全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、*新年快樂(lè)目錄1系統(tǒng)概述 12系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案12.1總體方案的確定 -22.1.1設(shè)計(jì)方案22.2方案設(shè)計(jì)的基本理論依據(jù) 22.2.1控制系統(tǒng)的比較23系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)23.1全自動(dòng)洗衣機(jī)工作原理 23.2全自動(dòng)洗衣機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖 33.3系統(tǒng)原理方框圖 43.4主電路 43.5 I/O 分配 53.6 I/O接線圖 63.7元器件選型 63.7.1電動(dòng)機(jī)的選則 73.7.2接觸器的選擇 73.7.3傳感器的選擇 73.7.4按鈕的選擇84 軟件設(shè)計(jì) 84.1主流程 94.2梯形圖105 系統(tǒng)調(diào)試 11設(shè)計(jì)心得 11參考文獻(xiàn) 12*一系統(tǒng)概述洗衣機(jī)是人們必要的日常生活用品，它給我們的生活帶來(lái)了極大便利

2、，隨 著技術(shù)的不斷進(jìn)步，全自動(dòng)洗衣機(jī)更為人們所喜愛(ài)。 在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，洗衣機(jī) 洗滌。脫水程序是由單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的.在設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件時(shí)，要多種 電路保護(hù)裝置，電壓保護(hù)，過(guò)載保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)以及欠壓保護(hù)等等；這樣會(huì)增加 硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率；無(wú)形的增加的維修成本費(fèi)用.在工業(yè)控制系 統(tǒng)中廣泛運(yùn)用的PLC能克服單片機(jī)的缺點(diǎn)，它是整體統(tǒng)的可靠性.另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單可編程控制功能強(qiáng)大，可靠性高，應(yīng)用面廣，使用方便，在 現(xiàn)代自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛.采用PLC控制系統(tǒng)，大大提高了工作效率和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。本設(shè)計(jì)為全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以操作簡(jiǎn)單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主

3、要設(shè)計(jì)方向，使之更加節(jié)能，功能更加全面，利用可 編程控制器PLC控制各項(xiàng)操作，實(shí)現(xiàn)注水、泡浸、洗滌、漂洗、脫水的過(guò)程。 其設(shè)計(jì)要求如下：(1) 按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開(kāi)關(guān)，注水直到高(中、 低)水位，關(guān)水(2) 2s后開(kāi)始洗滌(3) 洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30s,停2s，然后反轉(zhuǎn)30s,停2s(4) 如此循環(huán)5次，總共320s后開(kāi)始排水，排空后脫水30s(5) 開(kāi)始清洗，重復(fù)(2)(5)，清洗兩遍(6) 清洗完成，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)(7) 若按下停車(chē)按扭，可手動(dòng)排水(不脫水)和手動(dòng)脫水(不計(jì)數(shù))二系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1總體設(shè)計(jì)方案的確定2.1.1設(shè)計(jì)方案采用PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)，它具有可靠性高，操作簡(jiǎn)單等

4、很多優(yōu)點(diǎn)，可以 克服單片機(jī)指令系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、編寫(xiě)程序復(fù)雜、需要多種電路保護(hù)裝置等缺點(diǎn)。 PLC是一個(gè)整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路的功能，硬件和編 程也相對(duì)簡(jiǎn)單。*2.2方案設(shè)計(jì)的基本理論依據(jù)2.2.1控制系統(tǒng)的比較1、PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它具有可靠性高的特點(diǎn)，能夠在各種不同 的工作環(huán)境中正常工作，對(duì)工作環(huán)境要求比較低，抗干擾性比較強(qiáng)；編程簡(jiǎn)單， PLC控制系統(tǒng)采用了獨(dú)特的，多種編程語(yǔ)言， 如指令表、梯形圖、邏輯功能圖等 等，程序簡(jiǎn)潔，能滿(mǎn)足不同的人的編程需求；使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入 /輸出信號(hào)的數(shù)量，

5、形式，驅(qū)動(dòng)能 力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換。2、單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)單片機(jī)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差，單片機(jī)采用匯編語(yǔ)言或者C語(yǔ)言使得變成比較復(fù)雜，難以學(xué)習(xí)，功能單一，只具有使用中所需要的功能。三系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1全自動(dòng)洗衣機(jī)工作原理全自動(dòng)洗衣機(jī)是通過(guò)水位開(kāi)關(guān)與電磁進(jìn)水閥配合來(lái)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(mén)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(kāi)膜片，并使膜片的中心小孔打開(kāi)，于

6、是膜片上方的水通過(guò)中心 小孔流入洗衣桶內(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(mén)開(kāi)啟，水流導(dǎo)通。水位開(kāi)關(guān)實(shí)際上是一個(gè)壓力開(kāi)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(kāi)關(guān)中的波紋膜片2受壓而脹起，推動(dòng)頂桿3運(yùn)動(dòng)而 使觸點(diǎn)4改變，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通斷。洗衣機(jī)的洗滌過(guò)程主要是在機(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(lái)實(shí)現(xiàn)洗凈的目的。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

7、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(guò)對(duì)洗衣電動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)后的慣性測(cè)量，可以判斷衣質(zhì)和衣量。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(lái)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) 。3.2全自動(dòng)洗衣機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖以最常見(jiàn)的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi) 桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水） 用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。其外觀圖和示意圖分別如圖1、圖2所示：圖1全自動(dòng)洗衣機(jī)

8、外觀圖咼戰(zhàn)血耳若iiici j 抽胡按昭丄 停止協(xié)tn圖2全自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖3.3系統(tǒng)原理方框圖：如圖3所示PLC1電機(jī)進(jìn)水 或洗滌工 1作各種水位監(jiān)一 測(cè)傳感器指示燈各種開(kāi)關(guān)量一"*圖3系統(tǒng)原理方框圖3.4主電路PLC控制主電路圖如下圖4所示:此主電路由三相電源、隔離開(kāi)關(guān) QS、熔斷器FU1、接觸器KM1、KM2、熱繼電器FR和三相異步電動(dòng)機(jī)M共同構(gòu)成，接觸器線圈得電后控制主觸點(diǎn)的接 通，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。熔斷器和熱繼電器分別起到短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)功能。3.5 I/O分配：如下表1所示表1： I/O分配輸入輸出X1啟動(dòng)按鈕SB1Y1進(jìn)水X2停止按鈕SB2Y2正轉(zhuǎn)洗滌X3高水位扌曰示

9、Y3反轉(zhuǎn)洗滌X4中水位指示Y4排水X5低水位控制Y5脫水X6排空檢測(cè)Y6土巨叭 報(bào)警器X7高水位監(jiān)測(cè)X10中水位監(jiān)測(cè)X11低水位監(jiān)測(cè)X12手動(dòng)排水3.6 I/O接線圖：如下圖5所示 EB1啟動(dòng)髙水惶 中水位 社水也XIY1X3X4Y2X5¥3XTX10Y5XII¥6COMCOM220¥I/O接線圖3.7元器件選型3.7.1電動(dòng)機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際生活情況進(jìn)行，全自動(dòng)洗衣機(jī)用的電容式電機(jī)是正、反兩 個(gè)方向工作的，根據(jù)家庭電源的情況選擇單相電容式異步電動(dòng)機(jī)，由于全自動(dòng)洗衣機(jī)的脫水桶直徑較大，這一偏心要考慮，計(jì)算時(shí)應(yīng)以洗滌物可能產(chǎn)生最大偏心 為計(jì)算依據(jù)。脫水時(shí)電機(jī)功

10、率比洗滌時(shí)要大，在確定電機(jī)功率時(shí)應(yīng)以脫水時(shí)消耗 的功率為依據(jù)，也就是說(shuō)脫水時(shí)電機(jī)功率就是該洗衣機(jī)所確定的電機(jī)額定功率。 可選擇如圖6、表格2所示規(guī)格電動(dòng)機(jī)：表格2電動(dòng)機(jī)規(guī)格品牌型號(hào)電壓（V）頻率（HZ）功率（W）轉(zhuǎn)速（rad/mi n）科圣YS104-180220501801350圖6電動(dòng)機(jī)3.7.2接觸器的選擇交流接觸器如圖7所示圖7 接觸器交流接觸器的選擇主要考慮到主觸點(diǎn)的額定電流、額定電壓、線圈電壓等, 主觸點(diǎn)額定電流In，Pn為被控制電機(jī)額定功率，K為比例系數(shù)，一般取1.4, Un為被控制電動(dòng)機(jī)的額 定線電壓，交流接觸器主觸點(diǎn)額定電壓一般按高于電路額定電壓來(lái)確定，所以， 可取K=1，人

11、"-Q.82A“1x220220V，額定電流6A。MTS102半導(dǎo)體溫度檢測(cè)MTS102線性好，溫度敏感,可選施奈德LC1-D0610M5C型交流接觸器，額定電壓3.7.3傳感器的選擇1、水溫傳感器的選擇：水溫檢測(cè)可用熱敏電阻或 器。洗衣機(jī)水溫一般為4 C40在該溫度范圍內(nèi) 水溫檢測(cè)常選用它。2、水位傳感器的選擇：對(duì)于PLC控制的洗衣機(jī)，要求水位的檢測(cè)必須是連續(xù)的，諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路 LC作為傳感器的敏感元件，將被測(cè)物 體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)C參數(shù)的變化，最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是將水位的 高低通過(guò)導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測(cè)試內(nèi)腔氣體變化的壓力，驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動(dòng)，帶動(dòng)

12、隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動(dòng)，從而線圈電感發(fā)生變化。由此引起諧振 電路的固有頻率隨水位變化。故常采用諧振式水位傳感器。3、 渾濁度傳感器的選擇：渾濁度傳感器主要采用紅外光電傳感器。由紅外 發(fā)射管發(fā)出一定強(qiáng)度的紅外光，紅外接收管在溶液的另一側(cè)接收紅外線。紅外線在溶液中透光性的大小就決定接收方產(chǎn)生光電電流的大小，光電流經(jīng)整形放大和 數(shù)據(jù)處理后，就可以判斷出水的渾濁程度。3.7.4按鈕的選擇帶有指示全自動(dòng)洗衣機(jī)的人機(jī)接口中有按鈕， 可選擇施奈德低壓凸頭按鈕, 燈，供電電壓為直流24V。按鈕型號(hào)如下表3所示表3按鈕型號(hào)按鈕類(lèi)別型號(hào)備注啟動(dòng)按鈕XB2-BW13B1C綠燈常開(kāi)停止按鈕XB2-BW14B2C

13、紅燈常閉高水位按鈕XB2-BW14B1C紅燈常開(kāi)中水位按鈕XB2-BW16B1C黃燈常開(kāi)低水位按鈕XB2-BW15B1C黃燈常開(kāi)排水按鈕XB2-BW15B1C黃燈常開(kāi)四軟件設(shè)計(jì) 4.1主流程全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制程序流程圖如下圖8所示:按下啟動(dòng)按鈕時(shí)開(kāi)始進(jìn)水，水滿(mǎn)（即水位到達(dá)高水位）時(shí)停止進(jìn)水，2s后開(kāi)始 正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌30s后暫停，暫停2s后開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌 30s后暫 停，暫停2s后，若正、反洗滌未滿(mǎn)5次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開(kāi)始的動(dòng)作；若正、 反洗滌滿(mǎn)5次時(shí)，則開(kāi)始排水。排水水位若下降到低水位時(shí)，開(kāi)始脫水并繼續(xù) 排水。脫水30s即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過(guò)程。若未完成2次大循

14、環(huán)，則返回從進(jìn)水開(kāi)始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了 2次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警3s結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。若按下停止按鈕，可以手 動(dòng)排水和手動(dòng)脫水。4.2梯形圖基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)梯形圖TO:初肌T5 “f5 系統(tǒng)調(diào)試將梯形圖輸入三菱編程仿真GX-developer中，然后將程序?qū)懭隖X-2N可編程 控制器中，然后進(jìn)行調(diào)試。按下X1按鈕時(shí)，繼電器線圈Y0得電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)；按下X4按鈕時(shí)，繼電器線圈丫5得電，冷卻泵電機(jī)啟動(dòng)；按下左動(dòng)力頭原位限位開(kāi)關(guān) X3時(shí)，繼電器線圈丫3得電，左動(dòng)力頭快進(jìn)；碰 到左動(dòng)力頭工進(jìn)限位開(kāi)關(guān)X1，繼電器線圈丫2得電，丫3失電，左動(dòng)力頭工進(jìn)；

15、 碰到左動(dòng)力頭限位開(kāi)關(guān)X3，繼電器線圈丫4得電，丫2失電，左動(dòng)力頭快退，循 環(huán)進(jìn)行工作。當(dāng)按下停止按鈕X2時(shí)，所有電機(jī)停止工作。右動(dòng)力頭的調(diào)試過(guò)程與左動(dòng)力頭的調(diào)試過(guò)程一樣 。設(shè)計(jì)心得這次PLC課程設(shè)計(jì)，讓我們把理論和實(shí)踐結(jié)合在了一起， 更重要的是，我們 對(duì)自己所學(xué)的知識(shí)有了更加深入的認(rèn)識(shí)。 而且，從中學(xué)到了許多關(guān)于實(shí)際設(shè)計(jì)中 應(yīng)該注意的東西。進(jìn)一步了解到洗衣機(jī)的工作原理，更加清楚的了解了PLC控制系統(tǒng)的性能，期間也遇到很多問(wèn)題，真正感受到了實(shí)踐操作的重要性， 通過(guò)上 網(wǎng)查資料，與同學(xué)探討，使問(wèn)題才得以解決，讓我更加明白了，學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷 積累，理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合過(guò)程，思考能力對(duì)我們尤為重要，要注重自己的 思考與動(dòng)手能力，經(jīng)過(guò)這么長(zhǎng)時(shí)間的努力，付出就