洗衣機(jī)PLC自動(dòng)控制畢業(yè)設(shè)計(jì)_說明

1、 . . . 鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目：基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作 者：杭猛 學(xué) 號(hào)： 441108106系 ： 自動(dòng)控制系 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí)： 08電氣自動(dòng)化301班 指導(dǎo)者： 翊 工程師 (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評(píng)閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2011 年 6 月 目錄摘要. 3第一章 緒論511 課題研究的意義512 本課題的主要研究工作513 本章小結(jié)5第二章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理62.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)與結(jié)構(gòu).62.2本章小結(jié). 11第三章 PLC的基本知識(shí) .123.1PLC的定義.123.2PLC的特點(diǎn).123.3PLC的構(gòu)成

2、.133.4 三菱FX2N硬件知識(shí).143.5 本章小結(jié).18第四章PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)194.1實(shí)物示意圖與動(dòng)作流程.194.2PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案.204.3全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求.234.4全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置244.5全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試.264.6全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC程序284.7本章小結(jié)33第五章GX與GT軟件簡(jiǎn)介與結(jié)合仿真345.1 GT軟件介紹 345.2仿真結(jié)果 34總結(jié)與展望 38致 39參考文獻(xiàn)40摘 要中文摘要：該畢業(yè)設(shè)計(jì)介紹了可編程序控制器（PLC）和PLC控制系統(tǒng)的基本知識(shí)，包括PLC的定義、特點(diǎn)、分

3、類、技術(shù)指標(biāo)、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、硬件知識(shí)與PLC控制系統(tǒng)等相關(guān)知識(shí)。采用三菱公司的FX2N系列的PLC，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。在現(xiàn)代的社會(huì)，全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)入各個(gè)家庭，本文介紹了PLC用于全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)，其可改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，有利于降低成本和提高可靠性。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器來實(shí)現(xiàn)洗滌過程，省時(shí)省力。關(guān)鍵詞 PLC控制  全自動(dòng)洗衣機(jī)  可編程控制器  簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)  降低成本AbstractThe graduation design introduces the programmable logic controller(

4、PLC) and PLC to control the basic knowledge of the system， include PLC definition ，characteristics， arrange ，the technique target， basic structure， the work principle， the hardware knowledge and control of PLC the system related knowledge. The design adopt the PLC of the series of FX2N of the San Li

5、ng company， design an in brief control system of full-automatic washing machine . The full-automatic washing machine passes the programmable logic controller to carry out the wash process， save time labor-saving.In the modern time， the Full-automatic washer is entering every family. The article intr

6、oduces a new decelerating clutch， which is used in fully-auto washing machine， it can improve the current technology，simplify structure， it is also helpful to reduce cost and increases reliability.Key words: PLCcontrol  Fully-auto Washing Machine   Programmable Controller  Simpli

7、fy Structure  Decline Low Cost第一章 緒論1.1課題研究的意義目前自動(dòng)洗衣機(jī)已成為每個(gè)家庭所必需的電器，隨著它的暢銷出現(xiàn)了各種各樣的全自動(dòng)洗衣機(jī)，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)由進(jìn)水，洗滌，排水，脫水，報(bào)警到自動(dòng)停機(jī)的循環(huán)過程設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件。以往以單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的全自動(dòng)洗衣機(jī)中，存在著一些本身不能克服的缺點(diǎn)。首先，由于單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序也相對(duì)復(fù)雜；其次在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件時(shí)，要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)與欠壓保護(hù)等，這樣不但增加了硬件的復(fù)雜性，而且隱含較高的故障率，還無形地增加了維修成本費(fèi)用，

8、如果在全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)中采用PLC來控制將能克服單片機(jī)的這些缺點(diǎn)。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以與通訊聯(lián)網(wǎng)功能。所以，在使用中，硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，編程語言也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且測(cè)試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的靈活性與控制系統(tǒng)的可靠性。 在工業(yè)系統(tǒng)控制中廣泛應(yīng)用的PLC能克服單片機(jī)的缺點(diǎn)，它是整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路，檢測(cè)電路和保護(hù)電路以與通訊連網(wǎng)功能，因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也很簡(jiǎn)單，因此在該設(shè)計(jì)中采用了PLC來實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程。該系統(tǒng)由可編控制器，變頻器和觸摸屏等控制元件的組成，可編控制器完成整個(gè)系統(tǒng)邏輯

9、控制，各運(yùn)行相關(guān)參數(shù)傳送與讀寫，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示功能。全自動(dòng)洗衣機(jī)利用可編程控制器，變頻器與人機(jī)界面等自動(dòng)化產(chǎn)品的有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)洗滌設(shè)備的自動(dòng)控制，其主要控制思路是對(duì)洗滌設(shè)備的進(jìn)水/出水，洗滌模式，洗滌時(shí)間，脫水頻率的設(shè)定，可編控制器通訊功能的運(yùn)用，變頻器簡(jiǎn)易PLC功能的運(yùn)用進(jìn)行有機(jī)的組合與設(shè)計(jì)。 該設(shè)計(jì)為全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制，主要介紹了全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，控制系統(tǒng)的PLC的選型和資源的配置，控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試，控制系統(tǒng)PLC程序。12 本課題主要的研究工作1、根據(jù)洗衣機(jī)的工作要求設(shè)計(jì)出PLC洗衣機(jī)控制系統(tǒng)；2、根據(jù)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的梯形圖編寫指令程序，然后將其輸入PLC中；3

10、、檢查調(diào)試運(yùn)行洗衣機(jī)的控制指令程序。13 本章小結(jié)本章節(jié)是緒論部分，簡(jiǎn)單介紹了課題的研究意義，以與接下來要做的研究工作，明確了課題的研究方向。第二章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)與結(jié)構(gòu):2.1.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制原理與結(jié)構(gòu)分析全自動(dòng)洗衣機(jī)綜合運(yùn)用了大量力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等知識(shí)洗衣機(jī)的洗滌過程主要是在機(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

11、。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

12、電磁水閥配合來控制進(jìn)水、排水以與電機(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孔流入洗衣桶。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

13、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。其方法是：在洗衣桶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)

14、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)。 2.1.2全自動(dòng)洗衣機(jī)控制面板與控制系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制面板由工作指示區(qū)、編程選擇鍵、增鍵、減鍵、和啟動(dòng)鍵組成。 全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用輕觸式開關(guān)，在按下開關(guān)后，字符旁邊的指示燈會(huì)亮。當(dāng)指示燈亮起表示程序選中，指示燈閃爍表示正在執(zhí)行此程序，指示燈熄滅表示程序未選擇或執(zhí)行完畢。 全自動(dòng)洗衣機(jī)電氣控制系統(tǒng)包括微處理器、排水電磁鐵、電容器、門開關(guān)、按鍵開關(guān)、指示燈、中間繼電器，水位壓力開關(guān)、蜂鳴器與進(jìn)水電磁閥等部件組成。通過微處理器，能自動(dòng)完成進(jìn)水，洗滌（漂洗）、排水、脫水、報(bào)警等全部程

15、序，只需設(shè)計(jì)軟件就可以來達(dá)到預(yù)想控制的目的。 2.1.3洗滌與脫水系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)主要是通過波輪對(duì)衣物的翻滾達(dá)到洗滌目的。波輪安裝在洗滌桶的正中，托盤連接著盛水桶。套桶式全自動(dòng)洗衣機(jī)的脫水桶（甩干籃）既要保證能離心脫水，又要能容納洗滌的衣物，全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌桶其上部略大，下部略小，呈圓錐形。為了保證洗滌效果，洗滌桶的壁上必需設(shè)計(jì)成凸形來增大摩擦力，達(dá)到滿意的洗滌效果，當(dāng)衣物與洗滌桶接觸時(shí)，桶壁就產(chǎn)生像搓板那樣的洗滌作用，而且能增強(qiáng)渦旋作用，提高洗滌率。 洗滌系統(tǒng)的傳動(dòng)部分由風(fēng)葉、皮帶、皮帶輪、和洗衣軸體組成。脫水系統(tǒng)由脫水桶、脫水定時(shí)器、安全開關(guān)、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。洗衣機(jī)具有蓋的帶鎖

16、裝置，該鎖定裝置，包括洗衣機(jī)蓋板、洗衣機(jī)箱體，還包括控制開關(guān)，與控制脫水的開關(guān)聯(lián)動(dòng)；電磁鐵，與控制開關(guān)連接；洗衣機(jī)蓋板翻口端面在對(duì)應(yīng)洗衣機(jī)箱體壁處設(shè)有凹緣，凹緣上設(shè)有鎖孔，洗衣機(jī)箱體上端設(shè)有所述電磁鐵，電磁鐵銜鐵的伸縮口位于洗衣機(jī)箱體壁，而且電磁鐵通電后其銜鐵伸出端正好位于蓋好的洗衣機(jī)蓋板凹緣的鎖孔。由于電磁鐵的控制開關(guān)與洗衣機(jī)控制脫水的開關(guān)聯(lián)動(dòng)，使洗衣機(jī)在脫水時(shí)電磁鐵的銜鐵能伸出，而且正好鎖住洗衣機(jī)蓋板凹緣的鎖孔，使用戶在脫水時(shí)不能打開洗衣機(jī)蓋板，從而確保了洗衣機(jī)脫水時(shí)的操作安全。 2.1.4進(jìn)水和排水系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水系統(tǒng)采用水位壓力開關(guān)和進(jìn)水閥，由程序控制器調(diào)節(jié)。設(shè)有溢水口，其位置

17、在盛水桶上口部。漂洗時(shí)，它能讓洗滌液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。 全自動(dòng)洗衣機(jī)水位開關(guān)一般有三檔水位控制，并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能當(dāng)進(jìn)水閥注水，桶水位增高到預(yù)選水位時(shí)，導(dǎo)通橡皮氣膜受到部空氣的壓縮而被頂出，中觸片上跳，與上觸片閉合。此時(shí)主電機(jī)導(dǎo)通，進(jìn)水閥斷開（原來中觸片與下閉合），并開始洗衣。當(dāng)旋鈕旋至低水位時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，但曲率半徑較小。通過一定的機(jī)構(gòu)，橡皮氣膜壓簧被壓縮而產(chǎn)生壓力P1，壓迫氣膜。當(dāng)桶水量達(dá)到30L時(shí)，軟管的空氣被壓縮，產(chǎn)生空氣壓力F1，當(dāng)F1>P1時(shí)，中觸片上跳，與上觸片閉合，主電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，進(jìn)水閥關(guān)閉。 全自動(dòng)洗衣機(jī)的排水系統(tǒng)由程序來控制排水電磁

18、閥，牽引排水閥。排水閥主要同閥蓋、閥芯彈簧、閥芯拉簧，橡皮閥和閥體組成。 排水電磁鐵主要用來控制自動(dòng)型洗衣機(jī)排水閥的開閉，在套桶式自動(dòng)型洗衣機(jī)中同起到改變減速離合大的洗滌、脫水狀態(tài)、排水電磁鐵主要由線圈、磁軛、靜鐵芯、銜鐵和短路銅環(huán)等組成。 2.1.5傳動(dòng)系統(tǒng)、箱體與支承系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)在洗衣機(jī)脫水桶的底部，主要由波輪、脫水桶、離合器、傳動(dòng)帶、電動(dòng)機(jī)、電磁閥與單相電容式電動(dòng)機(jī)組成。離合器是外軸復(fù)合為一體的結(jié)構(gòu)。離合器的軸（洗滌軸），一端固定波輪，另一端固定離合套，離合套上固定大帶輪，離合器外軸（離心軸）的一端固定離心桶（脫水桶），另一端通過抱簧與離合套連接。外桶的聯(lián)動(dòng)或分動(dòng)（即實(shí)

19、現(xiàn)脫水或洗洗滌），是由撥叉控制抱簧和剎車盤來實(shí)現(xiàn)的。 離合器軸包括脫水軸合洗滌軸。洗滌或漂洗時(shí)，牽引電機(jī)處在斷電狀態(tài)，制動(dòng)桿將制動(dòng)帶收緊，對(duì)脫水軸制動(dòng)。棘爪將棘輪拔動(dòng)一定角度使方絲離合簧被拔松，所以電機(jī)做正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩都不能傳遞給脫水軸，而只是經(jīng)過行星減速器再輸出給波輪，實(shí)現(xiàn)洗滌運(yùn)轉(zhuǎn)。 脫水時(shí)，牽引電機(jī)是通電狀態(tài)，拉動(dòng)制動(dòng)桿使得制動(dòng)帶松開，棘輪和方絲離合器處于自由狀態(tài)，大皮帶輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將方絲離合簧旋緊，使輸入轉(zhuǎn)矩有效地傳遞給脫水軸，實(shí)現(xiàn)高速脫水運(yùn)轉(zhuǎn)。如果大皮帶輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則方絲離合簧被撥松而不能傳遞轉(zhuǎn)矩給脫水軸，所以脫水只能順時(shí)針單向轉(zhuǎn)動(dòng)。 洗衣機(jī)外箱體是洗衣機(jī)的盔甲， 很多洗衣機(jī)采用高分

20、子聚合塑鋼材料作為外箱體，不怕水，不腐爛，永不生銹，耐碰撞，防漏電，機(jī)身輕便，易于搬動(dòng)。特意添加的抗老化劑，令外箱體歷久彌新。有的采用剛?cè)嵯酀?jì)的不銹鋼做桶剛性，在于不銹鋼材質(zhì)表面分子結(jié)構(gòu)致密，空隙小，故可抗擊細(xì)菌等物質(zhì)的侵入和腐蝕，以達(dá)到抗菌，抑菌，耐腐蝕的作用。柔性，超級(jí)鏡面不銹鋼材料光滑柔細(xì)，即便是最嬌柔的面料也不會(huì)受到損傷。很多洗衣機(jī)桶完全采用世界一流的不銹鋼材料制成，擁有頂級(jí)的品質(zhì)保證。 洗衣機(jī)的分類方法主要有三種：按自動(dòng)化程度分類，按洗滌方式分類，按結(jié)構(gòu)方式分類。1、按自動(dòng)化程度分類，洗衣機(jī)可分為普通型、半自動(dòng)型、全自動(dòng)型三大類。 目前大多是全自動(dòng)型洗衣機(jī)，它是指洗滌、漂洗、脫水各個(gè)

21、功能之間的轉(zhuǎn)換全部不用手工操作而能自動(dòng)進(jìn)行的洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)在選定的工作程序由機(jī)電式程序控制器或微電腦程序控制器適時(shí)發(fā)出各種指令，自動(dòng)完成各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使整個(gè)洗衣過程自動(dòng)化。2、按結(jié)構(gòu)方式分類，洗衣機(jī)可分為單桶、雙桶、套桶三大類。（1） 單桶洗衣機(jī)。單桶洗衣機(jī)自動(dòng)化程度較低，多為簡(jiǎn)易型和普通型，少量的為半自動(dòng)型。其主要特點(diǎn)是占地面積小，價(jià)格便宜。（2） 雙桶洗衣機(jī)。雙桶洗衣機(jī)實(shí)際上就是單桶洗衣機(jī)和脫水機(jī)的組合。它的洗衣部分和甩干部分有各自的電動(dòng)機(jī)和定時(shí)器。雙桶洗衣機(jī)功能齊全，使用方便，操作簡(jiǎn)單，省水，省電，價(jià)格適宜，品種多樣。目前，我國(guó)雙桶波輪式洗衣機(jī)占主導(dǎo)地位。雙桶洗衣機(jī)。脫水桶壁上

22、設(shè)有許多小孔，甩干電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在強(qiáng)大的離心力作用下，衣物水分被甩出，并順著排水管排出。（3） 套桶洗衣機(jī)。該洗衣機(jī)的特點(diǎn)是、外兩個(gè)立式容器套裝在同一個(gè)軸心上。波輪式套桶洗衣機(jī)多為全自動(dòng)型。因其離心桶的外徑小于盛水桶的徑，故將外桶和桶套裝在同一個(gè)軸心上，減少了占地面積。其外桶作為盛水容器，桶作為洗滌、漂洗、離心脫水用。常見的波輪式套桶洗衣機(jī)是單電機(jī)的，洗滌與脫水工作由離合器控制。洗滌時(shí)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)而脫水桶不轉(zhuǎn)，脫水是波輪與脫水桶一齊旋轉(zhuǎn)。3、 按洗滌方式分類，洗衣機(jī)可分為波輪式、滾筒式等波輪式滾筒式圖2-1（1）波輪式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是將洗滌衣物浸泡在水中，靠波輪正、反方向的交替轉(zhuǎn)動(dòng)或連續(xù)單

23、方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使衣物在水中不斷翻滾，而達(dá)到洗凈衣物的目的。主要特點(diǎn)是：洗滌能力強(qiáng)、洗滌時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可調(diào)節(jié)水位、成本低、易維修、易操作。（2）滾筒式洗衣機(jī)。滾筒式洗衣機(jī)自動(dòng)化程度高，洗滌性能好，容量大，質(zhì)量高。2.1.6進(jìn)水電磁閥  進(jìn)水電磁閥簡(jiǎn)稱進(jìn)水閥、注水閥。在全自動(dòng)洗衣機(jī)上，以功用進(jìn)水閥來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水和停止進(jìn)水。它和水位開關(guān)互相配合，對(duì)洗衣桶的水位高低進(jìn)行自動(dòng)控制。進(jìn)水閥是一種電磁閥，閥中心是鐵心，鐵心外為電磁線圈，線圈不通電時(shí)，在小彈簧的作用下鐵心被壓下，封住了橡膠閥上所裝的塑料盤中間的泄壓孔，這時(shí)書從加壓針孔進(jìn)入控制腔，使進(jìn)水腔和控制腔的水壓相等。由于橡膠閥上部的

24、受壓面積大于下部的受壓面積，所以橡膠閥被壓緊在閥座上起到了封閉作用。其封閉的可靠性是由鐵心所受的壓力決定的，鐵心的下端與泄壓孔接觸，鐵心的上端受壓面積大于下端的受壓面積，顯然水的壓力越大，鐵心對(duì)泄壓孔的封閉壓力越大，封閉越可靠。  當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁力克服下彈簧的彈力將鐵心吸上，泄壓孔打開，由于泄壓孔大于加壓針孔，控制腔的水將很快流出，壓力降低，進(jìn)水腔為自來水壓，橡膠閥的下部壓力大于上部壓力，即被下部的水壓推開，閥即開啟注水。2.1.7排水電磁閥 排水電磁閥是全自動(dòng)洗衣機(jī)特有的電器部件。它是一個(gè)受程控器控制的自動(dòng)排水開關(guān)。除了排水功能外，還控制著離合器的狀態(tài)（洗滌或脫水）。排水電磁閥

25、由電磁鐵和排水閥兩部分組成，它們是相互獨(dú)立的部件，兩者用排水閥連接起來，在連接板的右端以開口銷與電磁鐵動(dòng)鐵心連接，而左端鉤在排水閥的彈簧上。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，將動(dòng)鐵心往右拉，排水閥就呈打開狀態(tài)。此時(shí)盛水桶的洗滌液便能通過水道和閥門，從排水口流出機(jī)外。在連接板上還用螺栓固定著一個(gè)位置可調(diào)的定位套，在動(dòng)鐵心吸合的過程中，該定位套向右運(yùn)動(dòng)，撥動(dòng)了離合器上的制動(dòng)桿，為脫水做準(zhǔn)備。當(dāng)電磁鐵失電時(shí)，排水閥在自身彈簧作用下將鐵心拉出，排水閥關(guān)閉，洗衣機(jī)停止排水。同時(shí)，離合器上制動(dòng)桿靠制動(dòng)彈簧的作用恢復(fù)原位，為洗滌漂洗過程中波輪轉(zhuǎn)動(dòng)做好準(zhǔn)備。2.1.8水位開關(guān)水位開關(guān)也叫壓力開關(guān)，是一種氣壓式電觸點(diǎn)開關(guān)。它是利

26、用洗衣桶水位高低不同所產(chǎn)生的不同壓力，來控制進(jìn)水閥的開啟和關(guān)閉。此外，它還負(fù)責(zé)進(jìn)水與洗滌之間的轉(zhuǎn)換。水位開關(guān)由三部分組成：（1）壓力傳感部分由橡皮膜下部的氣室組成；（2）電氣開關(guān)部分由中間的一組觸點(diǎn)、簧片與開關(guān)小壓簧組成；（3）壓力控制部分包括上部的頂心、壓力彈簧以與調(diào)整壓力的凸輪、杠桿等。水位開關(guān)的氣室經(jīng)過軟管與洗衣機(jī)外桶連接起來。平時(shí)，橡皮膜處于平衡狀態(tài)，當(dāng)水注進(jìn)外桶后，水首先將貯氣室封閉起來，一部分的空氣來不與跑出而被封閉在貯氣室里。由于貯氣室與水位開關(guān)的氣室間用壓力軟管相連通，貯氣室的壓力也就與水位開關(guān)氣室的壓力一樣，隨著外桶中水位的上升，貯氣室、壓力軟管和水位開關(guān)氣室間的空氣不斷的被

27、壓縮，隨之壓強(qiáng)也成比例地上升，這樣就把外桶中的水壓轉(zhuǎn)換成了空氣壓力，并作用在橡皮膜上。當(dāng)注水到了預(yù)定的水位時(shí)，氣室的壓力也升高到一定值。當(dāng)它足以克服壓力彈簧通過頂心作用加在動(dòng)簧片上的力時(shí)，就推動(dòng)動(dòng)簧片向上移動(dòng)。當(dāng)動(dòng)簧片移動(dòng)到預(yù)定位置后，開關(guān)下壓簧將推動(dòng)動(dòng)簧片彎到另一個(gè)方向，從而使動(dòng)簧片上的公共觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)分離，而與常開觸點(diǎn)接觸，這樣就向程控器發(fā)出了“水位已到”的信號(hào)，由程控器來控制進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，隨即進(jìn)入洗滌程序。當(dāng)完成個(gè)洗衣程序后，程控器向排水電磁鐵發(fā)出信號(hào)，排水閥開啟并排水。隨著水位的下降，氣室的壓力也逐漸減小，在壓力彈簧的作用下，頂心和橡皮膜逐漸下移，到了某有程度時(shí)動(dòng)簧片又彎向上方，常

28、開與常閉觸點(diǎn)都恢復(fù)原位，等待下一個(gè)進(jìn)水程序，此時(shí)水位開關(guān)雖然復(fù)位，但并不影響洗衣機(jī)繼續(xù)排水。旋轉(zhuǎn)凸輪使杠桿上下移動(dòng)，從而改變壓力彈簧的壓縮程度。如果壓力彈簧的壓縮長(zhǎng)度大，則壓力大氣室的壓力要高一些才能將動(dòng)簧片推到預(yù)定位置，以次達(dá)到控制水位的目的。2.1.9離合器減速離合器就是全自動(dòng)洗衣機(jī)中完成降速并傳遞扭矩的部件。目前大多數(shù)洗衣機(jī)采用減速離合器。它有4根軸：（1）洗滌輸入軸；（2）下半軸；（3）中半軸；（4）洗滌輸出軸。全自動(dòng)洗衣機(jī)在洗滌、排水和脫水之間是自動(dòng)轉(zhuǎn)換的，這些轉(zhuǎn)換由排水電磁閥和制動(dòng)桿來控制。當(dāng)排水電磁鐵吸合時(shí)，定位套就向上運(yùn)動(dòng)一段距離，使得制動(dòng)桿克服制動(dòng)彈簧的作用力被推向上方，制動(dòng)

29、彈簧的中心軸做逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，連接在制動(dòng)桿另一端的剎車帶被迫向下移動(dòng)，與脫水軸上的剎車盤產(chǎn)生間隙，脫水軸因此失去控制，也就可以順利的進(jìn)行脫水轉(zhuǎn)動(dòng)了。同時(shí)，制動(dòng)桿將棘爪撥叉上的調(diào)節(jié)螺釘頂向上方，也就使撥叉克服彈簧的壓力，饒彈簧的中心軸做順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，于是棘爪抬起，放松了對(duì)棘輪的限制，這樣被棘輪扭轉(zhuǎn)一個(gè)小角度的方絲離合簧雜自身彈力的作用下恢復(fù)原來的位置，抱緊離合套。當(dāng)大皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以產(chǎn)生巨大的摩擦力，使離合套和下半軸（脫水軸）聯(lián)為一體，脫水工作就可以順利進(jìn)行了。2.2本章小結(jié)本章主要介紹了全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制原理與結(jié)構(gòu)，其中重點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了逐一分析，從而使我們對(duì)自動(dòng)洗衣

30、機(jī)的各個(gè)部件的運(yùn)作有了大致的了解，使我們從整體上對(duì)系統(tǒng)有了解，方便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第三章 PLC的基本知識(shí)3.1 PLC的定義PLC自問世以來，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程控制器，用于其部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破髋c基有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)

31、充基其功能的原則設(shè)計(jì)的。”總之，可編程控制器是一臺(tái)專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它是將傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、繼電器技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來的一種新型的控制裝置。在具體的國(guó)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對(duì)某一具體的工業(yè)應(yīng)用，因此它的硬件應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進(jìn)行編寫。3.2 PLC的特點(diǎn)：PLC是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所以要工業(yè)控制方面，它具有繼電器或通用計(jì)算機(jī)所無法比擬的特點(diǎn)。3.2.1高可靠性PLC的高可靠性主要表現(xiàn)在硬件和軟件兩個(gè)方面：1、在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，并且對(duì)選用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后加固、簡(jiǎn)化安裝，因

32、此PLC具有很強(qiáng)硬的抗振動(dòng)沖擊性能；無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成大量的開關(guān)動(dòng)作，就不會(huì)出現(xiàn)繼電器系統(tǒng)中的器件老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等問題；所有的輸入/輸出接口都采用光電隔離措施，使外部電路和PLC部電路能有效的進(jìn)行隔離；PLC模塊式的結(jié)構(gòu)，可以在其中一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)迅速地判斷出故障的模塊并進(jìn)行更換，這樣就能盡量的縮短系統(tǒng)的維修時(shí)間。 2、在軟件方面，PLC的監(jiān)控定時(shí)器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運(yùn)行處理器的延遲，保證在程序出現(xiàn)錯(cuò)誤和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序錯(cuò)誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當(dāng)CPU、電池、I/O口、通信等出現(xiàn)異常時(shí)，PLC的自診斷功能可以檢測(cè)到這些錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時(shí)，后電

33、池和正常工作時(shí)一樣，進(jìn)行對(duì)用戶程序與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的保護(hù)，確保信息不丟失。3.2.2應(yīng)用靈活、使用方便模塊化的PLC設(shè)計(jì)，使用戶能根據(jù)自己系統(tǒng)的大小、工藝流程和控制要求等來選擇自己所需要的PLC模塊并進(jìn)行資源配置和PLC編程。這樣，控制系統(tǒng)就不需要大量的硬件裝置，用戶只需根據(jù)控制需要設(shè)計(jì)PLC的硬件配置和I/O的外部接線即可。3.2.3面向控制過程的編程語言，容易掌握PLC的編程語言采用繼電器控制電路的梯形圖語言，清晰直觀。雖然PLC是以微處理器為核心的控制裝置，但是它不需要用戶有很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)能力，只在用戶具備一定的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識(shí)和電器控制方面的知識(shí)即可。3.3 PLC的構(gòu)成 

34、60;   從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。圖3-1 PLC基本結(jié)構(gòu)圖3.3.1CPU的構(gòu)成    CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的

35、語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU速度和存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量與軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。3.3.2 I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格與數(shù)量，I/O

36、模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。圖3-2所示是可編程控制器部輸入繼電器與外部端子之間的聯(lián)系。圖3-2可編程控制器部輸入繼電器與外部端子之間的聯(lián)系3.3.3電源模塊 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。3.3.4底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。3.3.5

37、PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC與PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。    人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普與。3.3.6 PLC的通信聯(lián)網(wǎng) PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以與其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成

38、一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信現(xiàn)在主要采用通過多點(diǎn)接口（MPI）的數(shù)據(jù)通訊、PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。3.4 三菱FX2N系列PLC簡(jiǎn)介由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用的是三菱系統(tǒng)（FX2N-48-MR-001），因此，具體介紹三菱FX2N的相關(guān)知識(shí)。三菱生產(chǎn)FX系列的PLC有許多種，如圖3-3所示。圖3-3三菱PLC系列下面介紹FX2N系列PLC的型號(hào)：FX2N系列PLC的型號(hào)含義與型號(hào)規(guī)格如圖3-4所示： 圖3-4FX2N系列PLC的型號(hào)FX2N是模塊化的PLC，它主要由CPU模塊、特殊適配器、擴(kuò)展I/O

39、模塊和特殊功能擴(kuò)展模塊構(gòu)成。1、CPU模塊CPU模塊是PLC控制系統(tǒng)的核心，它控制著整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的有序運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)中，PLC程序的輸入和執(zhí)行、PLC之間或PLC與上機(jī)之間的通信、接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都離不開該模塊。CPU模塊還可以進(jìn)行自我診斷，即當(dāng)電源、存儲(chǔ)器、輸入/輸出端子、通信等出故障時(shí)，它可以給出相應(yīng)的指示或做出相應(yīng)的動(dòng)作。三菱FX2N包括多種型號(hào)的CPU，它們的主要性能指標(biāo)除了在外形尺寸和本機(jī)自帶I/O點(diǎn)數(shù)有些不同外，其它性能基本一樣，如表3-1所示。表3-1三菱FX2N CPU主要性能指標(biāo)項(xiàng)目性能指標(biāo)程序存儲(chǔ)器容量8000步置，使用附加存儲(chǔ)器盒可擴(kuò)展到16000步I

40、/O點(diǎn)數(shù)256點(diǎn)部繼電器3072點(diǎn)定時(shí)器256點(diǎn)一般計(jì)數(shù)器235點(diǎn)指令數(shù)目基本順序指令：27種步進(jìn)梯形指令：2種應(yīng)用指令：28種指令處理速度基本指令：0.08us/指令應(yīng)用指令：1.52至幾百us/指令2、特殊適配器特殊適配器用來將FX系列的擴(kuò)展設(shè)備連接到FX2N系列上的PLC上。3、擴(kuò)展模塊由于CPU模塊本身的I/O點(diǎn)非常有限、而且先模擬量I/O點(diǎn)，所以有時(shí)需要數(shù)字量I/O模塊、模擬量I/O模塊等一些特殊功能模塊。FX2N PLC不需要專用的基架，可以直接安裝在導(dǎo)軌上。模塊之間通過專用的擴(kuò)展電纜進(jìn)行連接。硬件系統(tǒng)配置方式如圖3-5所示。圖3-5 FX2N硬件系統(tǒng)配置圖4、FX2N所具有優(yōu)越性

41、能（1）基本性能： 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)（2）集成業(yè)界領(lǐng)先的功能：晶體管輸出型的基本單元置了3軸獨(dú)立的定位功能，并且增加了新的定位指令：帶DOG搜索的原點(diǎn)回歸（DSZR），中斷單速定位（DVIT）和表格設(shè)定定位（TBL），從而使得定位控制功能更加強(qiáng)大，使用更為方便。FX2N PLC還可以采用作為擴(kuò)展設(shè)備的硬件計(jì)數(shù)器，可獲取最高50kHz的高速脈沖。（3）強(qiáng)大的擴(kuò)展性增強(qiáng)了通信的功能，其置的編程口可以達(dá)到115.2kbps的高速通信，而且最多可以同時(shí)使用3個(gè)通信口（包括編程口在）。3.5本章小結(jié) 本章主要介紹了PLC的定義、特點(diǎn)、構(gòu)成、基本指令以與PLC的硬件知識(shí)

42、，在硬件知識(shí)方面重點(diǎn)對(duì)三菱FX2N的PLC進(jìn)行了介紹。第四章PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1實(shí)物示意圖與動(dòng)作介紹4.1.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如下圖4-1所示。圖4-1 自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖4.1.2 動(dòng)作介紹全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用。桶的四周有很多小孔，使外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來

43、實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水與報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。4.2 PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案4.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇1、 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是能在很大的圍具有平滑，平穩(wěn)的調(diào)速性能。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的主要技術(shù)指標(biāo)是：調(diào)速圍D和負(fù)載變化時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速的影響即靜差率，以與調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載性質(zhì)等。調(diào)速圍是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械工藝要求提出的，例如龍門刨床主拖動(dòng)要求D=1030；螺紋磨床要求D=2060。靜差率就是表示在負(fù)載變化時(shí)拖動(dòng)

44、裝置轉(zhuǎn)速降落的程度。靜差率越小，表示轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性越好，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械，如機(jī)床加工的零件，其加工的精度與表面光潔度就于高。調(diào)速指標(biāo)中，靜差率的值要求在規(guī)定的圍，即在最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之間的任何轉(zhuǎn)速都要滿足。顯然這就限制了某一調(diào)速方法的圍。反過來說，即只有滿足靜差率的調(diào)速圍還是有效的。通常生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載與轉(zhuǎn)速之間有一定的關(guān)系，如起重機(jī)械，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)與某些精加工機(jī)床的主傳動(dòng)等，都可看成是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，也就是說這些機(jī)構(gòu)在不同的速度下運(yùn)行時(shí)，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上保持不變。而車床主軸傳動(dòng)等則往往要求在負(fù)載功率不變的情況下調(diào)整轉(zhuǎn)速，即在低速下切削量往往較大，負(fù)載力矩較大，因而要保持負(fù)載功率基本不變，在電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，

45、最好能符合這些不同的負(fù)載特性，而直流電動(dòng)機(jī)卻正好具有恒功率和恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速方式，故可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求選擇不同的調(diào)速方法。2、 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有三種：（1） 電樞回路串電阻；（2） 改變勵(lì)磁電流；（3） 改變電樞回路的電源電壓；4.2.2 控制方案1.實(shí)時(shí)性（1）由于控制器產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)是基于控制為前提，信號(hào)處理時(shí)間短，速度快。（2）基于信號(hào)處理和程序運(yùn)行的速度，PLC經(jīng)常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。（3）更能滿足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目。2.高可靠性（1）所有的I/O輸入輸出信號(hào)均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與控制器部電路之間電氣上隔離。（2）

46、各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms。（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（5）對(duì)采用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。大型控制器還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，以與實(shí)現(xiàn)電源模塊冗余、IO模塊冗余，使可靠性更進(jìn)一步提高。4.2.3系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單靈活 （1）控制器 產(chǎn)品種類繁多，規(guī)模可分大、中、小等。（2）I/O卡件種類豐富，可根據(jù)自控工程實(shí)現(xiàn)功能要求不同，而進(jìn)行不同的配置。（3）滿足控制工程需要前提下，I/O卡件可靈活組

47、合。4.2.4 豐富的I/O卡件 控制器針對(duì)不同的工業(yè)自控工程的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器與變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。4.2.5 控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型控制器以外，絕大多數(shù)控制器均采用模塊化結(jié)構(gòu)?？刂破鞯母鱾€(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架與電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模

48、和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4.2.6 價(jià)格優(yōu)勢(shì)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性價(jià)比高。4.2.7 安裝簡(jiǎn)單，維修方便可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。4.2.8 控制器實(shí)現(xiàn)的功能邏輯控制.定時(shí)控制計(jì)數(shù)控制.順序控制PID控制.數(shù)據(jù)計(jì)算通訊和聯(lián)網(wǎng)其它：還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊4.2.9 保護(hù)措施1、過載保護(hù)電氣線路中允許連續(xù)通過而不至于使

49、電線過熱的電流量，稱為安全載流量或安全電流。如導(dǎo)線流過的電流超過了安全載流量，就叫導(dǎo)線過載。一般導(dǎo)線最高允許工作溫度為65°C。過載時(shí)，溫度超過該溫度，會(huì)使絕緣迅速老化甚至于線路燃燒。發(fā)生過載的主要原因有導(dǎo)線截面選擇不當(dāng)，實(shí)際負(fù)載已超過了導(dǎo)線的安全電流；在線路中接入了過多的大功率設(shè)備，超過了配電線路的負(fù)載能力。 熱繼電器是比較理想的自動(dòng)過載保護(hù)的設(shè)備，在工業(yè)應(yīng)用中一般，都用熱繼電器來做過載保護(hù)。2、失壓保護(hù)失壓保護(hù)是指電動(dòng)機(jī)在供電電源中斷后，能自動(dòng)切斷總控制電路，以防止電源恢復(fù)供電后，電動(dòng)機(jī)在無人操作的情況下自動(dòng)起動(dòng)而造成事故。3、過流保護(hù)用保護(hù)器的常閉觸點(diǎn)動(dòng)作實(shí)行保護(hù) 這就是要求保

50、護(hù)器在主回路不工作和正常工作時(shí)執(zhí)行繼電器不動(dòng)作，而在電機(jī)起動(dòng)和工作中發(fā)生故障時(shí)動(dòng)作。這樣的保護(hù)器適宜于與計(jì)算機(jī)輸出和邏輯群控電路、多速與正反轉(zhuǎn)電機(jī)以與與各種主開關(guān)接口，使用無局限性。4.2.10 指示1發(fā)光二極管LED長(zhǎng)處有三點(diǎn)：一是壽命長(zhǎng)、耗能低之，應(yīng)用非常靈活，可以做成點(diǎn)、線、面各種形式的輕薄短小產(chǎn)品；二是控制極為方便，只要調(diào)整電流，就可以隨意調(diào)光，不同光色的組合變化多端，利用時(shí)序控制電路，更能達(dá)到豐富多彩的動(dòng)態(tài)變化效果；三是價(jià)格低廉。LCD優(yōu)點(diǎn)：液晶顯示器以其微功耗、顯示形式豐富，顯示質(zhì)量高，接口簡(jiǎn)單，體積小、顯示容豐富、超薄輕巧。CTR優(yōu)點(diǎn)：CTR最大的優(yōu)點(diǎn)是顯示的面積大，顯示的效率也

51、比較高，2顯示方案的選擇 綜上所述利用LED顯示比較合適，因?yàn)樵谙匆聶C(jī)上顯示利用不同的顏色可以區(qū)分不同的工作進(jìn)程而且效果比較理想，LCD顯示亮度不夠，使用CTR顯示占用的空間較大而且功耗大不適合在小型電器上使用。4.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求4.3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理普通洗衣機(jī)的工作流程示意圖如圖4-2所示 開始進(jìn)水 洗衣排水脫水結(jié)束圖4-2 普通洗衣機(jī)工作流程圖洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣、排水和脫水4個(gè)過程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，著四個(gè)過程分別用相應(yīng)的按鈕開關(guān)來控制。全自動(dòng)洗衣機(jī)中，這4個(gè)過程可做到全自動(dòng)依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗衣、排水和脫水是通過水位開

52、關(guān)、電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)高、中、低水位；電磁進(jìn)水閥起著通/斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，電磁進(jìn)水閥打開，將水注入；排水時(shí)，電磁排水閥打開，將水排出；洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；脫水時(shí)，脫水桶啟動(dòng)。4.3.2 設(shè)備控制要求全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要能實(shí)現(xiàn)“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)制停止”兩種控制方式。1.正常運(yùn)行 “正常運(yùn)行”方式具體控制要求如下：（1）將水位通過水位選擇開關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“啟動(dòng)”按扭，開始進(jìn)水，達(dá)到設(shè)定的水位（高、中、低）后，停止進(jìn)水；（2）進(jìn)水停止2s后開始洗衣；（3）洗衣時(shí)，正轉(zhuǎn)20s，停2s，然后反轉(zhuǎn)20s，停

53、2s；（4）如此循環(huán)共5次，總共220s后開始排水，排空后脫水30s；（5）然后再進(jìn)水，重復(fù)（1）（4）步，如此循環(huán)共三次；（6）洗衣過程完成，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)。2.強(qiáng)制停止 “強(qiáng)制停止”方式具體控制要求如下：（1）若按下“停止”按扭，洗衣過程停止，即洗滌電機(jī)和脫水桶轉(zhuǎn)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合；（2）可用手動(dòng)排水開關(guān)和手動(dòng)脫水開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)排水和脫水。4.4 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置4.4.1控制系統(tǒng)構(gòu)成圖1、控制系統(tǒng)圖圖4-3全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)圖2、PLC框架配置圖全自動(dòng)洗衣機(jī)控制采用三菱公司FX2N系列PLC。PLC框架配置如圖4-4所示。圖4-4 PLC框架配

54、置圖3、I/O地址分配由于CPU模塊有16點(diǎn)數(shù)字量輸入，有16點(diǎn)數(shù)字量輸出，所以不再需要輸入/輸出模塊。采用I/O 分配采用自動(dòng)分配方式，模塊上的輸入端子對(duì)應(yīng)的輸入地址是X0X15，輸出端子對(duì)應(yīng)的輸出地址是Y0Y11。 4.4.2 模塊功能概述CPU模塊采用三菱公司的FX2N-48MR-001模塊，它控制著整個(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地運(yùn)行。同時(shí)由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶16個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和16個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量輸入和輸出模塊。4.5 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)和調(diào)試4.5.1 編程軟件編程軟件采用三菱公司為其生產(chǎn)的PLC而設(shè)計(jì)的編程軟件GX-Developer。GX Developer為一個(gè)可以用于FX系列可編程控制器的編程軟件，可在DOS/Windows下運(yùn)行。GX Developer中，可通過線路符號(hào)、列表語言與SFC符號(hào)來創(chuàng)建指令程序，建立注釋數(shù)據(jù)與設(shè)置寄存器數(shù)據(jù)。也可以創(chuàng)建順控程序以與將其存儲(chǔ)為文件，用打印機(jī)印出來。該程序在串行系統(tǒng)中可以與可編程控制器進(jìn)行通信、文件傳輸、操作監(jiān)控以與各種測(cè)試功能。