3 分配I/O點(diǎn)6第三章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.1 輸入/輸出電路設(shè)計(jì)(參照P125頁圖4-13)83.2 控制程序設(shè)計(jì)83.2.1 梯形圖設(shè)計(jì)83.2.2 指令表123.3 控制程序分析15第四章 課程設(shè)計(jì)小結(jié)16參 考 文 獻(xiàn)1716第一章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)洗衣機(jī)的洗滌過程主

2、要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤(rùn)濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實(shí)現(xiàn)洗凈的目的。首先充滿于波輪葉片間的洗滌液，在離心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。這樣，在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉(zhuǎn)，吸入中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。其次，當(dāng)衣物被放進(jìn)洗滌液之后，由于慣性作用運(yùn)動(dòng)緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，水流與衣物便發(fā)生相對(duì)摩擦，這種水流沖

3、刷力同樣有助于污垢離開衣物。再次由于洗衣涌形狀的不規(guī)則，當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后，其速度和方向都發(fā)生了改變，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做無規(guī)則地運(yùn)動(dòng)并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長(zhǎng)，衣物相互相摩擦，增大了洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性。全自動(dòng)洗衣機(jī)是通過水位開關(guān)與電磁進(jìn)水閥配合來控制進(jìn)水、排水以及電機(jī)的通斷，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。電磁進(jìn)水閥起著通、斷水源的作用。當(dāng)電磁線圈斷電時(shí)，移動(dòng)鐵芯在重力和彈簧力的作用下，緊緊頂在橡膠膜片上，并將膜片的中心小孔堵塞，這樣閥門關(guān)閉，水流不通。當(dāng)電磁線圈通電后，移動(dòng)鐵芯在磁力作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小

4、孔流入洗衣桶內(nèi)。由于中心小孔的流通能力大于膜片兩側(cè)小孔的流通能力，膜片上方壓強(qiáng)迅速減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，水流導(dǎo)通。水位開關(guān)實(shí)際上是一個(gè)壓力開關(guān)。氣室的入口與洗衣桶中的貯氣室相聯(lián)接。當(dāng)水注入洗衣桶后，貯氣室口很快被封閉，隨水位上升，貯氣室的水位也上升，被封閉的空氣壓強(qiáng)亦增大，水位開關(guān)中的波紋膜片受壓而脹起，推動(dòng)頂桿運(yùn)動(dòng)而使觸點(diǎn)改變，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通斷。智能型模糊控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)還可以自動(dòng)判斷水溫、水位、衣質(zhì)衣量、衣物的臟污情況，決定投放適量的洗滌劑和最佳的洗滌程序。當(dāng)洗衣桶內(nèi)衣物的多少和質(zhì)地不同，而注入水使其達(dá)到相同的水位時(shí)，其總重量是不同的。利用這一點(diǎn)，通過對(duì)洗衣電動(dòng)機(jī)低

5、速轉(zhuǎn)動(dòng)后的慣性測(cè)量，可以判斷衣質(zhì)和衣量。方法是：在洗衣桶內(nèi)注入一定量水后使電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，平穩(wěn)后快速斷電，洗衣桶在慣性作用下帶動(dòng)電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，電機(jī)繞組產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，對(duì)其半波整流并放大整形后獲得一矩形脈沖系列。通過分析脈沖個(gè)數(shù)和脈沖寬度。就能得到衣質(zhì)衣量情況。 衣物的臟污程度是通過水的透明度來判斷的。在洗衣桶的排水口處加一紅外光電傳感器，使紅外光通過水而進(jìn)入另一側(cè)的接收管。若水的透明度低，接收管獲得的光能小，說明衣物較臟。 脫水時(shí)采用壓電傳感器。當(dāng)脫水桶高度旋轉(zhuǎn)時(shí)，從脫水桶噴射出來的水作用于壓電傳感器上，根據(jù)這個(gè)壓力變化，自動(dòng)停止脫水運(yùn)轉(zhuǎn)。第二章 總體方案分析2.1分析控制要求 PLC投入運(yùn)

6、行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。（1） 按下啟動(dòng)按扭及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn)水，水滿（即水位到達(dá)高低）時(shí)停止進(jìn)水。（2）2秒后開始洗滌。（3）洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)15秒后暫停，暫停3秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌15秒后暫停，暫停3秒。（4） 如此循環(huán)3次后開始排水，排空后（水位下降到低位）開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10秒即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。（5） 若未完成3次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。（6）報(bào)警10秒結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。（7） 此外按排水按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停車按扭可停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。2.2選擇PLC型號(hào)2.

7、2.1 控制功能1.邏輯控制功能邏輯控制功能是PLC最基本功能之一,是PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，可取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機(jī)控制、多機(jī)群控和自動(dòng)生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應(yīng)用實(shí)例。2.定時(shí)控制功能定時(shí)控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。定時(shí)器的設(shè)定值(定時(shí)時(shí)間)可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)動(dòng)過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。同時(shí)PLC還提供了高精度的時(shí)鐘脈沖，用于準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制。 3.計(jì)數(shù)控制功能計(jì)數(shù)控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC為用戶提供許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)

8、狀態(tài)信號(hào)(計(jì)數(shù)值到)，利用該狀態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。 計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改。2.2.2 I/O模塊及點(diǎn)數(shù)輸入/輸出接口通常也稱I / O 單元或I / O 模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接通道。PLC輸入接口-用戶設(shè)備需輸入PLC的各種控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)以及其它一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量(要通過模數(shù)變換進(jìn)入機(jī)內(nèi))等，通過輸入接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理單元能夠接收和處理的信號(hào)，用這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。PLC輸出接口-路將中央處理單元送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電

9、信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、電機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。I / O 接口的作用：電平轉(zhuǎn)換功能：由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。I / O 接口的類型：開關(guān)量輸入/輸出接口模擬量輸入/輸出接口輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)：PLC的I/O點(diǎn)數(shù)是指PLC的I/O接口所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)的總和。本次設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)需要8個(gè)輸入點(diǎn)，11個(gè)輸出點(diǎn)。2.2.3 PLC輸出類型選擇PLC的輸出類型有繼電器和晶體管兩種類型，兩者的工作參數(shù)差別較大，1繼電器和晶體管輸出工作原理繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路

10、）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中。電磁式繼電器是一種機(jī)電元件，通過機(jī)械動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)的通斷，是有觸點(diǎn)元件。晶體管是一種電子元件，它是通過基極電流來控制集電極與發(fā)射極的導(dǎo)通。它是無觸點(diǎn)元件。 2繼電器與晶體管輸出的主要差別 由于繼電器與晶體管工作原理的不同，導(dǎo)致了兩者的工作參數(shù)存在了較大的差異。（1）驅(qū)動(dòng)負(fù)載不同 繼電器型可接交流220V或直流24V負(fù)載，沒有極性要求；晶體管型只能接直流24V負(fù)載，有極性要求。繼電器的負(fù)載電流比較大可以達(dá)到2A，晶體管負(fù)載電流為0.2-0.3A。同時(shí)與負(fù)載類型有關(guān)。（2）響應(yīng)時(shí)間不同繼電器響應(yīng)時(shí)間比較慢（約10ms-20ms），晶體管響應(yīng)

11、時(shí)間比較快，約0.2ms-0.5ms，Y0、Y1甚至可以達(dá)到10 us。（3）使用壽命不同繼電器由于是機(jī)械元件受到動(dòng)作次數(shù)的壽命限制，且與負(fù)載容量有關(guān)，隨著負(fù)載容量的增加，觸點(diǎn)壽命幾乎按級(jí)數(shù)減少。晶體管是電子原件只有老化，沒有使用壽命限制。3繼電器與晶體管輸出選型原則繼電器型輸出驅(qū)動(dòng)電流大，響應(yīng)慢，有機(jī)械壽命，適用于驅(qū)動(dòng)中間繼電器、接觸器的線圈、指示燈等動(dòng)作頻率不高的場(chǎng)合。晶體管輸出驅(qū)動(dòng)電流小，頻率高，壽命長(zhǎng)，適用于控制伺服控制器、固態(tài)繼電器等要求頻率高、壽命長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合。在高頻應(yīng)用場(chǎng)合，如果同時(shí)需要驅(qū)動(dòng)大負(fù)載，可以加其他設(shè)備（如中間繼電器，固態(tài)繼電器等）方式驅(qū)動(dòng)。綜上所述：全自動(dòng)洗

12、衣機(jī)控制采用三菱公司的FX2N系列整體式PLC。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，故選擇PLC的型號(hào)為FX2N-32MR001，如圖2所示。2.3分配I/O點(diǎn)類別元件端子符號(hào)功能作用輸入SB0X0啟動(dòng)按鈕SB1X1停止按鈕SB2X2排水按鈕SB3X3高水位開關(guān)SB4X4低水位開關(guān)SB5X5調(diào)節(jié)水位開關(guān)SB6X6中水位開關(guān)SB7X7少水位開關(guān)輸出KM6、LED1Y0進(jìn)水口KM1Y1洗滌正轉(zhuǎn)KM2Y2洗滌反轉(zhuǎn)KM7、LED2Y3排水口KM8、LED3Y4內(nèi)同離合器KM1Y5內(nèi)筒正轉(zhuǎn)BELLY6報(bào)警LED4Y7啟動(dòng)指示燈KM3、LED5Y10高水位傳感器開關(guān)KM4、LED6Y11中水位傳感器開關(guān)KM5、LED7Y12低

13、水位傳感器開關(guān)第三章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1輸入/輸出電路設(shè)計(jì)3.2控制程序設(shè)計(jì)3.2.1梯形圖設(shè)計(jì)3.2.2指令表3.3控制程序分析 1、調(diào)節(jié)水位程序段啟動(dòng)洗衣機(jī)時(shí)第一步是調(diào)節(jié)水位，該洗衣機(jī)有三個(gè)水位，分別為“少”、“中”、“高”，本程序段將水位默認(rèn)設(shè)為中水位，可以通過按按鈕X005來調(diào)節(jié)水位，順序?yàn)椋篩010、Y011、Y012（即：中、高、少），依次循環(huán)。2、啟動(dòng)、手動(dòng)停止、手動(dòng)排水程序段X000表示啟動(dòng)洗衣機(jī)，Y007是啟動(dòng)運(yùn)行指示燈，Y000是進(jìn)水電磁閥。但按下按鈕X000后，Y007和Y000通電，運(yùn)行指示燈亮起，進(jìn)水電磁閥開啟進(jìn)水。按下按鈕X001起到手動(dòng)停止運(yùn)行功能。按下按鈕

14、X002起到手動(dòng)排水功能。3、到達(dá)指定水位開始運(yùn)行程序段X003、X007、X006分別為指定高度水位的傳感器輸入信號(hào)，T0為當(dāng)水位到達(dá)指定水位是暫停2S時(shí)間。4、小循環(huán)洗衣程序段暫停2S之后，Y001開始運(yùn)行（即洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)洗滌）15S，T2為正轉(zhuǎn)洗滌15S后暫停3S，Y002開始運(yùn)行（即洗衣機(jī)反轉(zhuǎn)洗滌）15S，T4為反轉(zhuǎn)洗滌15S后暫停3S，再跳到Y(jié)001正轉(zhuǎn)洗滌，以此循環(huán)3次后（即C0為3），Y003導(dǎo)通開始排水。5、正轉(zhuǎn)脫水和大循環(huán)程序段當(dāng)排水時(shí)水位到達(dá)低水位X004感應(yīng)，使離合器Y004導(dǎo)通，離合器合上，Y005導(dǎo)通開始正轉(zhuǎn)脫水，時(shí)間10S后，脫水結(jié)束，這時(shí)T5為10S，復(fù)位C0、Y0

15、00到Y(jié)005，指令跳到“啟動(dòng)、手動(dòng)停止、手動(dòng)排水程序段”開始新的洗滌，直到C1為3時(shí)，大循環(huán)3次結(jié)束。6、洗滌結(jié)束報(bào)警程序段Y006為報(bào)警T6為10S報(bào)警時(shí)間，10S報(bào)警結(jié)束后，復(fù)位C1、Y007，整個(gè)洗滌過程結(jié)束。第4章 課程設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此