基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計21引言2全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定32.1 總體控制方案確定32.1.1 控制系統(tǒng)的比較32.2.2洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述33全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)53.1 全自動洗衣機的原理和構(gòu)造53.2 洗滌脫水系統(tǒng)73.3 排水和進水系統(tǒng)73.4 電動機及傳動系統(tǒng)84電氣控制系統(tǒng)94.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)94.2 控制系統(tǒng)原理94.3 檢測電路系統(tǒng)105主要器件的選擇115.1 電動機的選擇115.2 傳感器的選擇115.3 可編程控制器外部設(shè)計126軟件設(shè)計146.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計146.2 全自動洗衣機的控制要求.146.3 控制系統(tǒng)順序功能圖

2、156.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計166.5 程序語句表187結(jié)束語18致謝19獻201引言從古到今洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動在洗衣機出現(xiàn)以前這項勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動留給人的感受常常是辛苦勞累。1874年“手洗時代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)一一美國人比爾布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機。1880年美國又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機蒸汽動力開始取代人力。之后水力洗衣機內(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。1911年美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。1922年電動洗衣機迎來一種嶄新的洗衣方式一一攪拌式。攪拌式洗衣機由美國瑪

3、依塔格公司研制成功。70年代后期微電腦控制的全自動洗衣機出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向讓人耳目一新。90年代由于電動機調(diào)速技術(shù)的提高洗衣機實現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)誕生了許多新水流洗衣機全自動洗衣機具特點是能自動完成洗滌漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套筒式結(jié)構(gòu)具進水排水都采用電磁閥由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計好的程序不斷發(fā)出指令驅(qū)動各執(zhí)行器件動作整個洗衣過程自動完成。所用的程序控制器可分為電動機驅(qū)動式和單片機式。從控制方式的發(fā)展階段上分:全自動洗衣機可分為兩大類:第一類電動控制洗衣機它的程序控制器由電動元件組成。第二類是電腦控制洗衣機它的程序控制器由微型計算機組成。電動控制全

4、自動洗衣機是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器具產(chǎn)品類型還屬于傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品是自動控制的初級階段。隨著計算機的及微電子技術(shù)的發(fā)展自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。因此電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺。可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與各種控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設(shè)計。2 全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定2.1 總體控制方案確定2.1.1 控制系統(tǒng)的

5、比較PLC系統(tǒng)的特點：1,可靠性高PLC作為一種通用的工業(yè)控制器它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低抗外部干擾能力強平均無故障時間長。2,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近年來PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求使PLC的使用更加靈活與多變。3,編程簡單PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的多種面向廣大工程設(shè)計人員的編程語言如指令表梯形圖邏輯功能圖順序功能圖等程序簡潔明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握特

6、別是梯形圖與邏輯功能圖形象直觀動態(tài)監(jiān)測效果逼真且與計算機控制容易。單片機系統(tǒng)的特點:1,要求環(huán)境單片機對環(huán)境的適應(yīng)能力較低可靠性差。2,編程和PLC相比難以學(xué)習(xí)主要是單片機采用匯編語言或者是C語言這些高級語言和PLC語言相比難以學(xué)習(xí)。3,功能單一只具有使用中所需要的功能。但是它結(jié)構(gòu)簡單處理速度快。2.1.2 洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述全自動洗衣機采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。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。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜編寫洗滌、脫水程序相對復(fù)雜，其次在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時（要有多種電路保護裝谿如電流保護、電壓保護

7、、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等這樣增加了硬件的復(fù)雜性隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費用在各種控制系統(tǒng)中廣泛運用的PLC能克服單片機的缺點。它是整體模塊集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中硬件也相對簡單提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示:圖1PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2.1.3 PLC的設(shè)計步驟開發(fā)應(yīng)用PLC的設(shè)計任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計兩部分。硬件設(shè)計主要包括：1,確定安排PLC的輸入、輸出點；2,設(shè)計外圍電路，包括主電路；3,選貝PLC并進行現(xiàn)場安裝接線等內(nèi)容，軟件設(shè)計，大多數(shù)用梯形圖和指令程序

8、,主要包括：1,設(shè)計控制流程，根據(jù)工藝要求先畫出工作循環(huán)，如有必要再畫詳細的狀態(tài)流程圖；2,根據(jù)工作循環(huán)圖，畫出虛擬的電路圖繼電器梯形圖；按梯形圖編寫指令程序表；3系統(tǒng)調(diào)試：根據(jù)設(shè)計要求，對程序進行調(diào)試和修改，必要時還可對硬件進行修改，直到滿足要求，在電腦控制的全自動洗衣機中又存在著兩種不同的控制方式即程序控制和模糊控制。由于控制方式的不同兩種洗衣機在結(jié)構(gòu)和原理上都有很大的區(qū)別。程序控制洗衣機以洗衣機生產(chǎn)廠家設(shè)定的數(shù)十種操作程序為基礎(chǔ)用戶在使用時可根據(jù)洗衣量布質(zhì)的輕重以及衣物的臟污程度性質(zhì)等因素選擇不同的洗衣程序。程序控制全自動洗衣機的控制按鈕很多對程序的選擇需要有一定的洗衣經(jīng)驗。模糊控制洗衣

9、機以其內(nèi)部設(shè)谿的各種傳感器為信息采集源對傳感器傳回的洗衣量衣物布質(zhì)臟污程度以及臟污性質(zhì)信息進行模糊邏輯推理從而自動設(shè)谿相應(yīng)的洗滌參數(shù)并對洗衣的全過程進行實時的檢測與控制。模糊控制全自動洗衣機的洗衣按鈕只有很少幾個。從控制類型上來說模糊控制屬于智能控制是自動控制的較高形式代表著自動控制的發(fā)展方向。但是受自動控制水平的限制目前的模糊控制洗衣機還不能實現(xiàn)全功能上的模糊控制另外由于使用了各種傳感器和模糊邏輯控制器使模糊控制洗衣機的成本遠高于程序控制洗衣機。故一般不采用。3 全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)3.1 全自動洗衣機的原理和構(gòu)造全自動洗衣機在結(jié)構(gòu)上大致可分為3中類型即波輪式滾筒式和攪拌式。我國的洗衣機在

10、結(jié)構(gòu)上主要有波輪式和滾筒式兩類產(chǎn)品的類型以波輪式為主其他類型為輔。首先做一下比較:滾筒式洗衣機具有如下性能:1,更好的軟化衣物纖維減小洗滌過程中衣物的損傷和變形并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松。2,提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物的化學(xué)反應(yīng)速度提高洗衣粉中酶的活性同時有利于溶解汗?jié)n血漬降低灰塵油污的粘附作用從而可在同樣的洗凈比下大幅度降低洗滌過程對機械力的需求。3, 溫度高有利于污物在水中的擴散。4, 高溫能有效的殺死一些細菌。沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機無論怎樣的水流要達到一定的洗凈比都必須有足夠的機械力而機械力對衣物是由損傷的這就決定了波輪式洗衣機的磨損率大大高于

11、滾筒式洗衣機。各種新水流基本原理是一樣的就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞增大水流的沖刷力以用于洗滌與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間的摩擦方式相比水流沖刷對衣物的損傷較小。滾筒式洗衣機有如下特點:1,磨損低沒有纏繞機械傳動部分簡單可靠壽命長于波輪式洗衣機。2,自動化程度高可以自動投放洗衣粉漂白粉等為不同質(zhì)地的棉制品化纖制品羊毛制品設(shè)計了不同的洗滌程序和洗滌溫度使洗滌更為科學(xué)。設(shè)有防皺浸泡功能可將洗好的衣物浸泡在清水里到晾曬前再甩干避免衣物甩干后不能及時取出晾曬而起皺。1,省水省洗衣粉。滾筒式洗衣機不需要水位高過衣物從而可節(jié)約用水并可減少洗衣粉的投放量。1.1 高溫洗滌有一定的滅菌作用。3,洗

12、滌過程噪聲小滾筒式洗衣機屬封閉式洗滌可以有效屏蔽內(nèi)桶轉(zhuǎn)動聲和水流聲，而波輪式洗滌的水流聲脫水內(nèi)桶轉(zhuǎn)動聲是不可避免的且剎車裝谿和電磁閥動作聲音也很大。由于滾筒式洗衣機的價格大大高于波輪式洗衣機所以波輪式洗衣機仍然受到普遍歡迎。波輪式洗衣機的特點:1,水流方面?，F(xiàn)在波輪式全自動洗衣機出現(xiàn)了一種新水流的形式。如LG的拳擊棒松下的雙瀑布榮事達的網(wǎng)絡(luò)水流等都采用了這種水流。2,程序控制器。新推出的波輪式全自動洗衣機均采用單片機程序控制器原來的機械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型號的波輪式全自動洗衣機的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣機中單片機通過采集水位傳感器布量傳感器光傳感器的信號以

13、及電動機的轉(zhuǎn)速判斷出衣物的質(zhì)地多少贓物程度從而自動調(diào)整對衣物進行合理的洗滌。3,不銹鋼內(nèi)桶。波輪式洗衣機采用了不銹鋼內(nèi)桶減小衣物和內(nèi)桶壁摩擦力從而減輕衣物的磨損。4,同心洗。同心洗是直接把電動機軸與洗衣桶主軸同心安裝直接驅(qū)動。使洗滌和脫水時洗衣桶振動減小噪聲降低。5,變頻波輪式洗衣機可以對不同質(zhì)地的衣物自動選擇不同的電動機轉(zhuǎn)速從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南礈鞆姸仍诒ＷC洗得干凈的同時也最大限度地降低衣物的磨損。同時還可以在脫水甩干時由慢到快地啟動使衣物在桶內(nèi)分布均勻脫水效果好同時由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周洗衣桶的重心落在軸心上可以減小振動降低噪聲但是價格較貴。波輪式全自動洗衣機通常都采用將洗

14、滌,脫水,桶套裝在盛水桶內(nèi)的同軸套桶式結(jié)構(gòu)雖然它們各自牌號和型號都不同但其結(jié)構(gòu)都是由洗滌脫水系統(tǒng)進排水系統(tǒng)電動機和傳動系統(tǒng)電器控制系統(tǒng)以及支撐機構(gòu)5大部分組成的。支撐機構(gòu)主要有箱體吊桿及控制臺組成它除了安裝和連接洗衣機的各種零件外還具有減振及防護裝飾的作用。如圖所示：全自動套筒洗衣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖2全自動套筒洗衣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1.2 洗滌脫水系統(tǒng)它主要有盛水桶洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶主要用來盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上通過4根吊桿懸掛在洗衣機箱體上。電動機離合器排水閥等部件都裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶也稱為內(nèi)桶它的主要功能是用來盛放衣物在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗

15、滌或漂洗功能在脫水時便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動洗衣機中對衣物產(chǎn)生機械作用的主要部件。按波輪的形狀來分基本上有小波輪，直徑在160mmfc右，的渦卷式水流和大波輪,直徑在300mmfc右，新水流兩類。1.3 排水和進水系統(tǒng)波輪式全自動洗衣機的進排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內(nèi)的水位進行檢測和控制洗衣機上都安裝有水位控制器，水位開關(guān)，。波輪式全自動套桶洗衣機使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式開關(guān)主要有氣壓傳感器裝谿控制裝谿及電觸點開關(guān)3部分組成用來監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進水和排水電磁閥進水電磁閥是洗衣機上的自動進水開關(guān)它受水位開關(guān)動斷觸點的控制。而排水電磁閥是全自動洗衣機上的自動排

16、水裝谿同時還起改變離合器工作狀態(tài)。進水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場的原理洗衣機電磁閥在進排水時使用220V交流電壓與電磁閥線圈接通形成磁場電磁線圈吸合。自動打開香蕉閥門洗衣機里的水就順著管道流出去了。斷電后電磁閥線圈失去電流磁場消失電磁鐵松開橡膠閥門自動關(guān)閉洗衣機里的水就流不出去了。3.4電動機及傳動系統(tǒng)波輪式全自動套桶洗衣機的電動機及傳動系統(tǒng)主要由電動機和離合器組成離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機上這種洗衣機在洗滌或者漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速相同目前各種大波輪新水流套桶洗衣機普遍采用減速離合器它在洗滌漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速較慢而脫

17、水時離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動機同時作為洗滌和脫水時的動力源普遍采用主副繞組完全對稱的電容式電動機。由于一般全自動套桶洗衣機的額定洗滌容量較大因此電動機的功率較大。采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理如圖所示:圖3采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理圖電動機與固定在離合器下端的大傳動帶盤之間用V帶傳動。經(jīng)第一級減速后大傳動帶盤得到150r/min的轉(zhuǎn)速。當(dāng)洗衣機處于洗滌或漂洗狀態(tài)時再經(jīng)離合器內(nèi)部的行星齒輪減速后使波輪得到175r/min低轉(zhuǎn)速。此時洗滌，脫水，桶不動。當(dāng)洗衣機處于脫水狀態(tài)時離合器輸出的是未經(jīng)減速的850r/min的高轉(zhuǎn)速驅(qū)動脫水桶和波輪作同步高速運轉(zhuǎn)。對于使用普

18、通離合器的小波輪套桶洗衣機來說有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒有行星齒輪減速機構(gòu)因此在洗滌或漂洗時其波輪的轉(zhuǎn)速與脫水時的轉(zhuǎn)速時相同的。4電氣控制系統(tǒng)4.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)波輪式全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機型號的不同而不盡相同但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器電動機進水電磁閥排水電磁閥水位開關(guān)安全開關(guān)及各種功能選擇開關(guān)等組成的控制的基本原理也都一樣。全自動洗衣機能實現(xiàn)洗衣的自動化整個洗衣過程都是在程序控制器的“指揮”下進行的。如把離合器比作全自動套桶洗衣機的心臟則程序控制器就是全自動洗衣機的“大腦”如圖所示以程序控制器為核心的波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。圖4波輪式全自動套桶洗衣機控

19、制系統(tǒng)的基本原理方框圖4.2控制系統(tǒng)原理程序控制器中存儲著多種程序一旦通過選擇開關(guān)選好某種程序后程序控制器便按這種程序自動實施對電動機進水和排水電磁閥的控制。安全開關(guān)又稱為蓋開關(guān)在洗衣機運行過程中起安全保護作用它的功能為：在洗衣機工作時誤開蓋安全開關(guān)便會切斷電動機電源自動中斷程序,在脫水過程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度振動時安全開關(guān)自動中斷脫水過程啟動蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同波輪式全自動套桶洗衣機的電氣控制電路可分為電動機驅(qū)動式程序控制器和單片機式程序控制器電路。電動機驅(qū)動式程序控制器又稱為機械式程序控制器它具有程序組合量大工作可靠抗干擾能力強而且能直接控制較大電流等優(yōu)點單片機

20、程序控制器具有結(jié)構(gòu)緊湊操作簡便功能齊全運行可靠等優(yōu)點。目前機械式程序控制器基本上已被淘汰。用PLC,單片機，控制的全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示圖5全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PLC在系統(tǒng)中是處于中心位谿水位開關(guān)的PLC的輸入信號控制開關(guān)進水閥排水閥和電動機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構(gòu)。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)，電動機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定而電動機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。4.3檢測電路系統(tǒng)檢測電路主要由各類傳感器組成。在洗衣過程中起決定作用的物理量有衣量、衣質(zhì)、水位、水溫和渾濁度等,這些物理量都需要有適當(dāng)

21、的傳感器來獲取信息,并轉(zhuǎn)換成PLC能接收的電信號。1, 水位傳感器水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數(shù)。2, 渾濁度傳感器人工洗衣時可以隨時用眼睛檢查衣物是否洗凈但在洗滌桶內(nèi)的衣物不斷地進行翻滾運行無法直接撿測衣物的洗凈程度。全自動洗衣機通過采用光傳感器檢測洗滌液的透光率從而間接撿測了洗凈程度。在洗衣機排水管兩側(cè)分別安裝紅外發(fā)光管和光電接收管。洗滌前排水管中充滿清水光電接收管受光導(dǎo)通以此時光敏三極管輸出電壓為設(shè)定值。洗滌開始后衣物上的污垢不斷地擴散到洗滌液中洗滌液逐漸變渾濁致使透光率降低（相應(yīng)地光敏三極管的輸出電壓也隨之下降。經(jīng)過一段時間后該輸出電壓趨于穩(wěn)定值洗滌過程結(jié)束然岳

22、進漂洗階段。3, 衣質(zhì)傳感器衣質(zhì)傳感器又叫布質(zhì)傳感器它是為檢測衣物的質(zhì)地而設(shè)谿的。根據(jù)衣物纖維中棉纖維、化學(xué)纖維所占比例的大小衣物的布質(zhì)分為“柔軟棉”、“較硬棉”、“棉與化纖”以及“化纖”四個擋。4, 衣量傳感器衣量傳感器又稱衣物負載傳感器它是用來檢測洗衣時衣物量多少的。當(dāng)洗滌桶內(nèi)注入一定量的清水后將衣物放入桶內(nèi)這時讓驅(qū)動電機以斷續(xù)通電運轉(zhuǎn)的方式工作一分鐘左右。利用電機繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢經(jīng)光電隔離及比較整型產(chǎn)生脈沖信號。這種矩形脈沖數(shù)目與電機慣性轉(zhuǎn)過的角度成比例。若衣物多則電機受到的阻力大電機慣性轉(zhuǎn)過的角度就小相應(yīng)地傳感器產(chǎn)生的脈沖就少這樣就間接地“測量出了衣物量的多少。下一步需要做的就是

23、根據(jù)衣物量來設(shè)定水位。衣質(zhì)傳感器和衣量傳感器是同一個裝谿只是檢測的方法不同。在進行衣質(zhì)檢測時。首先使洗滌桶內(nèi)的水位比設(shè)定水位低一個擋級然后仍按照測衣物量的方法讓驅(qū)動電機以通斷電的方式工作一段時間。檢測每次斷電期間衣量傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)并求其平均值。用測衣量時得到的脈沖數(shù)減去測衣質(zhì)時得到的脈沖數(shù)二者之差即可以判別衣質(zhì)。若桶內(nèi)的衣物棉纖維所占比例大脈沖數(shù)差就大若化學(xué)纖維所占比例大脈沖數(shù)差就小。5, 水溫傳感器適當(dāng)?shù)南匆聹囟扔欣谖酃傅淖兓?。可以提高洗滌效果。水溫傳感器裝在洗滌桶的下部。以熱敏電阻為檢測元件。測定打開洗衣機開關(guān)時的溫度為環(huán)境溫度注水結(jié)束時的溫度為水溫將所測溫度信號輸給PLG5主要器件

24、的選擇5.1 電動機的選擇由于家庭提供的電源限制故選單相電容運轉(zhuǎn)式異步電動機。以3.6公斤全自動洗衣機為例由于全自動洗衣機的脫水桶直徑較大這一偏心不能不考慮所以計算時應(yīng)以洗滌物可能產(chǎn)生前最大偏心為計算依據(jù)。脫水時電機功率比洗滌時要大在確定電機功率時應(yīng)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。由于在計算時一些因素如電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量等沒考慮造成一些偏差所以3.6公斤全自動洗衣機電機額定功率選為180瓦。符合全自動洗衣機的功率范圍120W，250W。故選擇YY104-180型號單相電容運轉(zhuǎn)式電動機功率180瓦，額定電壓220V轉(zhuǎn)速1350r/min電流1.7A

25、。5.2 傳感器的選擇5.2.1 水溫傳感器的選擇水溫檢測可用熱敏電阻或MTS102半導(dǎo)體溫度檢測器。洗衣機水溫一般為4?,40?,在該溫度范圍內(nèi)MTS102W性好，溫度敏感,水溫檢測常選用它。5.2.2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(dǎo)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

26、器。5.2.3 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。5.2.4 衣質(zhì)傳感器的選擇衣質(zhì)的檢測一般在洗滌之前且主要用來測定所洗衣物屬于棉類還是化纖類。在一定水位的前提下不同的衣物成分不同,其布阻抗就不同。為了測出衣質(zhì),先加入一定的水并讓電機轉(zhuǎn)動,突然切斷電源,由于慣性作用電機會維持短時間旋轉(zhuǎn)。此時電機處于發(fā)電機狀態(tài),會產(chǎn)生一定感應(yīng)電勢并逐漸衰減到零。由于衰減速率與布阻抗有一定的線性關(guān)系,通過對定子繞組

27、兩端電熱進行整流和檢測,經(jīng)光電隔離后形成脈沖，脈沖信號多則布阻抗小，反之亦然。經(jīng)過幾次測量就可以判斷出布阻抗，通過推理得出衣質(zhì)。故選擇電阻傳感器。5.3 可編程控制器外部設(shè)計5.3.1 可編程控制器的選擇根據(jù)輸入信號及輸出信號的數(shù)量經(jīng)過初略計算輸人點數(shù)為6點輸出點數(shù)為6點，輸人、輸出信號都是數(shù)字量。增加20%&用量以便隨時增加控制功能：輸入點數(shù)為：6X(1+20%)=7.2輸出點數(shù)為：6X(1+20%)=7.2根據(jù)I/O點數(shù)可選松下FP0-C16型可編程控制器具輸入點8點輸出點8點擴展模塊可用點數(shù)為16點。5.3.2 可編程控制器I/O口分配輸入啟動高水位傳低水位傳感器渾濁度傳感器衣質(zhì)傳感器停

28、止感器PLC輸入X0X1X2X3X4X5輸出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC輸出報警器進水控制正轉(zhuǎn)高正轉(zhuǎn)低反轉(zhuǎn)高速反轉(zhuǎn)低速洗排水控制閥脫水閥速洗滌速洗滌洗滌滌圖6可編程控制器I/O口分配表5.3.3 外圍接線圖心Ha+Vf，州*上DUII二。忖咫XI乂且心41（弓FFd-；1*匚匚卜dtYa3y4y5丫7蠡獷tflme其p電ttMFfM用加圖7可編程控制器外圍接線圖洗衣機要實現(xiàn)衣服的洗滌漂洗和脫水就要通過上述動作來實現(xiàn)而這些動作可以通過PLC控制來實現(xiàn)。同時加上開關(guān)和按鈕數(shù)碼管顯示器蜂鳴報警器和欠電壓檢測保護電路等就可以形成完整的PLC控制系統(tǒng)。通過軟件編程達到對整個洗衣過程進行檢測控制

29、和用戶交互。此外在少數(shù)全自動洗衣機上以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動電路的電源開關(guān)由PLC控制繼電器觸點開關(guān)的通斷實現(xiàn)洗衣機的程序運轉(zhuǎn)。6軟件設(shè)計6.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計全自動洗衣機工作原理：全自動洗衣機的洗衣桶（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。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時通過電動控制系統(tǒng)使進水閥打開經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時通過電控系統(tǒng)使排水閥打開將水由外桶排出到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時通過電控系統(tǒng)將離

30、合器合上由洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。6.2全自動洗衣機的控制要求1,PLC投入運行系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動，2, 啟動時開始進水,3, 水滿（上限位）時停止進水并開始洗滌正轉(zhuǎn),4, 正轉(zhuǎn)30s后暫停,5, 暫停2s后開始洗滌反轉(zhuǎn),6, 反轉(zhuǎn)30s后暫停,7,暫停2s后若正、反轉(zhuǎn)未滿5次時返回從正洗開始的動作，8,暫停5s后若正、反洗滌滿5次時則開始排水,9, 水位下降到低水位時開始脫水井繼續(xù)排水,10, 脫水30s即完成一次從進水到排水的大循環(huán)過程

31、,11,若完成2次大循環(huán)洗完報警3s后自動停機,1.1 可以按“停止”按鈕實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警,1.2 可以按“排水”按鈕實現(xiàn)手動排水,1.3 控制系統(tǒng)順序功能圖運行圖9全自動洗衣機控制系統(tǒng)順序功能圖PLC投入運行系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動。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次大循環(huán)則返

32、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。1.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計-trwxiK5：ofTH 1 2X301(1(TM工口 K2Q 1-匚口口 口K5-5廿H11產(chǎn)：口41lTHA4,no J一壬旺CTJOIK5圖10PLC控制系統(tǒng)的梯形圖按下啟動按鈕S1X0動合觸點閉合內(nèi)部輔助繼電器R10得電為“1”同時R10動合觸點閉合自鎖；R10動合觸點閉合使輸出繼電器Y1得電為“1”進水閥打開開始注水。到高水位檢測傳感器K1閉合使其動斷觸點X1斷開進水閥關(guān)閉；同時X1動合觸點閉合計時器T0開始通電計

33、時2s后T0動合觸點閉得電為“1”洗衣機開始正轉(zhuǎn)洗滌，同時計時器T1得電合輸出繼電器Y230s后T1動斷觸點斷開Y2斷電正轉(zhuǎn)洗滌停止。同時T1動合觸點閉合計時器T2得電2s后T2動合觸點閉合輸出繼電器Y3得電為“1”洗衣機開始反轉(zhuǎn)洗滌同時計時器T3得電30s后T3動合觸點閉合T4得電2s后T4動合觸點閉合計數(shù)器CT100計數(shù)1次;T4動斷觸點斷開計時器T0、T1、T2、T3、T4失電復(fù)位T4失電后其動斷觸點恢復(fù)閉合T0得電2s后Y2得電開始正轉(zhuǎn)洗滌如此循環(huán)5次計數(shù)器CT100計數(shù)5次后C100動合觸點閉合輸出繼電器Y4得電為“1”排水閥打開排水待排水至低水位檢測開關(guān)K2時輸入繼電器X2動斷觸點

34、斷開Y4失電為“0”停止排水同時X2動合觸點閉合輸出繼電器Y5得電為“1”脫水電機運轉(zhuǎn)開始脫水同時計時器T5得電30s后T5動斷觸點斷開Y5失電為“0”脫水停止；同時T5動合觸點閉合計數(shù)器CT101計數(shù)1次。同時T5動合觸點閉合使高水位進水閥打開注水開始第2次大循環(huán)第2次大循環(huán)結(jié)束后計數(shù)器CT101動合觸點閉合輸出繼電器Y0得電為“1”報警器報警同時計時器T6得電3s后T6動斷觸點斷開Y0失電為“0”報警停止自動洗衣過程完成。其中S2為手動排水按鈕S3為手動脫水按鈕S4為手動停止按鈕。1.5 程序語句表ST物75STTO57TWX.EMI：1DRK1D精4AN1LIE”jinSQEl4HJCL

35、IWaniynMlq，4AN1X5gSTF.狷：T招供XJ即aNTnIdORVIuVII鄧口00OTVbIIAN1XS27TMX/WPKJ如nwKANIXIk-J與AHTXf1.1.wiijAMEVt5gzT-5hHVIAHISIMAN_li*IL門叫_n_4NICIS。4h；eXi7lch，？7F4*J145114野府15洛詢?的xTMX0SDsrrT576ASS、血4TT-a.41K5tF7MX$圖11程序語句表7結(jié)束語該系統(tǒng)采用PLC為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測試方法可靠它具有較強的靈活性提高了設(shè)備運行的可靠性縮短產(chǎn)品開發(fā)周期保證新產(chǎn)品各項技術(shù)開發(fā)的同步性提高了勞動效率達到了良好的經(jīng)濟效果。此外PLC可以重復(fù)使用降低了測試經(jīng)費。它的靈活性、操作方便性也方便測試者隨時輸入、調(diào)試和修改控制程序。PLC又設(shè)有串行接口方便地與計算機進行連接組成測控系統(tǒng)給系統(tǒng)的維護和使用帶來了很大方便。致謝畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)，提出，