XXXX-電氣自動化專業(yè)畢業(yè)論文

1、淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文題目題目 基于基于 PLC 的全自動洗衣機的設計的全自動洗衣機的設計 姓 名 學 號 系（院） 班 級 指導教師 職 稱 20XX 年 X 月 XX 日淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文2原創(chuàng)性聲明和關于論文使用授權的說明原創(chuàng)性聲明和關于論文使用授權的說明原 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。論

2、文作者簽名： 日 期： 關于學位論文使用授權的聲明本人完全了解淄博職業(yè)學院有關保留、使用畢業(yè)設計及畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學校保留或向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權淄博職業(yè)學院可以將本論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文和匯編本論文。(保密論文在解密后應遵守此規(guī)定)論文作者簽名： 導師簽名： 日 期： 淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文3摘 要在現(xiàn)代的社會，全自動洗衣機進入每個家庭，本文介紹了 PLC 用于全自動洗衣機的控制系統(tǒng)，該設計描述了洗衣機由進水、洗滌、排水、脫水、報警到自動停機的循環(huán)過程，并設

3、計相應的系統(tǒng)軟件，結合相應的硬件系統(tǒng)，提高控制系統(tǒng)的可靠性.全自動洗衣機應用了可編程控制器，它的功能強、可靠性極強、編程簡單、使用方便、體積小。它結合全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求，進行程序的設計，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產生來完成本次設計任務。從而實現(xiàn)對可編程控制。此設計主要介紹了全自動洗衣機的工作原理，控制系統(tǒng)的 plc 造型和資源的配置，控制系統(tǒng)程序設計與調試。根據(jù)全自動洗衣機的工作原理，利用可編程控制器實現(xiàn)控制。關鍵詞：洗衣機；全自動；可編程控制器淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文4ABSTRACTIn the modern time, the Full-automat

4、ic washer is entering every family. The article describes the PLC control system ,which is used in fully-auto washing machine ,The design is described how the water washing machine drains away water from water-entering,clearing,dehydration and gives an alarm to the circulation process stopping calcu

5、lation voluntarily. Have designed the appropriate system software, combined with the appropriate hardware system to improve control system reliability, application of a programmable automatic washing machine controller, Its function is strong,the reliability is high,the plait distance is simple and

6、the usage is convenient.Automatic washing machine control system which combines the requirements for the design process, from the main part of the selection, process analysis, idea generation process to complete this design task. To realize the programmable control. This design introduces a fully au

7、tomatic washing machine works, plc control system modeling and resource allocation, control system programming and debugging. According to the working principle of automatic washing machine, using a programmable controller for control. Keywords: washing machine; automatic; programmable controller淄 博

8、 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文5目目 錄錄第一章第一章 緒論緒論 771.11.1 選題背景意義選題背景意義 771.21.2 洗衣機的發(fā)展歷史洗衣機的發(fā)展歷史771.31.3 控制系統(tǒng)選擇控制系統(tǒng)選擇99第二章第二章 全自動洗衣機控制方案確定全自動洗衣機控制方案確定10102.12.1 總體控制方案確定總體控制方案確定1010 2.1.12.1.1 控制系統(tǒng)的比較控制系統(tǒng)的比較10102.22.2 洗衣機的洗衣機的 PLCPLC 控制系統(tǒng)概控制系統(tǒng)概述述10102.3PLC2.3PLC 的設計步驟的設計步驟1111第三章第三章 全自動洗衣機的基本結構全自動洗衣機的基本結構13133.13.

9、1 全自動洗衣機的原理和構造全自動洗衣機的原理和構造13133.23.2 電氣控制系統(tǒng)的硬件設計電氣控制系統(tǒng)的硬件設計 1414 3.2.13.2.1 電動機控制電氣元件的選擇電動機控制電氣元件的選擇1414 3.2.23.2.2 電動機控制線路圖電動機控制線路圖14143.33.3 PLCPLC 控制系統(tǒng)硬件部分設計控制系統(tǒng)硬件部分設計1414 3.3.13.3.1 PLCPLC 輸入元件選擇輸入元件選擇1414 3.3.23.3.2 PLCPLC 輸出元件選擇輸出元件選擇1515 3.3.33.3.3 PLCPLC 輸入輸出元件分配輸入輸出元件分配1616 3.3.43.3.4 PLCPL

10、C I/OI/O 接線圖接線圖1717第四章電氣控制系統(tǒng)第四章電氣控制系統(tǒng)18184.14.1 控制系統(tǒng)結構控制系統(tǒng)結構18184.24.2 控制系統(tǒng)原理控制系統(tǒng)原理18184.34.3 檢測電路系統(tǒng)檢測電路系統(tǒng)1919第五章主要器件的選擇第五章主要器件的選擇21215.15.1 電動機的選擇電動機的選擇2121淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文6 5.25.2 傳感器的選擇傳感器的選擇2121 5.2.15.2.1 水溫傳感器的選擇水溫傳感器的選擇2121 5.2.25.2.2 水位傳感器的選擇水位傳感器的選擇2121 5.2.35.2.3 衣質傳感器的選擇衣質傳感器的選擇21215.3

11、5.3 可編程控制器外部設計可編程控制器外部設計2222 5.3.15.3.1 可編程控制器的選擇可編程控制器的選擇2222 5.3.25.3.2 外圍接線圖外圍接線圖2323第六章第六章 軟件設計軟件設計24246.16.1 系統(tǒng)控制順序功能圖設計系統(tǒng)控制順序功能圖設計24246.2.6.2.全自動洗衣機的控制要求全自動洗衣機的控制要求24246.36.3 控制系統(tǒng)順序功能圖控制系統(tǒng)順序功能圖25256.46.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設計控制系統(tǒng)的梯形圖設計2626第七章課程設計總結第七章課程設計總結2828參考文獻參考文獻 2929致謝致謝 3030淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文7第一

12、章第一章 緒論緒論 本章闡述了畢業(yè)論文選題的背景意義、洗衣機的發(fā)展歷史以及自動化控制在工業(yè)生產和生活中所體現(xiàn)的應用價值，包括目前的應用范圍及發(fā)展的前景。 1.11.1 選題背景意義選題背景意義 洗衣機是人們日常生活中常見的一種家電，已經成為人們生活中不可缺少的家用電器。但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經不能滿足人們對洗衣機的自動化程度的要求了。洗衣機需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動化技術的發(fā)展。而隨著 PLC 技術的發(fā)展，用 PLC 作為控制器，就能很好地滿足全自動洗衣機對自動化的要求，并且控制方式靈活多樣，控制模式可以根據(jù)不同場合的應用而有所不同。自動化技術的飛速發(fā)展使得洗衣機由初始的

13、半自動式洗衣機發(fā)展到現(xiàn)在的全自動洗衣機，又正在向智能化洗衣機方向發(fā)展。 1.21.2 洗衣機的發(fā)展歷史洗衣機的發(fā)展歷史 從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務勞動，而在洗衣機出現(xiàn)以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打這些不斷重復的簡單的體力勞動，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)有人發(fā)明了木制手搖洗衣機。發(fā)明者是美國人比爾布萊克斯。布萊克斯的洗衣機構造極為簡單，是在木筒里裝上 6 塊葉片，用手柄和齒輪傳動，使衣服在筒內翻轉，從而達到“凈衣”的目的。這套裝置的問世，讓那些為提高生活效率而冥思苦想的人士大受啟發(fā)，

14、洗衣機的改進過程開始大大加快。 淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文8 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、內燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。到 1911 年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機。電動洗衣機的問世，標志著人類家務勞動自動化的開端。 電動洗衣機幾經完善，在 1922 年迎來一種嶄新的洗衣方式“攪拌式” 。攪拌式洗衣機由美國瑪依塔格公司研制成功。這種洗衣機是在筒中心裝上一個立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動機帶動立軸，進行周期性的正反擺動，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此滌蕩污垢。攪拌式洗衣機結構科學合理，受到人們的普遍歡迎。不過 10 年之后

15、，美國本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機，洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內完成。這意味著電動洗衣機的型式躍上一個新臺階，朝自動化又前進了一大步！直至今日，滾筒式洗衣機在歐美國家仍得到廣泛應用。 隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機，它是靠筒體一側的運轉波輪產生的強烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內不斷翻滾，洗凈衣物。1955 年，在引進英國噴流式洗衣機的基礎之上，日本研制出獨具風格、并流行至今的波輪式洗衣機。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機生產領域三分天下的局面初步形成。 20 世紀 60 年代以后，洗衣機在一些發(fā)達國

16、家的消費市場開始形成系列，家庭普及率迅速上升。此間洗衣機在日本的發(fā)展備受矚目。60 年代的日本出現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機，人們稱之為“半自動型洗衣機” 。70 年代，生產出波輪式套桶全自動洗衣機。70 年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機橫空出世，讓人耳目一新。到 80 年代， “模糊控制”的應用使得洗衣機操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時尚進入 90 年代，由于電機調速技術的提高，洗衣機實現(xiàn)了寬范圍的轉速變換與調節(jié)，誕生了許多新水流洗衣淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文9機。此后，隨著電機驅動技術的發(fā)展與提高，日本生產出了電機直接驅動式洗衣機，省去了齒輪傳動和變速機構，

17、引發(fā)了洗衣機驅動方式的巨大革命。 1.31.3 控制系統(tǒng)的選擇控制系統(tǒng)的選擇 現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求做出迅速的反應，生產出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質量的產品，為了滿足這一要求，生產設備和自動生產線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器簡稱PLC（Programmable Logic Controller）正是順應這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置。 PLC 的應用面廣、功能強大、使用方便，是當代工業(yè)自動化的主要設備之一。PLC 已經廣泛地應用在各種機械設備和生產過程的自動控制系統(tǒng)中，當然 PLC 在其他領域也得到了迅速的發(fā)展。 在發(fā)達的工業(yè)國家

18、，PLC 已經廣泛的應用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不斷提高，應用范圍不斷擴大，在我國有越來越多的行業(yè)領域開始應用到PLC。PLC 的應用領域主要有數(shù)字量邏輯控制、運動控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網等幾個方面。 淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文10第二章第二章 全自動洗衣機總體控制方案確定全自動洗衣機總體控制方案確定2.12.1 總體控制方案確定總體控制方案確定 2.1.12.1.1 控制系統(tǒng)的比較控制系統(tǒng)的比較 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

19、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構形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅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，明了適合各類技術人員的傳統(tǒng)習慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特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

20、環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應能力較低，可靠性差。2）編程和 PLC 相比難以學習，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，難以學習。3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結構簡單，處理速度快。2.22.2 洗衣機的洗衣機的 PLCPLC 控制系統(tǒng)概述控制系統(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，和適應工作環(huán)境的淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文11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)相對復雜，編寫洗滌、脫水程序相對復雜；其次，在設計控制系統(tǒng)硬件時要有多種電路保護裝置，

21、如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等 這樣增加了硬件的復雜性，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，集中了驅動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網功能。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 1 典型的 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖Fig.1 The hardware block of classical PLC control system2.32.3 PLCPLC 的設計步驟的設計步驟 開發(fā)應用 PL

22、C 的設計任務分為硬件和軟件設計兩部分。硬件設計主要包括: 1）確定安排 PLC 的輸入、輸出點; 2）設計外圍電路, 包括主電路; 3）選購 PLC 并進行現(xiàn)場安裝接線等內容；軟件設計, 大多數(shù)用梯形圖和指令程序, 主要包括: 1）設計控制流程, 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;淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文122）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)調試: 根據(jù)設計要求, 對程序進行調試和修改, 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

23、。由于控制方式的不同，兩種洗衣機在結構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廠家設定的數(shù)十種操作程序為基礎，用戶在使用時可根據(jù)洗衣量，布質的輕重以及衣物的臟污程度性質等因素，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驗。模糊控制洗衣機以其內部設置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，臟污程度以及臟污性質信息進行模糊邏輯推理，從而自動設置相應的洗滌參數(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。

24、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。淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文13第三章第三章 全自動洗衣機的基本結構全自動洗衣機的基本結構3.13.1 全自動洗衣機的原理和構造全自動洗衣機的原理和構造現(xiàn)如今，洗衣機的應用非常普遍，全自動洗衣機在結構上大致可分為 3 中類型，即波輪式，滾筒式和攪拌式。我國的洗衣機在結構上主要有波輪式和滾筒式兩類，產品的類型以波輪式為主，其他類型為輔。我們就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（內桶

25、）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內桶可以旋轉，作脫水（甩水）用。內桶的四周有很多小孔，使內外桶的水流相通。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，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經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、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、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。波輪式全自動洗衣的實物示意圖如圖所示

26、。淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文14圖 2 波輪式全自動洗衣的實物示意圖3 32 2 電氣控制系統(tǒng)硬件設計電氣控制系統(tǒng)硬件設計3.2.13.2.1 電動機控制電氣元件的選擇電動機控制電氣元件的選擇電動機 M 額定電壓 380V 額定電流 0.38V熔斷器 FU 型號 RL1-15熱繼電器 FR 型號 JR0-20/33.2.23.2.2 電動機控制線路圖電動機控制線路圖圖 3 電動機控制線路圖3.33.3 PLCPLC 控制系統(tǒng)硬件部分的設計控制系統(tǒng)硬件部分的設計3.3.13.3.1 PLCPLC 輸入元件選擇輸入元件選擇基于控制系統(tǒng)的要求，需要選定工作方式:控制按鈕 SB1SB3、限

27、位開關SQ1SQ2。淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文15表表 1 1 PLCPLC 輸入元件選擇輸入元件選擇元件名稱元件符號元件功能元件參數(shù)限位開關SQ1SQ2檢測高、低水位使用溫度：-20+60最大絕緣電壓為：AC-2500V、50Hz1min觸點接觸電阻50毫歐按鈕SB1SB3實現(xiàn)啟動、停止、停止排水工作溫度：-25+55最大絕緣電壓為：AC-2500V、50Hz1min觸點接觸電阻50毫歐3.3.23.3.2 PLCPLC 輸出元件選擇輸出元件選擇系統(tǒng)輸出量為 Y0Y5，一一對應于進水、電機正轉、電機反轉、排水、脫水和報警，其中排水和脫水通過電磁閥 YV1YV2 實現(xiàn)最終控制，電機

28、的正反轉通過電動機線圈 KM1KM2 實現(xiàn)最終控制，脫水則通過離合器 CL 實現(xiàn)最終控制，BE 控制報警。淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文16表表 2 2 PLCPLC 輸出元件選擇輸出元件選擇元件名稱元件符號元件功能元件參數(shù)電磁閥YV1YV2分別實現(xiàn)排水和脫水工作溫度：-3070最大絕緣電壓為：AC-3000V、50Hz1min工作方式：100%ED交流接觸器KM1KM2控制電動機正反轉交流 50Hz 或 60Hz額定電壓 380V額定電流 995A3.3.33.3.3 PLCPLC 輸入輸出元件分配輸入輸出元件分配 表表 3 輸出元件分配表輸出元件分配表表表 4 4 輸入元件分配表輸

29、入元件分配表 元件名稱 元件符號 輸入點編號進水YV1Y0排水YV2Y3電機正轉KM1Y1電機反轉KM2Y2脫水CLY3報警BEY5 元件名稱 元件符號 輸入點編號啟動按鈕SB1X0手動按鈕SB2X3高水位開關SQ1X1低水位開關SQ2X2淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文173.3.43.3.4 PLCPLC I/OI/O 接線圖接線圖圖 4 PLC I/O 接線圖手動排水SB3X3淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文18第四章第四章 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)4.14.1 控制系統(tǒng)結構控制系統(tǒng)結構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

30、制器，電動機，進水電磁閥，排水電磁閥，水位開關，安全開關及各種功能選擇開關等組成的，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 5 波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖4.24.2 控制系統(tǒng)原理控制系統(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。安全開關又稱為蓋開關，在洗衣機運行過程中

31、起安全保護作用，它的功能為：在洗衣機工作時誤開蓋，安全開關便會切斷電動機電源，自動中斷程序；在脫水過程中如桶內衣物擺放不均勻而產生大幅度振動時，安全開關自動中斷脫水過程，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動式程序控制器和單片機式程序控制器電路。電動機驅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，單片機程序控制器具有結構緊湊，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)結構如圖所示：淄 博

32、 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文19圖 6 全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結構圖PLC 在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關的 PLC 的輸入信號控制開關，進水閥，排水閥和電動機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構。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，而電動機的正反轉狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。4.34.3 檢測電路系統(tǒng)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、水位、水溫和渾濁度等,這些物理量都需要有適當?shù)膫鞲衅鱽慝@取信息,并轉換成PLC能接收的電信號。1）水位傳感器水位檢測的精

33、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，光電接收管受光導通，以此時光敏三極管輸出電壓為設定值。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地，光敏三極管的輸出電壓也隨之下降。經過一段時間后，該輸出電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過程結束，然岳進漂洗階段。3）衣質傳感器衣質傳感器又叫布質傳感器，它

34、是為檢測衣物的質地而設置的。根據(jù)衣物纖維中棉纖維、化學纖維所占比例的大小，衣物的布質分為“柔軟棉”、“較硬棉”、“棉與化纖”以及“化纖”四個擋 。 淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文204）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。當洗滌桶內注入一定量的清水后將衣物放入桶內，這時讓驅動電機以斷續(xù)通電運轉的方式工作一分鐘左右。利用電機繞組上產生的感應電動勢，經光電隔離及比較整型，產生脈沖信號。這種矩形脈沖數(shù)目與電機慣性轉過的角度成比例。若衣物多，則電機受到的阻力大，電機慣性轉過的角度就小，相應地，傳感器產生的脈沖就少，這樣就間接地“測量 出了衣物量的多少。下一步

35、需要做的就是，根據(jù)衣物量來設定水位。衣質傳感器和衣量傳感器是同一個裝置，只是檢測的方法不同。在進行衣質檢測時。首先使洗滌桶內的水位比設定水位低一個擋級，然后仍按照測衣物量的方法讓驅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)減去測衣質時得到的脈沖數(shù)，二者之差即可以判別衣質。若桶內的衣物棉纖維所占比例大，脈沖數(shù)差就大，若化學纖維所占比例大脈沖數(shù)差就小。5）水溫傳感器適當?shù)南匆聹囟扔欣谖酃傅淖兓？梢蕴岣呦礈煨Ч?。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時的溫度為環(huán)境溫度，注水結束時的溫度為水溫，將所測溫

36、度信號輸給PLC。淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文21第五章第五章 主要器件的選擇主要器件的選擇5.15.1 電動機的選擇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，所以計算時應以洗滌物可能產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子的轉動慣量等沒考慮，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

37、功率范圍 120W250W。故選擇 YY104-180 型號單相電容運轉式電動機，功率 180 瓦,額定電壓220V，轉速 1350r/min，電流 1.7A。5.25.2 傳感器的選擇傳感器的選擇 5.2.15.2.1 水溫傳感器的選擇水溫傳感器的選擇水溫檢測可用熱敏電阻或MTS102 半導體溫度檢測器。洗衣機水溫一般為4 40 ,在該溫度范圍內MTS102線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。5.2.25.2.2 水位傳感器的選擇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變?yōu)長C 參數(shù)的

38、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換成一個測試內腔氣體變化的壓力,驅動內腔上方的一塊隔膜移動,帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內移動,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。5.2.35.2.3 衣質傳感器的選擇衣質傳感器的選擇衣質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,先加入一定的水并讓電機轉動,突然切斷電源,由于慣性作用電機會維持短時間旋淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文22轉。此時電機處于發(fā)電機狀態(tài),會產生一定感應電勢并逐漸衰減

39、到零。由于衰減速率與布阻抗有一定的線性關系,通過對定子繞組兩端電熱進行整流和檢測,經光電隔離后形成脈沖,脈沖信號多，則布阻抗小,反之亦然。經過幾次測量就可以判斷出布阻抗,通過推理得出衣質。故選擇電阻傳感器。5.35.3 可編程控制器外部設計可編程控制器外部設計5.3.15.3.1 可編程控制器的選擇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%備用量，以便隨時增加控制功能：輸入點數(shù)為： 6(1+20%)=7.2輸出點數(shù)為： 6(1+20%)=7.2根據(jù) I/O 點數(shù)，可選松下 FP0-C16 型可編

40、程控制器，其輸入點 8 點，輸出點 8 點，擴展模塊可用點數(shù)為 16 點。表表 5 可編程控制器可編程控制器 I/O 口分配口分配輸入啟動高水位傳感器低水位傳感器渾濁度傳感器衣質傳感器停止PLC輸入X0X1X2X3X4X5輸出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC輸出報警器進水控制閥正轉高速洗滌正轉低速洗滌反轉高速洗滌反轉低速洗滌排水控制閥脫水淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文235.3.25.3.2 外圍接線圖外圍接線圖圖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)。同時加上開關和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報警

41、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動電路的電源開關，由PLC控制繼電器觸點開關的通斷，實現(xiàn)洗衣機的程序運轉。淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文24第六章第六章 軟件設計軟件設計6.16.1 系統(tǒng)的順序功能圖設計系統(tǒng)的順序功能圖設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(內桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內桶可以旋轉，作脫水(甩水)用。內桶的四周有很多小孔，使內外桶的水流相通。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

42、執(zhí)行。進水時，通過電動控制系統(tǒng)，使進水閥打開，經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、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、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。6.26.2 全自動洗衣機的控制要求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；4）正轉30s后暫停；5）

43、暫停2s后開始洗滌反轉；6）反轉30s后暫停；7）暫停2s后，若正、反轉未滿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；11）若完成2次大循環(huán)，洗完報警3s后自動停機；12）可以按“停止”按鈕實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警；13）可以按“排水”按鈕實現(xiàn)手動排水；淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文256.36.3 控制系統(tǒng)順序功能圖控制系統(tǒng)順序功能圖圖 8 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)，準備好啟動。按下啟動按鈕時開始進水，水滿

44、(即水位到達高水位)時停止進水，2s后開始正轉洗滌。正轉洗滌30s后暫停，暫停2s后開始反轉洗滌。反轉洗滌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。淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文266.46.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設計控制系統(tǒng)的梯形圖設計 圖

45、9 PLC控制系統(tǒng)的梯形圖淄 博 職 業(yè) 學 院 畢 業(yè) 論 文27按下啟動按鈕S1，X0 動合觸點閉合，內部輔助繼電器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，進水閥關閉; 同時X1動合觸點閉合，計時器T0開始通電計時，2s 后T0 動合觸點閉合，輸出繼電器Y2 得電為“1”，洗衣機開始正轉洗滌；同時計時器T1 得電，30s 后T1 動斷觸點斷開，Y2 斷電，正轉洗滌停止。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、T