全自動洗衣機(jī)PLC 課程設(shè)計

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1、 09級課程設(shè)計說明書 全自動洗衣機(jī)PLC控制系 、 部： 電氣與信息工程系 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 羅雪蓮 職稱 教授 專 業(yè)： 自動化 班 級： 0903 完成時間： 2012年11月4日 摘 要隨著人們生活水平的不斷提高，洗衣機(jī)已經(jīng)作為一件必備實用的家用電器進(jìn)入了千家萬戶。人們對洗衣機(jī)依賴性的加強(qiáng)也必然要求著洗衣機(jī)的各相性能得到同步加強(qiáng)，要求著洗衣機(jī)適應(yīng)各種不同使用環(huán)境的能力得到進(jìn)一步提升。近年來，可編程控制器在我國的迅速發(fā)展，它所具有的功能性強(qiáng)、可靠性高、配制方法靈活等特點是其它控制器所無法匹敵的，因此，它被越來越廣泛的應(yīng)用于各類工業(yè)控制領(lǐng)域并加快了向民眾生活進(jìn)軍的步法。本文講述的是如

2、何利用 PLC 實現(xiàn)全自動洗衣機(jī)的控制，實現(xiàn)洗衣、清水、脫水的全自動控制。本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計書的要求，以洗衣機(jī)為研究對象，采用了三菱公司 FX2n 系列可編程邏輯控制器作為洗衣機(jī)的控制器。對洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，闡述了可編程邏輯控制器的組成和工作原理。并提出了洗衣機(jī)硬件的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計方案。本設(shè)計改善了洗衣機(jī)系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并真正地達(dá)到了實時全自動控制的要求。關(guān)鍵字： 洗衣機(jī)； 全自動； 可編程邏輯控制器； 控制目 錄1 緒 論12 系統(tǒng)總方案設(shè)計22.1設(shè)計要求22.2工作原理22.3 方案選擇33 硬件電路設(shè)計43.1主電路設(shè)計43.2控制電路設(shè)計53.2.1

3、 PLC的選擇53.2.2 I/O口及定時器/計數(shù)器說明54 主要器件的選擇74.1電動機(jī)的選擇74.2 傳感器的選擇75 軟件設(shè)計85.1 編程軟件85.2 控制流程圖95.3 梯形圖106 設(shè)計體會12參考文獻(xiàn)13致謝14 1 緒 論全自動洗衣機(jī)將洗衣的全過程泡浸、洗滌、漂洗、脫水預(yù)先設(shè)定好N個程序，洗衣時選擇其中一個程序，打開水龍頭和啟動洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過程就會自動完成，洗衣完成時由蜂鳴器發(fā)出響聲,而且洗衣機(jī)采用高分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,還不占位,特意添加的抗老化劑，令外箱體歷久彌新。目前,目前市場上出售的全自動洗衣機(jī)

4、大體分為三類,為前置式側(cè)開門滾筒式洗衣機(jī)、波輪上開門洗衣機(jī)與攪拌式洗衣機(jī)。全自動洗衣機(jī)的發(fā)明是洗衣機(jī)發(fā)明的一個 重大革命，設(shè)計人員設(shè)計的洗衣機(jī)程序使這款洗衣機(jī)更加智能化。它不僅大大節(jié)省了人力，而且還進(jìn)一步擴(kuò)大了機(jī)洗衣物的范圍。省去了手洗的麻煩和去干洗店的費用。使用全自動洗衣機(jī)洗衣時可以根據(jù)衣物質(zhì)地、體積，在微電腦控制板上選擇水流的強(qiáng)弱、時間的長短以及水量的多少。所以洗衣機(jī)問世至今，自動洗衣機(jī)一直都受到消費者的偏愛?？删幊炭刂破?Programmable Controller)是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable L

5、ogic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，本課題就怎樣利用PLC來控制全自動洗衣機(jī)進(jìn)行了研究，對其中軟件設(shè)計、硬件設(shè)計等問題進(jìn)行了分析和研究，實現(xiàn)了全自動洗衣機(jī)的正常運行和強(qiáng)制性停止功能。2 系統(tǒng)總方案設(shè)計設(shè)計要求PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動。 按下啟動按扭及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn)水，水滿(至高低水位)時停止進(jìn)水,2秒后開始洗滌。洗滌時正轉(zhuǎn)15秒后暫停，暫停3秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌15秒后暫停，暫停3秒。循環(huán)3次，總共180秒后開始排水，排空后（水降到低位）開始脫水并繼續(xù)排水。脫

6、水10秒即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。若完成了3次大循環(huán)，則進(jìn)行洗報警10秒結(jié)束全部過程，自動停機(jī)。 此外按排水按鈕可實現(xiàn)手動排水。全自動洗衣機(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，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，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)由洗滌電動機(jī)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)將離合器合上，由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)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(jī)工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。全自動洗

7、衣機(jī)的實物示意圖如下圖1所示。 圖1 自動洗衣機(jī)示意圖2.3 方案選擇PLC是一種專用電子計算機(jī)，它根據(jù)用戶給的指令，通過輸入接口現(xiàn)場采樣信息執(zhí)行邏輯或數(shù)值運算，再通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。它主要由CPU、存儲器、I/O接口模板三部分構(gòu)成。它能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，可輕松應(yīng)對潮濕環(huán)境。用PLC控制的全自動洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示 圖2 PLC控制的全自動洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 3 硬件電路設(shè)計全自動洗衣機(jī)通過PLC來實現(xiàn)電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，并且實現(xiàn)洗衣機(jī)按預(yù)先設(shè)置的程序自動執(zhí)行，完成洗衣。當(dāng)需要手動排水與脫水時，可以強(qiáng)制止自動程序的運行，掏出自動切換到手動操作。為防止全

8、自動洗衣機(jī)在工作過程中，電路發(fā)生短路，損壞電動機(jī)和電路的各種電氣設(shè)備，因此在主電路中安裝了熔斷器，當(dāng)電路出現(xiàn)短路故障時，能迅速、可靠的斷開電源。全自動洗衣機(jī)的電機(jī)容量較小，主電路中的熔斷器可同時作為控制電路的短路保護(hù)，所以在主電路中使用熔斷器就足夠了。PLC部分和開關(guān)電源那的熔斷器也是為了防止電路過電流，保護(hù)電路和電路中的電器元件。全自動洗衣機(jī)在長時間工作下，為了防止電機(jī)繞組的溫升超過額定值而損壞，采用熱繼電器作為保護(hù)元件，與熔斷器搭配使用，可靠地保護(hù)電動機(jī)。人機(jī)接口部分的按鈕等都選擇低壓電器元件，保護(hù)操作者的安全。全自動洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)主接線路如圖3所示。 圖3 全自動洗衣機(jī)的PLC控

9、制系統(tǒng)主接線路3.2.1 PLC的選擇三菱FX2N-32MR有16個輸入點，16個輸出點，通過對結(jié)構(gòu)圖的分析，可知全自動洗衣機(jī)控制程序較為簡單，輸入輸出信息不多，考慮留有適當(dāng)余量，采用三菱FX2N-32MR型PLC可滿足設(shè)計要求。3.2.2 I/O口及定時器/計數(shù)器說明I/O口分配表：如表1所示 表1 I/O分配表類別元件端子號作用輸入SB1 X0啟動按鈕SB2X1停止按鈕SB3X2排水按鈕SQ1X3高水位開關(guān)SQ2X4低水位開關(guān)輸出YA1Y0進(jìn)水電磁閥線圈KM1Y1電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器線圈KM2Y2電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器線圈YA2Y3排水電磁閥線圈YA3Y4脫水電磁離合器線圈FMY5報警蜂鳴器定時器、計數(shù)

10、器說明：如表2所示表2 定時器、計數(shù)器說明類別器件號設(shè)定值作用定時器T02S進(jìn)水候暫停時間T115s正轉(zhuǎn)洗滌計時T23s正洗暫停計時T315s反轉(zhuǎn)洗滌計時T43s反洗暫停計時T510s脫水計時T610s洗完報警計時計數(shù)器C03次正、反洗循環(huán)計數(shù)C13次脫水（大循環(huán)）計數(shù)PLC控制電路連線如圖4所示 圖4 PLC控制電路 4 主要器件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(jī)。以3.6公斤全自動洗衣機(jī)為例，由于全自動洗衣機(jī)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(jī)功率比洗滌時要大，在確定電機(jī)功率時應(yīng)以脫水時消耗的功率為依據(jù)，也

11、就是說脫水時電機(jī)功率就是該洗衣機(jī)所確定的電機(jī)額定功率。由于在計算時一些因素如電機(jī)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(jī)電機(jī)額定功率選為180瓦。符合全自動洗衣機(jī)的功率范圍120W250W。故選擇YY104-180型號單相電容運轉(zhuǎn)式電動機(jī)，功率180瓦,額定電壓220V，轉(zhuǎn)速1350r/min，電流1.7A。4.2 傳感器的選擇 對于PLC控制的洗衣機(jī),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

12、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。 5 軟件設(shè)計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)計的編程軟件版本。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語言程序設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能,結(jié)構(gòu)化程序的編寫(分部程序設(shè)計)，可制作成標(biāo)準(zhǔn)化程序, 在其它同類系統(tǒng)中使用。本軟件包適用于三菱（MITSUBISHI FA）FX0N/1N/1S/2N

13、/2NC、AnS/AnA、MELSEC-全系列工控PLC系統(tǒng)的程序編制。GX Developer的特點：1. 軟件的共通化 GX Developer能夠制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運動控制（SCPU）,FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。 此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 2. 利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升3. 程序的標(biāo)準(zhǔn)化 4. 能夠簡單設(shè)定和其他站點的鏈接 5. 能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接 6. 豐富的調(diào)試功能 如下圖5所示 圖 5 控制流程圖5.3 梯形圖 工步介紹： s0 初

14、始化 s20洗衣機(jī)進(jìn)水 s21電動機(jī)正轉(zhuǎn) s22電動機(jī)反轉(zhuǎn) s23洗衣機(jī)脫水 s24報警 6 設(shè)計體會PLC技術(shù)是一門實踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，PLC當(dāng)今社會發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強(qiáng)有力的工具，學(xué)好PLC對我們非常重要。這次課程設(shè)計要求設(shè)計一個全自動洗衣機(jī)，經(jīng)過兩個星期終于完成了，回顧起這次PLC課程設(shè)計，感慨頗多，也的確從中學(xué)到了許多知識，學(xué)會了怎樣把課本理論知識運動到實際中去。從開始得到老師給定課題后就著手準(zhǔn)備，我查閱了很多的資料，并認(rèn)真

15、的閱讀這些與我的設(shè)計相關(guān)的資料，和同學(xué)們一起探討了。在做設(shè)計時，我復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識，同時也發(fā)現(xiàn)了知識上存在的漏洞，這使得我的專業(yè)知識在得到了鞏固和提高。在這次設(shè)計中也遇到了很多困難，也出了很多小錯誤，但最終都解決了。此次課程設(shè)計鍛煉了自己的動手能力，提高了分析問題解決問題的能力。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。參考文獻(xiàn)1（三菱FX系列）第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社

16、，20102.北京：高等教育出版社，20033.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20054 潘月琴.全自動洗衣機(jī)的維修【M】北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社,20045 廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20036 李國厚.PLC原理及應(yīng)用設(shè)計.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,20057 張鳳珊.電氣控制及可編程序控制器.北京：中國輕工業(yè)出版社,19988 劉子林.電機(jī)與電氣控制M.北京:電子工業(yè)出版社,2003 9 程周.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,2003 致 謝由于本次是設(shè)計一個PLC控制系統(tǒng)，所以對其中的PLC的工作分析尤為重要，對指導(dǎo)老師提供的資料必須要吃透，這是關(guān)鍵。從查閱資料、提出問題，到慢慢一一解決問題，老師給了我很大的幫助。 在此要感謝我的指導(dǎo)老師羅老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。