全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計

1、*新年快樂目錄1系統(tǒng)概述 12系統(tǒng)設計方案12.1總體方案的確定 -22.1.1設計方案22.2方案設計的基本理論依據(jù) 22.2.1控制系統(tǒng)的比較23系統(tǒng)硬件設計23.1全自動洗衣機工作原理 23.2全自動洗衣機基本結(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電動機的選則 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 軟件設計 84.1主流程 94.2梯形圖105 系統(tǒng)調(diào)試 11設計心得 11參考文獻 12*一系統(tǒng)概述洗衣機是人們必要的日常生活用品，它給我們的生活帶來了極大便利

2、，隨 著技術(shù)的不斷進步，全自動洗衣機更為人們所喜愛。 在全自動洗衣機中，洗衣機 洗滌。脫水程序是由單片機為中心控制系統(tǒng)工作的.在設計系統(tǒng)硬件時，要多種 電路保護裝置，電壓保護，過載保護，過熱保護以及欠壓保護等等；這樣會增加 硬件的復雜性，隱含較高的故障率；無形的增加的維修成本費用.在工業(yè)控制系 統(tǒng)中廣泛運用的PLC能克服單片機的缺點，它是整體統(tǒng)的可靠性.另外它的編程語言也相對簡單可編程控制功能強大，可靠性高，應用面廣，使用方便，在 現(xiàn)代自動控制領(lǐng)域應用極其廣泛.采用PLC控制系統(tǒng)，大大提高了工作效率和適應工作環(huán)境的能力。本設計為全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計，以操作簡單、使用可靠、維護修理方便作為主

3、要設計方向，使之更加節(jié)能，功能更加全面，利用可 編程控制器PLC控制各項操作，實現(xiàn)注水、泡浸、洗滌、漂洗、脫水的過程。 其設計要求如下：(1) 按下啟動按鈕及水位選擇開關(guān)，注水直到高(中、 低)水位，關(guān)水(2) 2s后開始洗滌(3) 洗滌時，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后開始排水，排空后脫水30s(5) 開始清洗，重復(2)(5)，清洗兩遍(6) 清洗完成，報警3s并自動停機(7) 若按下停車按扭，可手動排水(不脫水)和手動脫水(不計數(shù))二系統(tǒng)設計方案2.1總體設計方案的確定2.1.1設計方案采用PLC控制全自動洗衣機，它具有可靠性高，操作簡單等

4、很多優(yōu)點，可以 克服單片機指令系統(tǒng)相對復雜、編寫程序復雜、需要多種電路保護裝置等缺點。 PLC是一個整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路的功能，硬件和編 程也相對簡單。*2.2方案設計的基本理論依據(jù)2.2.1控制系統(tǒng)的比較1、PLC系統(tǒng)的特點PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它具有可靠性高的特點，能夠在各種不同 的工作環(huán)境中正常工作，對工作環(huán)境要求比較低，抗干擾性比較強；編程簡單， PLC控制系統(tǒng)采用了獨特的，多種編程語言， 如指令表、梯形圖、邏輯功能圖等 等，程序簡潔，能滿足不同的人的編程需求；使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入 /輸出信號的數(shù)量，

5、形式，驅(qū)動能 力等都可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換。2、單片機系統(tǒng)的特點單片機對環(huán)境的適應能力較低，可靠性差，單片機采用匯編語言或者C語言使得變成比較復雜，難以學習，功能單一，只具有使用中所需要的功能。三系統(tǒng)硬件設計3.1全自動洗衣機工作原理全自動洗衣機是通過水位開關(guān)與電磁進水閥配合來控制進水、排水以及電機的通斷：從而實現(xiàn)自動控制的。電磁進水閥起著通、斷水源的作用。當電磁線圈 斷電時，移動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。當電磁線圈通電后，移動鐵芯在磁力 作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于

6、是膜片上方的水通過中心 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，膜片上方壓強迅速減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，水流導通。水位開關(guān)實際上是一個壓力開關(guān)。 氣室的入口與洗衣桶中的貯氣室相聯(lián)接。 當水 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 閉的空氣壓強亦增大，水位開關(guān)中的波紋膜片2受壓而脹起，推動頂桿3運動而 使觸點4改變，從而實現(xiàn)自動通斷。洗衣機的洗滌過程主要是在機械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機械作用和洗滌劑的潤 濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實現(xiàn)洗凈的目的。智能型模糊控制的全自動洗衣機還可以自動判斷水溫、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。 當洗衣桶內(nèi)衣物的多 少和質(zhì)地不同，而注入水使其達到相同的水位時， 其總重量是不同的。利用這一 點，通過對洗衣電動機低速轉(zhuǎn)動后的慣性測量，可以判斷衣質(zhì)和衣量。脫水時采用壓電傳感器。當脫水桶高度旋轉(zhuǎn)時，從脫水桶噴射出來的水作用 于壓電傳感器上，根據(jù)這個壓力變化，自動停止脫水運轉(zhuǎn) 。3.2全自動洗衣機基本結(jié)構(gòu)圖以最常見的波輪式全自動洗衣機為例，洗衣機的洗衣桶（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全自動洗衣機

8、外觀圖咼戰(zhàn)血耳若iiici j 抽胡按昭丄 停止協(xié)tn圖2全自動洗衣機示意圖3.3系統(tǒng)原理方框圖：如圖3所示PLC1電機進水 或洗滌工 1作各種水位監(jiān)一 測傳感器指示燈各種開關(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、隔離開關(guān) QS、熔斷器FU1、接觸器KM1、KM2、熱繼電器FR和三相異步電動機M共同構(gòu)成，接觸器線圈得電后控制主觸點的接 通，實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)。熔斷器和熱繼電器分別起到短路保護和過載保護功能。3.5 I/O分配：如下表1所示表1： I/O分配輸入輸出X1啟動按鈕SB1Y1進水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Y6土巨叭 報警器X7高水位監(jiān)測X10中水位監(jiān)測X11低水位監(jiān)測X12手動排水3.6 I/O接線圖：如下圖5所示 EB1啟動髙水惶 中水位 社水也XIY1X3X4Y2X5¥3XTX10Y5XII¥6COMCOM220¥I/O接線圖3.7元器件選型3.7.1電動機的選擇本次設計根據(jù)實際生活情況進行，全自動洗衣機用的電容式電機是正、反兩 個方向工作的，根據(jù)家庭電源的情況選擇單相電容式異步電動機，由于全自動洗衣機的脫水桶直徑較大，這一偏心要考慮，計算時應以洗滌物可能產(chǎn)生最大偏心 為計算依據(jù)。脫水時電機功

10、率比洗滌時要大，在確定電機功率時應以脫水時消耗 的功率為依據(jù)，也就是說脫水時電機功率就是該洗衣機所確定的電機額定功率。 可選擇如圖6、表格2所示規(guī)格電動機：表格2電動機規(guī)格品牌型號電壓（V）頻率（HZ）功率（W）轉(zhuǎn)速（rad/mi n）科圣YS104-180220501801350圖6電動機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的額定電流、額定電壓、線圈電壓等, 主觸點額定電流In，Pn為被控制電機額定功率，K為比例系數(shù)，一般取1.4, Un為被控制電動機的額 定線電壓，交流接觸器主觸點額定電壓一般按高于電路額定電壓來確定，所以， 可取K=1，人

11、"-Q.82A“1x220220V，額定電流6A。MTS102半導體溫度檢測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：水溫檢測可用熱敏電阻或 器。洗衣機水溫一般為4 C40在該溫度范圍內(nèi) 水溫檢測常選用它。2、水位傳感器的選擇：對于PLC控制的洗衣機，要求水位的檢測必須是連續(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，將被測物 體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長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 高低通過導管轉(zhuǎn)換成一個測試內(nèi)腔氣體變化的壓力，驅(qū)動內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動，帶動

12、隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動，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洗衣機的人機接口中有按鈕， 可選擇施奈德低壓凸頭按鈕, 燈，供電電壓為直流24V。按鈕型號如下表3所示表3按鈕型號按鈕類別型號備注啟動按鈕XB2-BW13B1C綠燈常開停止按鈕XB2-BW14B2C

13、紅燈常閉高水位按鈕XB2-BW14B1C紅燈常開中水位按鈕XB2-BW16B1C黃燈常開低水位按鈕XB2-BW15B1C黃燈常開排水按鈕XB2-BW15B1C黃燈常開四軟件設計 4.1主流程全自動洗衣機PLC控制程序流程圖如下圖8所示:按下啟動按鈕時開始進水，水滿（即水位到達高水位）時停止進水，2s后開始 正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌30s后暫停，暫停2s后開始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌 30s后暫 停，暫停2s后，若正、反洗滌未滿5次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開始的動作；若正、 反洗滌滿5次時，則開始排水。排水水位若下降到低水位時，開始脫水并繼續(xù) 排水。脫水30s即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完成2次大循

14、環(huán)，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán)；若完成了 2次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警3s結(jié)束全部過程，自動停機。若按下停止按鈕，可以手 動排水和手動脫水。4.2梯形圖基于PLC的全自動洗衣機梯形圖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，然后進行調(diào)試。按下X1按鈕時，繼電器線圈Y0得電，此時電動機主軸電機正轉(zhuǎn)；按下X4按鈕時，繼電器線圈丫5得電，冷卻泵電機啟動；按下左動力頭原位限位開關(guān) X3時，繼電器線圈丫3得電，左動力頭快進；碰 到左動力頭工進限位開關(guān)X1，繼電器線圈丫2得電，丫3失電，左動力頭工進；

15、 碰到左動力頭限位開關(guān)X3，繼電器線圈丫4得電，丫2失電，左動力頭快退，循 環(huán)進行工作。當按下停止按鈕X2時，所有電機停止工作。右動力頭的調(diào)試過程與左動力頭的調(diào)試過程一樣 。設計心得這次PLC課程設計，讓我們把理論和實踐結(jié)合在了一起， 更重要的是，我們 對自己所學的知識有了更加深入的認識。 而且，從中學到了許多關(guān)于實際設計中 應該注意的東西。進一步了解到洗衣機的工作原理，更加清楚的了解了PLC控制系統(tǒng)的性能，期間也遇到很多問題，真正感受到了實踐操作的重要性， 通過上 網(wǎng)查資料，與同學探討，使問題才得以解決，讓我更加明白了，學習是一個不斷 積累，理論與實踐相結(jié)合的綜合過程，思考能力對我們尤為重要，要注重自己的 思考與動手能力，經(jīng)過這么長時間的努力，付出就