電氣控制與plc課程設(shè)計(jì)---工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電氣控制與PLC</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　題 目： 工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1.系統(tǒng)概述</b></p>

2、<p>　　可編程控制器是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)起來(lái)的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于控制的各個(gè)領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫(xiě)的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　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，所以在工業(yè)控制方面，它具有繼電器或通用計(jì)算機(jī)所無(wú)法比擬的特點(diǎn)。</p>

3、<p>　　本次設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)采用PLC控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是能大大提高工作效率，和適應(yīng)很多的工作環(huán)境。在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌、脫水程序是由單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，編寫(xiě)洗滌、脫水程序相對(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(guò)載保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)及欠壓保護(hù)等等 這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無(wú)形地增加了維修成本費(fèi)用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛

4、運(yùn)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)電路以及通訊聯(lián)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(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。</p><p>　　設(shè)計(jì)中pLC控制器控制端口輸出，控制電機(jī)接觸器線圈輸出，以達(dá)到控制電機(jī)的工作或停止。兩個(gè)電機(jī)，一個(gè)電機(jī)應(yīng)用于洗滌另一個(gè)電機(jī)用與抽水進(jìn)水裝置。四個(gè)傳感器分別用來(lái)檢測(cè)排空檢測(cè)、高水位檢測(cè)、中水位檢測(cè)、低水位檢測(cè)。檢測(cè)信號(hào)

5、輸入到PLC中相應(yīng)的開(kāi)關(guān)作為工作輸入信號(hào)。多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有人們操作制定工作模式，多個(gè)按鈕來(lái)控制電源接通或斷開(kāi)。</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求</p><p>　　1）PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動(dòng)；</p><p>　　2）啟動(dòng)時(shí)開(kāi)始進(jìn)水；</p><p>　　3）水滿(上限位)時(shí)停止進(jìn)水并開(kāi)始洗滌正轉(zhuǎn)；</p&

6、gt;<p>　　4）正轉(zhuǎn)30s后暫停；</p><p>　　5）暫停2s后開(kāi)始洗滌反轉(zhuǎn)；</p><p>　　6）反轉(zhuǎn)30s后暫停；</p><p>　　7）暫停2s后，若正、反轉(zhuǎn)未滿5次時(shí)，返回從正洗開(kāi)始的動(dòng)作；</p><p>　　8）暫停5s后，若正、反洗滌滿5次時(shí)則開(kāi)始排水；</p><p>　

7、　9）水位下降到低水位時(shí)開(kāi)始脫水井繼續(xù)排水；</p><p>　　10）脫水30s即完成一次從進(jìn)水到排水的大循環(huán)過(guò)程；</p><p>　　11）若完成2次大循環(huán)，洗完報(bào)警3s后自動(dòng)停機(jī)；</p><p>　　12）可以按“停止”按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警；</p><p>　　輸入點(diǎn)：

8、 輸出點(diǎn)：</p><p>　　啟動(dòng) x1 低水位檢測(cè) x11 啟動(dòng)洗衣機(jī) y1</p><p>　　停止 x2 手動(dòng)排水 x12 進(jìn)水閥 y2</p><p>　　高水位 x3 手動(dòng)脫水 x13 正轉(zhuǎn) y3</p><p>

9、　　中水位 x4 反轉(zhuǎn) y4</p><p>　　低水位 x5 排水 y5</p><p>　　排空檢測(cè)x6 脫水 y6</p><p>　　高水位檢測(cè) x7

10、 報(bào)警 y7</p><p><b>　　中水位檢測(cè) x10</b></p><p><b>　　2 . 方案論證</b></p><p>　　2.1控制系統(tǒng)的比較</p><p><b>　　PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)：</b></p><

11、p>　　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(duì)工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)。</p><p>　　2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量，形式，驅(qū)動(dòng)能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換，近年來(lái)，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使P

12、LC的使用更加靈活與多變。</p><p>　　3）編程簡(jiǎn)單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨(dú)特的，多種面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡(jiǎn)潔，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒(méi)有計(jì)算機(jī)知識(shí)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易。</p><p><b>　　單片機(jī)系統(tǒng)的特

13、點(diǎn)：</b></p><p>　　1）要求環(huán)境，單片機(jī)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。</p><p>　　2）編程和PLC相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機(jī)采用匯編語(yǔ)言或者是C語(yǔ)言，這些高級(jí)語(yǔ)言和PLC語(yǔ)言相比，難以學(xué)習(xí)。</p><p>　　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(jiǎn)單，處理速度快。</p><p>　　2.

14、2洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)概述</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)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(dòng)洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌、脫水程序是由單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，編寫(xiě)洗滌、脫水程序相對(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(guò)載保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)及欠壓保護(hù)等等 這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無(wú)形地增加了維修

15、成本費(fèi)用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運(yùn)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)電路以及通訊聯(lián)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(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。</p><p>　　典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖</p><p><b

16、>　　3硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電氣控制線路的原理草圖</p><p>　　QS斷路開(kāi)關(guān)家用可采用HZ10系列組合開(kāi)關(guān)，主要用于電源的引入。FU熔斷器是簡(jiǎn)單有效的保護(hù)電器，可選用半封閉插入式熔斷器。KW接觸器選用CJ12T-250系列交流接觸器，額定電流250A。FR熱繼電器是一種保護(hù)電器，專門(mén)用來(lái)對(duì)過(guò)載及電源斷相進(jìn)行保護(hù)，以防止電動(dòng)機(jī)因上述故障導(dǎo)致過(guò)熱而損

17、壞。常用JR16、JR20、JRS1系列熱繼電器，本次設(shè)計(jì)采用JR16,額定電壓380V，額定電流150A。M1、M2分別為進(jìn)水電機(jī)和洗滌電機(jī)。X3、X4、X5、SB0為四觸頭兩檔萬(wàn)能開(kāi)關(guān)。SB1是手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)。X7、X10、X11分別為高、中、低位水位檢測(cè)壓力傳感器輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān)。T0、T1、T2、T3分別為時(shí)間繼電器，采用空氣式時(shí)間繼電器，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)我們采用JS23系列空氣時(shí)間繼電器，線圈額

18、定工作電壓直流220V，延時(shí)范圍0.2-0.3/s。</p><p>　　如圖3.1所示為系統(tǒng)電氣控制原理圖：</p><p>　　圖3.1所示為系統(tǒng)電氣控制原理圖</p><p>　　3.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)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(guó)的洗衣機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要有波輪式和滾筒式

19、兩類，產(chǎn)品的類型以波輪式為主，其他類型為輔。省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機(jī)不需要水位高過(guò)衣物，從而可節(jié)約用水，并可減少洗衣粉的投放量。此次設(shè)計(jì)的自動(dòng)洗衣機(jī)是波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)</p><p><b>　　3.2洗滌脫水系統(tǒng)</b></p><p>　　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(lái)盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過(guò)4根吊桿懸掛在洗衣機(jī)

20、箱體上。電動(dòng)機(jī)，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(lái)盛放衣物，在洗滌或漂洗時(shí)配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時(shí)便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動(dòng)洗衣機(jī)中對(duì)衣物產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。按波輪的形狀來(lái)分，基本上有小波輪（直徑在160mm左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在300mm左右）新水流兩類。</p><p>　　3.3排水和進(jìn)水系統(tǒng)</p>

21、;<p>　　波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對(duì)桶內(nèi)的水位進(jìn)行檢測(cè)和控制，洗衣機(jī)上都安裝有水位控制器（水位開(kāi)關(guān)）。波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)使用最多的水位開(kāi)關(guān)是空氣壓力式開(kāi)關(guān)，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)3部分組成，用來(lái)監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進(jìn)水和排水電磁閥，進(jìn)水電磁閥是洗衣機(jī)上的自動(dòng)進(jìn)水開(kāi)關(guān)，它受水位開(kāi)關(guān)動(dòng)斷觸點(diǎn)的控制。而排水電磁閥是全自動(dòng)洗衣機(jī)上的自動(dòng)排水裝置，同時(shí)還起改變離合器工

22、作狀態(tài)。進(jìn)水、排水電磁閥是采用電流流過(guò)線圈形成磁場(chǎng)的原理，洗衣機(jī)電磁閥在進(jìn)，排水時(shí)使用，220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場(chǎng)，電磁線圈吸合。自動(dòng)打開(kāi)香蕉閥門(mén)，洗衣機(jī)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(chǎng)消失，電磁鐵松開(kāi)，橡膠閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，洗衣機(jī)里的水就流不出去了。</p><p>　　3.4電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)</p><p>　　波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)

23、系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)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(jī)上，這種洗衣機(jī)在洗滌或者漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機(jī)普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動(dòng)機(jī)同時(shí)作為洗滌和脫水時(shí)的動(dòng)力源，普遍采用主，副繞組完全對(duì)稱的電容式電動(dòng)機(jī)。由于一般全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的額定洗滌容量較大，因此電動(dòng)機(jī)的功率較大。采用減速離合器

24、的全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的原理框如圖3.2所示：</p><p>　　圖3.2 采用減速離合器的全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的原理框圖</p><p>　　電動(dòng)機(jī)與固定在離合器下端的大傳動(dòng)帶盤(pán)之間用V帶傳動(dòng)。經(jīng)第一級(jí)減速后大傳動(dòng)帶盤(pán)得到150r/min的轉(zhuǎn)速。當(dāng)洗衣機(jī)處于洗滌或漂洗狀態(tài)時(shí)，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(shí)，洗滌（脫水）桶不動(dòng)。當(dāng)洗衣機(jī)處于

25、脫水狀態(tài)時(shí)，離合器輸出的是未經(jīng)減速的850r/min的高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)脫水桶和波輪作同步高速運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機(jī)來(lái)說(shuō)，有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒(méi)有行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，因此在洗滌或漂洗時(shí)其波輪的轉(zhuǎn)速與脫水時(shí)的轉(zhuǎn)速時(shí)相同的。</p><p><b>　　3.5控制系統(tǒng)原理</b></p><p>　　波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機(jī)型號(hào)的不同而不

26、盡相同，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動(dòng)機(jī)，進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥，水位開(kāi)關(guān)，安全開(kāi)關(guān)及各種功能選擇開(kāi)關(guān)等組成的，控制的基本原理也都一樣。全自動(dòng)洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)洗衣的自動(dòng)化，整個(gè)洗衣過(guò)程都是在程序控制器的“指揮”下進(jìn)行的。如把離合器比作全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的心臟，則程序控制器就是全自動(dòng)洗衣機(jī)的“大腦”。如圖3.3所示以程序控制器為核心的波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。</p><p>　　圖3.3 波

27、輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理方框圖</p><p>　　程序控制器中存儲(chǔ)著多種程序，一旦通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)選好某種程序后，程序控制器便按這種程序自動(dòng)實(shí)施對(duì)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)水和排水電磁閥的控制。安全開(kāi)關(guān)又稱為蓋開(kāi)關(guān)，在洗衣機(jī)運(yùn)行過(guò)程中起安全保護(hù)作用，它的功能為：在洗衣機(jī)工作時(shí)誤開(kāi)蓋，安全開(kāi)關(guān)便會(huì)切斷電動(dòng)機(jī)電源，自動(dòng)中斷程序；在脫水過(guò)程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度振動(dòng)時(shí)，安全開(kāi)關(guān)自動(dòng)中斷脫水過(guò)程，啟動(dòng)蜂鳴器。按照

28、采用的程序控制器的不同，波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的電氣控制電路可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式程序控制器和單片機(jī)式程序控制器電路。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式程序控制器又稱為機(jī)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(qiáng)，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)程序控制器具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)便，功能齊全，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。用PLC（單片機(jī)）控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3.4所示：</p>&l

29、t;p>　　圖3.4 全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開(kāi)關(guān)的PLC的輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān)，進(jìn)水閥，排水閥和電動(dòng)機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來(lái)決定其工作狀態(tài)；電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號(hào)來(lái)決定，而電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。</p><p><b&

30、gt;　　3.6檢測(cè)電路系統(tǒng)</b></p><p>　　檢測(cè)電路主要由各類傳感器組成包括。在洗衣過(guò)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)?shù)膫鞲衅鱽?lái)獲取信息,并轉(zhuǎn)換成PLC能接收的電信號(hào)。按分類可分為四種類型傳感器：（1）水位傳感器（2）渾濁度傳感器（3）衣質(zhì)傳感器（4）衣量傳感器。</p><p>　　3.7主要器件的選擇</p

31、><p>　　元器件選擇清單如圖3.5所示：</p><p>　　如圖3.5元器件選擇清單</p><p><b>　　(1)電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　由于家庭提供的電源限制故選單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)。以3.6公斤全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，由于全自動(dòng)洗衣機(jī)的脫水桶直徑較大，這一偏心不能不考慮，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)以洗滌物可

32、能產(chǎn)生前最大偏心為計(jì)算依據(jù)。脫水時(shí)電機(jī)功率比洗滌時(shí)要大，在確定電機(jī)功率時(shí)應(yīng)以脫水時(shí)消耗的功率為依據(jù)，也就是說(shuō)脫水時(shí)電機(jī)功率就是該洗衣機(jī)所確定的電機(jī)額定功率。由于在計(jì)算時(shí)一些因素如電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等沒(méi)考慮，造成一些偏差，所以3.6公斤全自動(dòng)洗衣機(jī)電機(jī)額定功率選為180瓦。符合全自動(dòng)洗衣機(jī)的功率范圍120W～250W。</p><p>　　故選擇YY104-180型號(hào)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)，功率180瓦,額定電壓22

33、0V，轉(zhuǎn)速1350r/min，電流1.7A。</p><p>　　(2)傳感器的選擇 </p><p><b>　　水溫傳感器的選擇</b></p><p>　　水溫檢測(cè)可用熱敏電阻或MTS102 半導(dǎo)體溫度檢測(cè)器。洗衣機(jī)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(cè)常選用它。</p><

34、p><b>　　水位傳感器的選擇</b></p><p>　　對(duì)于PLC控制的洗衣機(jī),要求水位的檢測(cè)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(cè)物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)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(guò)導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測(cè)試內(nèi)腔氣體變化的壓力,驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動(dòng),帶動(dòng)隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動(dòng),從而線圈電感發(fā)生變化。由

35、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。</p><p><b>　　渾濁度傳感器的選擇</b></p><p>　　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(qiáng)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。</

36、p><p><b>　　衣質(zhì)傳感器的選擇</b></p><p>　　衣質(zhì)的檢測(cè)一般在洗滌之前，且主要用來(lái)測(cè)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(cè)出衣質(zhì),先加入一定的水并讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),突然切斷電源,由于慣性作用電機(jī)會(huì)維持短時(shí)間旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài),會(huì)產(chǎn)生一定感應(yīng)電勢(shì)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)

37、系,通過(guò)對(duì)定子繞組兩端電熱進(jìn)行整流和檢測(cè),經(jīng)光電隔離后形成脈沖,脈沖信號(hào)多，則布阻抗小,反之亦然。經(jīng)過(guò)幾次測(cè)量就可以判斷出布阻抗,通過(guò)推理得出衣質(zhì)。故選擇電阻傳感器。</p><p>　　3.8 可編程控制器外部設(shè)計(jì)</p><p>　　(1)可編程控制器的選擇</p><p>　　根據(jù)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)的數(shù)量，經(jīng)過(guò)初略計(jì)算， 輸人點(diǎn)數(shù)為6點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為6點(diǎn)；輸人、

38、輸出信號(hào)都是數(shù)字量。增加20%備用量，以便隨時(shí)增加控制功能：</p><p>　　輸入點(diǎn)數(shù)為： 6×(1+20%)=7.2</p><p>　　輸出點(diǎn)數(shù)為： 6×(1+20%)=7.2</p><p>　　根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)，可選松下FP0-C16型可編程控制器，其輸入點(diǎn)8點(diǎn)，輸出點(diǎn)8點(diǎn)，擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)。</p><p&

39、gt;　　(2)可編程控制器I/O口分配如圖3.6所示</p><p>　　圖3.6 可編程控制器I/O口分配圖</p><p>　　(3)外圍接線圖如圖3.7所示</p><p>　　圖3.7 可編程控制器外圍接線圖</p><p>　　洗衣機(jī)要實(shí)現(xiàn)衣服的洗滌，漂洗和脫水，就要通過(guò)上述動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，而這些動(dòng)作可以通過(guò)PLC控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)加上

40、開(kāi)關(guān)和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報(bào)警器和欠電壓檢測(cè)保護(hù)電路等，就可以形成完整的PLC控制系統(tǒng)。通過(guò)軟件編程達(dá)到對(duì)整個(gè)洗衣過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)控制和用戶交互。</p><p>　　此外，在少數(shù)全自動(dòng)洗衣機(jī)上，以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動(dòng)電路的電源開(kāi)關(guān)，由PLC控制繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的程序運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　4. 軟件設(shè)計(jì)</b></p>

41、<p>　　4.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì)</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)工作原理：全自動(dòng)洗衣機(jī)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(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來(lái)執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電動(dòng)控制系統(tǒng)，使進(jìn)水閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)，將水由外

42、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(pán)正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開(kāi)關(guān)分別用來(lái)檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。</p><p>　　4.2 控制系統(tǒng)順序功能圖如圖4.1</p><p>　　圖 4.1 全自動(dòng)洗

43、衣機(jī)控制系統(tǒng)順序功能圖</p><p>　　PLC 投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。按下啟動(dòng)按鈕時(shí)開(kāi)始進(jìn)水，水滿(即水位到達(dá)高水位)時(shí)停止進(jìn)水，2s后開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌30s后暫停，暫停2s后開(kāi)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(kāi)始的動(dòng)作; 若正、反洗滌滿5 次時(shí)，則開(kāi)始排水。排水水位若下降到低水位時(shí)，開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水。脫水30s即完成一次從進(jìn)

44、水到脫水的工作循環(huán)過(guò)程。若未完成2 次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開(kāi)始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán); 若完成了2 次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警3s結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。若按下停止按鈕，可以手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水。</p><p>　　4.3 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)</p><p><b>　　如圖4.2所示：</b></p><p>　　圖4.2 PLC

45、控制系統(tǒng)的梯形圖</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕S1，X0 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，內(nèi)部輔助繼電器R10得電為“1”，同時(shí)R10動(dòng)合觸點(diǎn)閉合自鎖; R10動(dòng)合觸點(diǎn)閉合使輸出繼電器Y1 得電為“1”，進(jìn)水閥打開(kāi)，開(kāi)始注水。到高水位檢測(cè)傳感器，K1 閉合，使其動(dòng)斷觸點(diǎn)X1 斷開(kāi)，進(jìn)水閥關(guān)閉; 同時(shí)X1動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，計(jì)時(shí)器T0開(kāi)始通電計(jì)時(shí)，2s 后T0 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y2 得電為“1”，洗衣機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗滌；同時(shí)計(jì)時(shí)器

46、T1 得電，30s 后T1 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y2 斷電，正轉(zhuǎn)洗滌停止。同時(shí)T1 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，計(jì)時(shí)器T2得電，2s后T2動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y3得電為“1”，洗衣機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌，同時(shí)計(jì)時(shí)器T3得電，30s后T3動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，T4 得電，2s 后T4 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，計(jì)數(shù)器CT100 計(jì)數(shù)1 次; T4 動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，計(jì)時(shí)器T0、T1、T2、T3、T4 失電復(fù)位，T4失電后其動(dòng)斷觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，T0得電，2s后，Y2得電，開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗滌，如此

47、循環(huán)5次，計(jì)數(shù)器CT100計(jì)數(shù)5次后，C100 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y4 得電為“1”，排水閥打開(kāi)排水，待排水至低水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)K2時(shí)，輸入繼電器X2動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y4 失電為“0</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　1.硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、基本檢測(cè)儀表檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可以分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩

48、步進(jìn)行。</p><p><b>　?。?）靜態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測(cè)。包括檢查外部的各種元件或者電路是否有斷點(diǎn)。用萬(wàn)用表檢測(cè)，先先用萬(wàn)用表復(fù)核目測(cè)中有疑問(wèn)的連接點(diǎn)，再檢測(cè)各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。給板加電，檢測(cè)所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值。聯(lián)機(jī)檢測(cè)。因?yàn)橹挥杏每删幊炭刂破鏖_(kāi)發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)

49、用戶系統(tǒng)的調(diào)試。</p><p><b>　?。?）動(dòng)態(tài)調(diào)試</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的期間內(nèi)部故障、期間連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢測(cè)。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、有分到合。</p><p><b>　　2.軟件調(diào)試：</b></p><

50、p>　　軟件調(diào)試是通過(guò)對(duì)擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來(lái)發(fā)現(xiàn)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過(guò)程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯錯(cuò)誤。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯(cuò)誤并修改程序在進(jìn)行調(diào)試，如此反復(fù)直至調(diào)試成功。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)三菱FX2N系列PLC的特點(diǎn)有了深入的理

51、解。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了三菱FX2N系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、電磁閥、開(kāi)關(guān)等其他一些輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化。該系統(tǒng)采用PLC 為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測(cè)試方法可靠，它具有較強(qiáng)的靈活性，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，保證新產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的同步性，提高了勞動(dòng)效率，達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。此外，PLC 可以重復(fù)使用，降低了測(cè)試經(jīng)費(fèi)。它靈活性、操作方便性也方便測(cè)試者隨時(shí)輸入、調(diào)試和修改控制程序。PLC 又

52、設(shè)有串行接口，方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，組成測(cè)控系統(tǒng)，給系統(tǒng)的維護(hù)和使用帶來(lái)了很大方便。</p><p>　　但與此同時(shí)，該系統(tǒng)還有很多地方需要完善和進(jìn)一步加強(qiáng)。例如，洗衣過(guò)程中有些衣物的洗滌對(duì)水溫也有要求，這就需要添加個(gè)溫度傳感器，并把相應(yīng)的程序添加進(jìn)去；不同衣物洗滌時(shí)有不同的洗滌強(qiáng)度要求，這就要求全自動(dòng)洗衣機(jī)在正常工作模式下有不同的工作模式，如“強(qiáng)洗”、“標(biāo)準(zhǔn)”、“輕洗”。隨著現(xiàn)在人們生活的快節(jié)奏，對(duì)全自動(dòng)洗衣

53、機(jī)要求越來(lái)越高，有些高級(jí)白領(lǐng)和工作狂們就需要一臺(tái)衣服放入洗衣機(jī)，設(shè)定參數(shù)后就能在一段時(shí)間后洗滌完畢，并且無(wú)需照看、添加洗衣粉，洗滌完畢就自動(dòng)烘干，拿出來(lái)就可即穿的。這就需要對(duì)此進(jìn)行軟硬件進(jìn)行改進(jìn)和升級(jí)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我也學(xué)到了很多，不光是知識(shí)本身還有思維過(guò)程的鍛煉。比如，在這次設(shè)計(jì)中我就發(fā)現(xiàn)自己的想法太片面，缺乏開(kāi)放性，在電器匹配上存在不匹配。我明白了學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作

54、、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 魏志精.可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)【M】．電子工業(yè)出版社,2003</p><p>　　[3] 潘月琴.全自動(dòng)洗衣機(jī)的維修【M】．北京科學(xué)技術(shù)出版社,2004</p><p>　　[4] 廖常初.P

55、LC基礎(chǔ)及應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003</p><p>　　[5] 李國(guó)厚.PLC原理及應(yīng)用設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社,2005</p><p>　　[6] 潘海燕.波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的單片控制[J].電子世界，2003（3）</p><p>　　[7] 王玉梅.全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊控制系統(tǒng)[J].濰坊學(xué)院學(xué)報(bào),2000</p><p>