全自動洗衣機自動控制系統(tǒng)的設計

PAGEPAGE11/38重慶XXX畢業(yè)設計（論文）課題名稱：全自動洗衣機專業(yè)班級：學生姓名：指導教師：二OO 年 月重慶XXX畢業(yè)設計（論文）任務書系 部：二OO 年 月畢業(yè)設計（論文）任務書課題名稱全自動洗衣機自動控制系統(tǒng)的設計內(nèi)容及要求

1、課題簡介：2、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動化成為必然的發(fā)展趨勢。全自動洗衣機的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機是國內(nèi)家電業(yè)唯一不打價格戰(zhàn)的行業(yè)，通過本課題的設計，使學生掌握全自動洗衣機的硬件和軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及設計，將所學PLC等理論知識應用于實踐中。2、技術(shù)指標、按下啟動按鈕后，洗衣機開始進水。水滿時（即水位OFFON，PLC15S3S3S33、水位信號下降到低水位時（ONOFF）10S3310S、要求可以按排水按鈕手動排水；按停止按鈕以實現(xiàn)手要求：1．詳細了解被控對象的控制要求，確定必須完成的動作及完成的順序，歸納出工作循環(huán)和狀態(tài)流程圖。PLC根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對象的復雜程度，進行I/OI/O（數(shù)字量、模擬量等）當進行內(nèi)存容量的估計，確定適當?shù)牧粲杏嗔慷焕速M資源的機型（小、中、大形機器PLC的產(chǎn)品及其售后服務、技術(shù)支持、網(wǎng)絡通信等綜合情況，選定價PLC硬件設計PLC的資料結(jié)合實際需求，同時考慮軟件編程的情況進行外電路的設計，繪制電器控制系統(tǒng)總裝配圖和接線圖。軟件設計并上機調(diào)試（1）在進行硬件設計的同時可以同時著手軟件的設計工作。軟件設計的主要任務是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形PLC體表現(xiàn)。在程序設計的時候建議將使用的軟繼電器（定時器、計數(shù)器等）列表，標明用途以便于程序設計、調(diào)試和系統(tǒng)運行維護，檢修時候查閱。（2）程序初調(diào)也成為模擬調(diào)試。將設計好的程序通過程序編輯工具下載到PLC控制單元中。由外接信號源加入測試信號，通過各種狀態(tài)指示燈了解程序運行的情況，觀察輸入/輸出之間的變化關系及邏輯狀態(tài)是否符合設計要求，并及時修改和調(diào)整程序，消除缺陷，直到滿足設計的要求為止。完成設計說明書說明書格式要求按學院要求格式執(zhí)行。3、主要參考資料：蔣金周 全自動洗衣機的PC智能控制 機一體化謝克明夏路易.可編程控制器原理與程序設計 電子工業(yè)出版社吳存宏.淺談PLC在全自動洗衣機中運用 .家用電器科技，2000年廖常初 可編程序控制器應用技術(shù)（第四版） 重慶大學出版社2002年基本工作量要求

一周時間了解設計要求，收集資料；兩周時間了解被控對象的控制要求，確定必須完成的動作及完成的順序，歸納出工作循環(huán)和狀態(tài)流程圖；一周時間根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對象的復雜程度，進行I/OI/O（數(shù)字量、模擬量等）適當進行內(nèi)存容量的估計，確定適當?shù)牧粲杏嗔慷焕速M資源的機型（小、中、大形機器PLCPLC一周時間進行硬件設計；三周時間進行軟件設計并上機調(diào)試兩周時間編寫《畢業(yè)設計說明書》，準備答辯。進度計劃 起止時間 工作內(nèi)容201120111026—1030了解設計要求，收集資料2011112—1113定必須完成的動作及完成的順序，歸納出工作循環(huán)和狀態(tài)流程2011116-1120圖20111123-1127PLC20111130-1218進行硬件設計20111228-1231進行軟件設計并上機調(diào)試備答辯[1]蔣金周PC機電一體化[2]謝克明，夏路易.可編程控制器原理與程序設計電子工業(yè)出版社[3]PLC參考文獻技，2000[4]廖常初可編程序控制器應用技術(shù)（第四版）重慶大學出版社2002指導教師： 教研室主任： 系主任：引言從古到今，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，對完善，并向智能化發(fā)展。PLCPLC梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。文章在介紹洗衣機結(jié)構(gòu)的同時，對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)進行分PLC了論證,根據(jù)洗衣機的工作原理對程序及其流程進行了設計,具有智能化程度高、安全可靠等特點。對按鈕，電磁閥，開關等其它一些輸入/點進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化控制。目 錄引言 7第一章概述 8洗衣機發(fā)展歷程 9洗衣機發(fā)展結(jié)構(gòu)變化 10總體控制方案確定 10控制系統(tǒng)的比較 112.2.2洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述 11第三章全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu) 13全自動洗衣機的原理和構(gòu)造 13洗滌脫水系統(tǒng) 16排水和進水系統(tǒng) 17電動機及傳動系統(tǒng) 17第四章電氣控制系統(tǒng) 18控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 19控制系統(tǒng)原理 19檢測電路系統(tǒng) 20第五章主要器件的選擇 21電動機的選擇 19傳感器的選擇 21可編程控制器外部設計 22變頻器的選擇及參數(shù)設置 24主要元器件的布置圖 31第六章軟件設計 31系統(tǒng)的順序功能圖設計 31全自動洗衣機的控制要求 32控制系統(tǒng)順序功能圖 33控制系統(tǒng)的梯形圖設計 34第七章結(jié)束語 35致謝 36參考文獻 37年份1874

概述標志性事件美國人比爾·布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機。1880191119227090

美國出現(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)。美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機。美國瑪依塔格公司研制成攪拌式洗衣機。微電腦控制的全自動洗衣機出現(xiàn)引領新的發(fā)展方向。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。調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。洗衣機發(fā)展結(jié)構(gòu)變化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?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。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設備,都應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。第二章全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定總體控制方案確定控制系統(tǒng)的比較（主要與單片機比較PLC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PLC機控制容易。單片機系統(tǒng)的特點：1）2）編程和PLC相比比較麻煩2.2.2洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述PLC在設計控制系統(tǒng)硬件時．要有多種電路保護裝置，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PLC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PLC的設計步驟PLC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。模糊控制洗衣機以其內(nèi)部設置的各種傳感器為信息采集源的輸入、輸出點;2）根據(jù)工作循環(huán)圖,畫出繼電器梯形圖;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；12/38PAGEPAGE14/38第三章 全自動洗衣機的機3全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)全自動洗衣機的原理和構(gòu)造3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）使洗后的衣物柔軟而蓬松。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。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。溫度高有利于污物在水中的擴散且高溫能有效的殺死一些細菌。洗滌過程噪聲小，滾筒式洗衣機屬封閉式洗滌，可以有效屏蔽內(nèi)桶轉(zhuǎn)動和電磁閥動作聲音也很大。磨損率大大高于滾筒式洗衣機。波輪式洗衣機的特點：1）的拳擊棒，松下的雙瀑布，榮事達的網(wǎng)絡水流等都采用了這種水流。擦力，從而減輕衣物的磨損。使洗滌和脫水時洗衣桶振動減小，噪聲降低。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。波輪式全自動洗衣機通常都采用將洗滌（脫水）桶套裝在盛水桶內(nèi)的同軸5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)圖洗滌脫水系統(tǒng)4160mm的渦卷式水流和大波輪（300mm）新水流兩類。排水和進水系統(tǒng)進行檢測和控制，洗衣機上都安裝有水位控制器（水位開關。波輪式全自動套315/38而排水電磁閥是全自動洗衣機上的自動排水裝置，同時還起改變離合器工作狀排水時使用，220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場，電磁線圈吸合。自電動機及傳動系統(tǒng)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16/38第四章 電氣控制部分控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4 波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖控制系統(tǒng)原理17/38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：5全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PLCPLC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PLCPLC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?shù)膫鞲衅鱽慝@取信息,并轉(zhuǎn)換成PLC能接收的電信號。1）水位傳感器2）水溫傳感器18/38PAGEPAGE20/38注水結(jié)束時的溫度為水溫，將所測溫度信號輸給PLC。第五章 主要器件的選擇電動機的選擇3.63.6180120W～250W。故選擇YY104-1801801350r/min，1.7A。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(nèi)MTS102線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。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。渾濁度傳感器的選擇光,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。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可編程控制器外部設計可編程控制器的選擇6620%功能：輸入點數(shù)為：6×(1+20%)=7.2輸出點數(shù)為：6×(1+20%)=7.2I/OFP0-C168816輸入啟動輸入啟動高水位低水位傳感器渾濁度傳感器衣質(zhì)傳感停止傳感器器PLC輸X0X1X2X3X4X5入輸出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC輸報警進水控正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)高反轉(zhuǎn)低速排水控制脫水出器制閥高速低速速洗滌洗滌閥洗滌洗滌可編程控制器I/O口分配表外圍接線圖圖6可編程控制器外圍接線圖PLCPLC到對整個洗衣過程進行檢測控制和用戶交互。變頻器的運用及參數(shù)設置（一）變頻器操作面版說明21/38圖7 變頻器外部結(jié)構(gòu)圖①鍵表示按鍵鍵鍵鍵

說明正轉(zhuǎn)運行指令鍵可用于選擇操作模式或設定模式用于確定頻率和參數(shù)的設定用于連續(xù)增加或降低運行頻率。按下這個鍵可改變頻率。鍵在設定模式中按下此鍵，則可連續(xù)設定參數(shù)。鍵 用于給出正轉(zhuǎn)指令鍵 用于給出正轉(zhuǎn)指用于停止運行。鍵用于保護功能動作輸出停止時復位變頻器。②單位表示，運行狀態(tài)表示表示 說明HZ 表示頻率時，燈亮。22/38ARUNMONPUEXT

表示電流時，燈亮。變頻器運行時燈亮。正轉(zhuǎn)/燈亮，反轉(zhuǎn)時/閃亮監(jiān)示顯示模式時燈亮。PU操作模式時燈亮外部操作模式時燈亮（二）參數(shù)設置方法除一部分參數(shù)之外，參數(shù)的設定僅在用Pr.79選擇PU操作模式時可以實施。一個參數(shù)值的設定既可以用數(shù)字鍵設定也可以用1.5s寫入設定值并更新。

鍵增減按下 鍵例：將Pr.72（外部操作模式）1（PU）的情況。圖8 變頻器顯示圖23/38（三）簡單模式參數(shù)簡單模式參數(shù)如表1-1所示。

內(nèi)容的上限的下限設定電機的額定轉(zhuǎn)矩的頻率RH-ON的頻率RM-ON的頻率RL-ON的頻率速時間速時間定電流PR16 點動加減速速時間

可以設定啟動是的頻率表1-1參數(shù)表1-1參數(shù)變頻器簡單參數(shù)一覽表名稱 單位初始值范圍PR1上限頻率 0.01HZ120/60HZ0~120HZPR2下限頻率 0.01HZ0HZ0~120HZPR3基準頻率 0.01HZ50HZ0~400HZPR4多段速度設定(高速)50HZ0~400HZPR5多段速度設定0.01HZ(中速)50HZ0~400HZPR6多段速度設定0.01HZ(低速)50HZ0~400HZPR7加速時間 0.1/0.01S5S/15S0~3600/360SPR8減速時間 0.1/0.01S5S/15S0~3600/360SPR9電子多電流保0.1/0.01A護變頻器額定輸出電流0~500/0~3600APR13啟動頻率 0.01HZ0.5HZ0~60HZPR15點動頻率 0.01HZ5HZ0~400HZ0.5S 0~3600/360S 24/38間PR79運行模式選擇100外部/PU切換模式1PU運行模式固定2外部運行模式固定3外部/PU組合運行模式14外部/PU組合運行模式2（四）錯誤信息及對策錯誤信息及對策如表1-2所示。操作上的故障用消息的形式顯示。不切斷輸出。操作面板顯示名稱

HOLD操作面板鎖定內(nèi)容檢查要點

設定了操作鎖定模式，除了圖6-5。

之外的操作無效。如措施操作面板顯示

按Er1

鍵2秒鐘后操作鎖定將解除。名稱 禁止寫入錯誤Pr.77參數(shù)寫入選擇中設定為禁止寫入，這樣的內(nèi)容 情況下采取寫入動作時。頻率跳變的設定范圍重復時。25/38檢查要點

V/F5PU請確認Pr.77參數(shù)寫入選擇的設定值。Pr.31～Pr.36（頻率跳變）的設定值。Pr.100～Pr.109(V/F5PU操作面板顯示名稱

Er2運行中寫入錯誤Pr.772（任何運行模式下都可寫入的情況內(nèi)容 下在運行中或STF置為ON時采取參數(shù)寫動作時1請確認Pr.77的設定值檢查要點措施

2是否是運行中Pr.77=2。停止運行后進行參數(shù)的寫入動作。名稱內(nèi)容檢查要點名稱內(nèi)容檢查要點

Er3校正錯誤模擬輸入的偏置，增益的校正值過于接近時請確認參數(shù)C3，C4，C6，C7（校正功能）的設定值。Er4模式指定錯誤Pr.772參數(shù)設定時。運行模式是否為“PUPr.77的設定值26/38措施 1.把運行模式切換“PU運行模式后進行參數(shù)設定2.請設置為Pr.77=2后進行參數(shù)設定。主要元器件的布置圖第六章 軟件設計系統(tǒng)的順序功能圖設計27/38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。PLC30s2s30s2s后，若正、反洗滌未5530s22次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警3s全自動洗衣機的控制要求1、按下啟動按鈕后，洗衣機開始進水。水滿時（OFF15S15S3S33、水位信號下降到低水位時（ONOFF）開始脫水并繼10S3、若完成了310S控制系統(tǒng)順序功能圖28/38圖9 控制系統(tǒng)順序功能圖控制系統(tǒng)的梯形圖設計29/38PAGEPAGE38/38圖9 PLC控制系統(tǒng)的梯形圖第七章 結(jié)束語在本次畢業(yè)設計的整個過程中，以及畢業(yè)設計的寫作、修改和定稿的過程中，曾得到許多實習老師的熱心幫助，在這里像他們表示最誠摯的謝意。另外還在我最迷惘的畢業(yè)設計初期給我信心和動力，替我指明了研究的方向，不斷啟發(fā)，這使我如沐春風，受益終身。另外，我要感謝我那些可歌可敬的親朋好友，他們在我身后給予支持，給步中不焦不躁，沉穩(wěn)向前。望在這里接受我誠摯的謝意。其次，我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，一直默默的支持我，無怨無悔，謝謝你們。最后，謹以此文獻給我多年學習生活中一直在默默支持、鼓勵我的親人和致謝PLC已經(jīng)成為當今空前活躍的領域，在生活中可以PLC要的。PLC以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次畢業(yè)設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。參考文獻魏志精.可編程控制器應用基礎【M】．電子工業(yè)出版社,2003M潘月琴.全自動洗衣機的維修【M】．北京科學技術(shù)出版社,2004廖常初.PLC基礎及應用．北京：機械工業(yè)出版社,2003李國厚.PLC原理及應用設計.化學工業(yè)出版社,2005潘海燕.波輪式全自動洗衣機的單片控制[J].電子世界，2003（3）吳存宏.淺談PLC在全自動洗衣機中運用[J].設計與開發(fā),1999王玉梅.全自動洗衣機的模糊控制系統(tǒng)[J].濰坊學院學報,2000余劍生.基于模糊控制的智能洗衣機的程序控制系統(tǒng)[J].學報,2005周德林.電腦的程序控制系統(tǒng).家用電器,2005榮俊昌.全自動洗衣機原理與維修.高等教育出版社,1998錢如竹.快修家用洗衣機.北京：人民郵電出版社,2003邱士安.機電一體化技術(shù).西安電子科技大學出版社,1997[M]．倪遠平．模糊控制器的硬件電路實現(xiàn)[J]．電工技術(shù),1998王俊普．模糊集和及其應用[M]．上海：上?？茖W技術(shù)出版社,1983世紀的核心技術(shù)——模糊邏輯控制技術(shù)董儒胥.電工電子實訓[M].北京:高等教育出版社,2002.竇振中．PIC社,1997張鳳珊.電氣控制及可編程序控制器.中國輕工業(yè)出版社,1998-重慶XXX畢業(yè)設計（論文）指導紀要系 部： 自動化系專業(yè)班級： 09機電302指導教師： 黃偉姓名：王龍畢業(yè)論文（設計）題目：全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計姓名：王龍畢業(yè)論文（設計）題目：全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計第1次指導主要內(nèi)容記錄教師要求：履一份畢業(yè)設計進度計劃。學生采取的措施：按要求完成。學生簽名：王龍 指導教師簽名： 2011年10月10日第2次指導主要內(nèi)容記