PLC在全自動智能洗衣機中的應用設計

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摘 要 隨著時代的變化，人們的生活也越來越先進，周圍都是高科技產(chǎn)品，也使人們對生活充滿了樂趣和信心。洗衣機是現(xiàn)代人們生活必不可少的家用電器，它為人們提供了很多便利，從功能上分，洗衣機有普通型 半自動型 全自動型及智能型等。主要區(qū)別就在于其自動化程度不同，而洗衣機的自動化就體現(xiàn)在它能否按人的要求來實現(xiàn)自動控制。 本人本次的設計就是根據(jù)全自動洗衣機的工作原理，利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制，從而實現(xiàn)了洗衣的自動化。通過本系統(tǒng)的設計，對三菱FX系列的PLC的特點有深入的理解。自動洗衣機的控制系統(tǒng)利用了三菱FX系列的PLC的特點，對按鈕，電磁閥，開關(guān)等其他輸入/輸出點進行控制，從而實現(xiàn)了洗衣過程的自動化。在本次設計中洗衣機的洗滌時間 排水時間以及脫水時間都是由PLC中的計數(shù)器來控制改變的，所以你只要改變計數(shù)器的參數(shù)就可以改變時間。 關(guān)鍵字：PLC 電磁閥 自動洗衣機 Abstract Along with the variety of ages, people’s life also comes to forerunner more, the surroundings are all high and new science and technology products, also making people be filled with fun and confidence to the life. The washer is the home appliances that modern people live essential to have, it provided many advantages for people, dividing form the function, the washer contain common type, half auto type, full-automatic type and intelligence type etc.. Mainly distinguish and then automate degree at it different, but the automation of washer body it can press person to request a realization to control automatically now. Oneself the design of this time according to the work principle of full-automatic washer, make use of a programmable realization control of the controller PLC, carried out to do laundry thus of automation. Pass the design of this system, have thorough comprehension to the PLC characteristics of Mitsubishi FX series. The control system of automatic washer made use of Mitsubishi FX the PLC characteristics of the series, to the button, electromagnetism valve, switch’s etc, is other to outputted/the importation order to carry on a control, carrying out to do laundry the automation of process thus. The rinse of washer drains to dehydrate time all from PLC in this design of count a machine control of, so you as long as change’s counting the parameter of machine can change time. Key word: The washer electromagnetism valve of PLC auto 目 錄 第1章 緒論…………………………………………………………………………1 第2章 可編程控制器的介紹………………………………………………………3 2.1 可編程控制器的定義………………………………………………………………………3 2.2 可編程控制器的結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………3 2.2.1 按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類 ……………………………………………………………3 2.2.2 按應用規(guī)模及功能分類 ……………………………………………………………3 2.3 可編程控制器的特點………………………………………………………………………3 2.4 可編程控制器的應用………………………………………………………………………4 2.5 可編程控制器的發(fā)展趨勢…………………………………………………………………5 第3章 工藝流程簡介………………………………………………………………7 3.1 全自動智能洗衣機的特點及簡介…………………………………………………………7 3.1.1 智能洗凈技術(shù)………………………………………………………………………7 3.1.2 水位細分……………………………………………………………………………7 3.1.3 智能洗滌……………………………………………………………………………7 3.1.4 功能齊全……………………………………………………………………………7 3.1.5 數(shù)碼顯示……………………………………………………………………………7 3.2 全自動智能洗衣機的控制要求……………………………………………………………7 3.2.1 總體控制要求………………………………………………………………………7 3.2.2 水位選擇控制設計…………………………………………………………………8 　3.2.3 洗衣時間選擇控制設計……………………………………………………………9 　3.2.4 漂洗次數(shù)選擇控制設計 …………………………………………………………10 　3.2.5 脫水時間選擇控制設計 …………………………………………………………10 　3.2.6 程序模式選擇控制設計 …………………………………………………………10 　3.2.7 洗衣過程的控制設計 ……………………………………………………………10 　3.2.8 單相異步電動機的正反轉(zhuǎn) ………………………………………………………12 第4章 器件的選型 ………………………………………………………………13 　4.1 初步設計構(gòu)想 ……………………………………………………………………………13 　4.2 我們選擇三菱產(chǎn)品的理由 ………………………………………………………………13 　4.3.1 工作環(huán)境 …………………………………………………………………………13 　4.3.2 安裝與布線 ………………………………………………………………………14 　4.3.3 I/O端的接線 ……………………………………………………………………14 　4.3.4 外部安全電路 ……………………………………………………………………14 第5章 軟件設計 …………………………………………………………………17 5.1 接線圖 …………………………………………………………………………………17 5.2 輸入/輸出地址分配表…………………………………………………………………18 5.3 狀態(tài)框架圖 ……………………………………………………………………………19 5.4 梯形圖 …………………………………………………………………………………20 結(jié)論 ……………………………………………………………………………25 致謝 ……………………………………………………………………………27 參考文獻 …………………………………………………………………29 第1章 緒論 可編程控制器是以計算機為核心的通用自動控制裝置，它的功能強、可靠性極強、編程簡單、使用方便、體積小?，F(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、記數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設備或生產(chǎn)過程。 該設計主要介紹了全自動智能洗衣機的工作原理、控制系統(tǒng)的PLC的造型和資源的配置、控制系統(tǒng)程序設計與調(diào)試、控制系統(tǒng)PLC程序。根據(jù)全自動智能洗衣機的工作原理，利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制，說明了PLC控制的原理方法，特點及控制洗衣機的特色。通過本系統(tǒng)的設計，對三菱的Fx2n系列PLC的特點有了深入的理解。全自動智能洗衣機控制系統(tǒng)利用了三菱的Fx2n系列PLC的特點，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其它一些輸入/輸出點進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。 充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電用品的個性。 在全自動智能洗衣機中，洗衣機洗滌、脫水程序是由以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，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護以及欠壓保護等等。這樣增加了硬件的復雜性，隱含較高的故障率，無形的增加了維修成本費用。在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應用的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。因此在該設計中采用了PLC來實現(xiàn)全自動智能洗衣機的工作過程。 目前，我國洗衣機的分類方法主要有三種：按自動化程度分類，按洗滌方式分類，按結(jié)構(gòu)方式分類。假如按自動化程度分類，洗衣機可分為普通型、半自動型、全自動型三大類。目前大多是全自動型洗衣機，它是指洗滌、漂洗、脫水各個功能之間的轉(zhuǎn)換全部不用手工操作而能自動進行的洗衣機。在這里研究的就是FX2n系列PLC在全自動智能洗衣機中的應用。 第2章 可編程控制器的介紹 2.1 可編程控制器的定義 PLC即可編程控制器，是指以計算機技術(shù)為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！? 2.2 可編程控制器的結(jié)構(gòu) 2.2.1按硬件的結(jié)構(gòu)類型分類 可編程控制器是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境設計的。為了便于在工業(yè)現(xiàn)場安裝，便于擴展，方便接線，其結(jié)構(gòu)與普通計算機有很大區(qū)別，常見的有單元式、 模塊式及疊裝式三種結(jié)構(gòu)。 2.2.2按應用規(guī)模及功能分類 為了適應不同工業(yè)生產(chǎn)過程的應用要求，可編程控制器能夠處理信號的輸入信號數(shù)量是不一樣的。一般將一路信號稱作一個點，將輸入點和輸出點數(shù)的總和稱為機器的點。按照點數(shù)的多少，可將PLC分為超?。ㄎⅲ?、 小 、中 、大 、超大等五種類型。 可編程控制器還可以按功能分為低檔機 、中檔機及高檔機。而可編程控制器按功能劃分及按點數(shù)規(guī)模劃分是有一定聯(lián)系的。一般大型 、超大型機都是高檔機。機型和機器的結(jié)構(gòu)形式及內(nèi)部存儲器的容量一般也有一定的聯(lián)系，大型機都是模塊式機，具有很大的存儲容量。 2.3 可編程控制器的特點 可編程控制器之所以能夠高速發(fā)展，除了順應工業(yè)自動化的客觀需要外，還由于其具有許多適合工業(yè)控制的獨特優(yōu)點,它較好的解決了工業(yè)控制領域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方遍、經(jīng)濟等問題，其主要特點如下： 1 可靠性高，抗干擾能力強 可靠性指的是可編程控制器平均無故障工作時間?？煽啃约确从沉擞脩舻囊?，又是可編程控制器生產(chǎn)廠家竭力追求的技術(shù)指標?？煽啃愿呤请姎饪刂圃O備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。目前各生產(chǎn)廠家的PLC平均無故障安全運行時間都遠大于國際電工委員會規(guī)定的10萬小時的標準。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。當出現(xiàn)故障時，立即把重要的當前狀態(tài)信息存入指定存儲器，用軟硬件配合封閉存儲器，禁止對存儲器進行任何不穩(wěn)定的讀寫操作，以防存儲信息被沖掉。試驗測試表明：一般PLC產(chǎn)品可抗1KV、1us的脈沖干擾。 2 系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便 PLC用軟件取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝接線工作量大為減少。同時PLC的用戶程序大部分可以在試驗室進行模擬調(diào)試，用模擬試驗開關(guān)代替輸入信號，其輸出狀態(tài)可通過PLC上的發(fā)光二極管指示出來。模擬調(diào)試好后再將PLC控制系統(tǒng)安裝到生產(chǎn)現(xiàn)場，進行聯(lián)機調(diào)試；這樣既安全，又快捷方便。 PLC的故障率很低，并且有完善的自診斷和顯示功能。當故障發(fā)生時，可以根據(jù)可遍程控制器的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查找出故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。 3 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 4 編程簡單、操作方便 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備，它提供了多種面向用戶的語言，如常用的梯形圖、指令語句表和控制系統(tǒng)流程圖等?？紤]到企業(yè)中一般電氣技術(shù)人員和技術(shù)工人的讀圖習慣和應用微機的實際上水平，目前大多數(shù)的PLC采用繼電器控制形式的梯形圖編程方式；這是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程方式，他以計算機軟件技術(shù)構(gòu)成人們慣用的繼電器模型，直觀易懂，與常用的微機語言相比更容易被現(xiàn)場電氣工程技術(shù)人員所接受并掌握。 現(xiàn)在的PLC編程器大都采用個人計算機或手持式編程器兩種形式。手持式編程器有鍵盤、顯示功能，通過電纜線與PLC相連，具有體積小、重量輕、便于攜帶、易于現(xiàn)場調(diào)試等優(yōu)點。用戶也可以利用計算機對PLC編程，進行系統(tǒng)仿真調(diào)試，監(jiān)控運行。目前在國內(nèi)，各廠家都開發(fā)了適用于計算機使用的編程軟件，同時編程軟件的漢化界面更有利于對PLC的學習和推廣應用 。 5 體積小，重量輕，能耗低 可編程序控制器體積小，重量輕，以三菱公司的FXos-14超小型可編程控制器為例，其底部尺寸為90mm*60mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝在機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。對于復雜的控制系統(tǒng)，使用可編程控制器后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，而可編程控制器的體積又僅相當于幾個繼電器的大小，因此，可將開關(guān)柜的縮小到原來的1/2~1/10，由于減少了線圈用電，從而也使能耗降低。 可編程控制器的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時，加上開關(guān)柜體積的縮小，從而可以省下大量的費用。 2. 4 可編程控制器的應用 目前，可編程控制器在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保等各行各業(yè)。隨著可編程控制器性價比的不斷提高，其應用范圍正在不斷擴大，目前可編程控制程器的用途大致可以歸納為以下幾個方面： 1 開關(guān)量的邏輯控制 2 運動控制 3 數(shù)據(jù)處理 4 過程控制 5 通信聯(lián)網(wǎng) 6 在計算機集成制造系統(tǒng)中的應用 2. 5 可編程控制器的發(fā)展趨勢 近年來，可編程控制器發(fā)展的明顯特征是產(chǎn)品的集成度越來越高，工作速度越來越快，功能越來越強，使用越來越方便，工作越來越可靠，具體表現(xiàn)為以下幾個方面： 1 向微型化、專業(yè)化的方向發(fā)展 2 向大型化、高速度、高性能方向發(fā)展 3 編程語言日趨標準 4 與其他工業(yè)控制產(chǎn)品更加融合 5 與現(xiàn)場總線相結(jié)合 6 通信聯(lián)網(wǎng)能力增強 第3章 工藝流程簡介 3.1 全自動智能洗衣機的特點及簡介 3.1.1 智能洗凈技術(shù) 智能洗凈技術(shù):波輪特有結(jié)構(gòu)與噴瀑立體水流、智能洗滌節(jié)拍相結(jié)合，形成循環(huán)水流系統(tǒng)，有效減少纏繞，讓每件衣物都能得到充分的洗滌空間。 3.1.2 水位細分 水位細分:30-38升之間設八檔水位，做到少量衣物及時洗，省時、省水。 3.1.3 智能洗滌 智能洗滌:水流的強弱根據(jù)水位的高低變化而自動調(diào)整，即使是最低水位時也能做到洗凈衣物與呵護衣物的統(tǒng)一。 3.1.4 功能齊全 功能齊全:設有浸洗、標準、快洗、3種全自動洗滌程序和多種用戶自編程序。 3.1.5 數(shù)碼顯示 數(shù)碼顯示,3種洗滌時間（6、9、12分鐘）、3種脫水時間（3、5、7分鐘）、3種漂洗次數(shù)（1、2、3次）針對衣物多少、質(zhì)料和臟污程度，任意設置優(yōu)化程序組合，做到千種程序，隨衣應變。 3.2 全自動智能洗衣機的控制要求 3.2.1 總體控制要求 1．接通總啟動按鈕，程序默認為標準模式； 2．此時可通過程序按鈕來改變程序的模式； 3．選定程序模式之后，可根據(jù)您的要求來改變水位、洗衣時間、漂洗次數(shù)、脫水時間； 4．在確定好所有程序之后,可通過啟動按鈕啟動開始洗衣； 5．按下啟動按鈕后，進水電磁閥打開，開始進水，達到指定水位（由水位開關(guān)控制）時，停止進水,進入洗滌狀態(tài)； 6．洗滌時內(nèi)桶正轉(zhuǎn)洗滌15s暫停3s，反轉(zhuǎn)洗滌15s暫停3s，如此循環(huán)反復； 7． 洗滌結(jié)束后,排水電磁閥打開，進入排水狀態(tài)，當水位下降到低水位時，進入脫水狀態(tài)(同時排水)，這樣就完成了從進水到脫水的大循環(huán)； 8．如此循環(huán)反復直至洗衣過程完成，洗衣機自動報警，報警10s后自動停機，結(jié)束全過程； 9．標準洗衣程序默認為水位34L、洗衣12分、漂洗2次、脫水5分； 快洗洗衣程序默認為水位30L、洗衣6分、漂洗1次、脫水3分； 浸洗洗衣程序默認為水位38L、洗衣12分、漂洗2次、脫水7分； 10.水位選項通過水位選擇鍵盤控制； 洗衣選項通過洗衣選擇鍵盤控制； 漂洗選項通過漂洗選擇鍵盤控制； 脫水選項通過脫水選擇鍵盤控制； 程序選項通過程序選擇鍵盤控制； 11.水位選項有30L 、34L、38L； 洗衣選項有 12分、 9分、 6分、無； 漂洗選項有 3次 、 2次 、 1次、無； 脫水選項有 7分、 5分 、 3分、無； 程序選項有標準,模式、快洗模式、浸洗模式； 12.在脫水過程中,若打開洗衣蓋,會使電機停止運轉(zhuǎn),把洗衣蓋再蓋上后,洗衣機重新進入脫水狀態(tài)； 13.單獨洗衣程序:用戶可以根據(jù)需要,自由選擇[洗衣]，[漂洗]，[脫水],三者之間的任一單獨過程或任意過程組合；注意：在[無]洗衣選項時，進水閥不會打開； 14.電源按鈕可在任意時刻把電源切斷； 15.水位選項的30L 、34L、38L各有一個指示燈； 洗衣時間選項的12分、9分、6分各有一個指示燈； 漂洗次數(shù)選項的3次、2次、1次各有一個指示燈； 脫水時間選項的7分、5分、3分各有一個指示燈； 當選擇某選項后，相應的指示燈就會亮； 16.在洗衣過程中漂洗的時間與應與洗衣時間相同。 17.在自定義洗衣模式時，若按下程序選擇鍵，程序模式仍然會回到下一個洗衣模式的默認值。 注：水位開關(guān)是利用水的壓力,改變開關(guān)里的電感量,引起諧振頻率或占空比的改變,從而電腦感知水位的變化。 3.2.2 水位選擇控制設計 水位選擇控制要求： 1.水位選擇鍵可供用戶選擇、改變機內(nèi)水位量； 2.連續(xù)按該鍵，數(shù)字將在[30升-38升]間循環(huán)變化； 3.水位選項有[30升]、[34升]、[38升]。 水位選擇輸入/輸出分配表： 表3-1 水位選擇控制輸入/輸出地址表 輸入 輸出 元件代號 作用 輸入信號 輸出信號 作用 元件代號 SB1 水位選擇鍵 X000 Y000 30L指示燈 HL1 SB2 總啟動按鈕 X001 Y001 34L指示燈 HL2 　 　 　 Y002 38L指示燈 HL3 水位選擇梯形圖: 圖3-2 水位選擇控制梯形圖 水位選擇控制工作原理： 如圖3-2所示，開機后，當X1上有一個脈沖信號時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)入狀態(tài)S20，30L指示燈亮，此時若使X0 接通一次，轉(zhuǎn)入狀態(tài)S21，34L指示燈亮，此時若第二次接通X0，轉(zhuǎn)入狀態(tài)S22，38L指示燈亮，當X0接通三次時，轉(zhuǎn)入狀態(tài)S20，30L指示燈亮，如此循環(huán)反復，這樣就可以實現(xiàn)用一個按鈕控制多種水位狀態(tài)。 3.2.3 洗衣時間選擇控制設計 洗衣時間選擇控制要求 1.洗衣時間選擇鍵可供用戶選擇、改變洗衣的時間； 2.連續(xù)按該鍵，數(shù)字將在[12分-6分]間循環(huán)變化； 3.洗衣時間選項有[12分]、[9分]、[6分]、[無]。 洗衣時間選擇輸入/輸出分配表： 表3-4 洗衣時間選擇輸入/輸出地址表 輸入 輸出 元件代號 作用 輸入信號 輸出信號 作用 元件代號 SB1 洗衣時間選擇鍵 X000 Y000 12分指示燈 HL1 SB2 總啟動按鈕 X001 Y001 9分指示燈 HL2 　 　 　 Y002 6分指示燈 HL3 洗衣時間選擇控制梯形圖： 圖3-5 洗衣時間選擇控制梯形圖 洗衣時間選擇控制工作原理： 如圖3-5所示，開機后，當X1上有一個脈沖信號時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)入狀態(tài)S20，18L指示燈亮，此時若使X0 接通一次，轉(zhuǎn)入狀態(tài)S21，12分指示燈亮，此時若第二次接通X0，轉(zhuǎn)入狀態(tài)S22，9分指示燈亮，當X0接通四次時，轉(zhuǎn)入狀態(tài)S23，指示燈都不亮，到第五次接通X0時，轉(zhuǎn)入狀態(tài)S20，12分指示燈亮，這樣就可以實現(xiàn)連續(xù)按洗衣時間選擇鍵，數(shù)字將在[12分-6分]間循環(huán)變化。 3.2.4 漂洗次數(shù)選擇控制設計 漂洗次數(shù)選擇控制的控制要求與洗衣時間選擇控制要求基本相類似，所以兩者梯形圖與指令表、工作原理都相類似，在此就不多講了。 3.2.5 脫水時間選擇控制設計 脫水時間選擇控制的控制要求與洗衣時間選擇控制要求基本相類似，所以兩者梯形圖與指令表、工作原理都相類似，在此就不多講了。 3.2.6 程序模式選擇控制設計 程序模式選擇控制的控制要求與水位選擇控制要求基本相類似，所以兩者梯形圖與指令表、工作原理都相類似，在此也不多講了。 3.2.7 洗衣過程的控制設計 控制要求： 1.按下啟動按鈕后，進水電磁閥打開開始進水，達到高水位時停止進水，進入洗滌裝狀態(tài)。 2.洗滌時內(nèi)桶正轉(zhuǎn)洗滌15s暫停3s，再反轉(zhuǎn)洗滌15s暫停3s，又正轉(zhuǎn)洗滌15s暫停3s……，如此循環(huán)反復30次。 3.洗滌結(jié)束后，排水電磁閥打開，進入排水狀態(tài)。當水位下降到低水位時，進入脫水狀態(tài)（同時排水），脫水時間為60s，這樣完成從進水到脫水的一個大循環(huán)。 4.經(jīng)過3次上述大循環(huán)后，洗衣機自動報警，報警10s后，自動停機結(jié)束全過程。 洗衣過程控制輸入/輸出分配表： 表3-7 洗衣過程控制輸入/輸出分配表 輸入 輸出 元件代號 作用 輸入信號 輸出信號 作用 元件代號 SB1 總啟動按鈕 X000 Y000 進水電磁閥控制 KA1 SQ1 高水位開關(guān) X001 Y001 電機正轉(zhuǎn)控制 KM1 SQ2 低水位開關(guān) X002 Y002 電機反轉(zhuǎn)控制 KM2 　 　 　 Y003 排水電磁閥控制 KA2 　 　 　 Y004 脫水電磁離合器控制 KA3 　 　 　 Y005 報警蜂鳴器控制 KA4 洗衣過程控制梯形圖: 圖3-8 洗衣過程控制梯形圖 洗衣過程控制工作原理： 如圖3-8所示，開機時以初始脈沖繼電器M8002為狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)入初始狀態(tài)S0，等待啟動；啟動后（X000接通）轉(zhuǎn)入狀態(tài)S20開始進水，當水位達到高水位（X001接通）時，步進程序進行正、反洗循環(huán)，并用計數(shù)器C0進行計數(shù)，當洗滌循環(huán)次數(shù)滿30次時，進入排水步進狀態(tài)S25，排水到低水位（X002接通）系統(tǒng)開始排水和脫水，并對大循環(huán)進行計數(shù)，大循環(huán)次數(shù)未滿三次繼續(xù)循環(huán)，滿三次進入狀態(tài)S27報警，報警10s后整個洗衣過程結(jié)束，等待下一個洗衣過程開始。 3.2.8 單相異步電動機的正反轉(zhuǎn) 單相異步電動機的反轉(zhuǎn)，必須要旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，即把工作繞組或啟動繞組中的一組首端和末端與電源接線對調(diào)。因為異步電動機的轉(zhuǎn)向是從電流相位超前的繞組向電流相位落后的繞組旋轉(zhuǎn)的，如果把其中的一個繞組反接，等于把這個繞組的電流相位改變了180，假若原來這個繞組是超前90，則改接后就變成了滯后90，結(jié)果旋轉(zhuǎn)磁場的方向隨之改變。 有的電容運行單相電動機是通過改變電容器的接法來改變電動機轉(zhuǎn)向的，如洗衣機需經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)，如圖3-10所示。當接觸器KM2閉合電容器串聯(lián)在LZ繞組上，電流IZ超前于ILF相位約90；當KM2失電，KM1得電時，KM2常開斷開，KM1常開閉合，電容從LZ繞組切斷，串聯(lián)到LF繞組，則電流ILF超前于ILZ相位約90，從而實現(xiàn)了電動機的反轉(zhuǎn)。這種單相異步電動機的工作繞組與啟動繞組可以互換，所以工作繞組、啟動繞組的線圈匝數(shù)、粗細、占槽數(shù)都應相同。 圖3-10 單相異步電動機的正反轉(zhuǎn) 第4章 器件的選型 4.1 初步設計構(gòu)想 本設計的課題為“PLC在全自動智能洗衣機中的應用”，主要是通過PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)對洗衣指示燈以及全自動洗衣工作過程的控制。在本課題中我們采用了三菱FX2N系列PLC。 在整個系統(tǒng)中，我們把整個流程分為兩大塊: 第一：洗衣前對洗衣程序的設定 第二：洗衣機全自動洗衣的控制 4.2 我們選擇三菱產(chǎn)品的理由 存儲容量與速度盡管國外各廠家的PLC產(chǎn)品大體相同，但也有一定的區(qū)別。目前還未發(fā)現(xiàn)各公司之間完全兼容的產(chǎn)品。各個公司的開發(fā)軟件都不相同，而用戶程序的存儲容量和指令的執(zhí)行速度是兩個重要指標。一般存儲容量越大，速度越快的PLC價格就越高，但因該根據(jù)系統(tǒng)的大小合理選用PLC產(chǎn)品。三菱產(chǎn)品在國外品牌中相對比較便宜，性能比較穩(wěn)定。盡量選用大公司的產(chǎn)品其質(zhì)量有保證，且技術(shù)支持好，一般售后服務比較好，還有利于你的產(chǎn)品擴展與軟件升級。 其次在全自動智能洗衣機中，洗衣機洗滌、脫水程序是由以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，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護以及欠壓保護等等。這樣增加了硬件的復雜性，隱含較高的故障率，無形的增加了維修成本費用。在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應用的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。因此在該設計中采用了PLC來實現(xiàn)全自動智能洗衣機的工作過程。 4.3 PLC的選擇使用 4.3.1 工作環(huán)境 1.溫度 PLC要求環(huán)境溫度在0~55℃，安裝時不要放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風散熱的空間應足夠大，基本單元 和擴展單元之間要有30mm以上間隔；開關(guān)柜上、下部應有通風的百葉窗，防止太陽光直接照射；如果周圍環(huán)境超過55℃，要安裝電風扇強迫通風。 2.濕度 為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應小于85％（無凝霜）。 3.震動 應使PLC遠離強烈的震動源，防止震動頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)震動。當使用環(huán)境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 4.空氣 避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣進化裝置。 5.電源 PLC供電電源為50Hz、220（110％）V的交流電，對于電源線來的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。對于可靠性要求高的場合或電源干擾特別嚴重的環(huán)境，可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。 4.3.2 安裝與布線 1.動力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應采用雙膠線連接。 2.PLC應遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設備，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。 3.PLC的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設。模擬量信號的傳送應采用屏蔽線，屏蔽層應一端或兩端接地，接地電阻應小于屏蔽層電阻的1/10。 4.PLC基本單元與擴展單元以及功能模塊的連接線纜應單獨鋪設，以防止外界信號的干擾。 5.交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應盡量遠離高壓線和動力線，避免并行。 4.3.3 I/O端的接線 1.輸入接線 (1)輸入接線一般不要超過30米。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時，輸入接線可適當長些。 (2)輸入/輸出線不能用一根電纜，輸入/輸出線要分開。 (3)盡可能采用常開觸點形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。 2.輸出連線 (1)輸出接線分為獨立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓。但在不同一組中輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。 (2)采用繼電器輸出時，所承受的電感性負載的大小，會影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負載時選擇繼電器壽命要長。 (3)PLC的輸出負載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管和雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護。 4.3.4外部安全電路 為了確保整個系統(tǒng)能在安全狀態(tài)下可靠工作，避免由于外部電源發(fā)生故障、PLC出現(xiàn)異常、誤操作以及誤輸出造成的重大經(jīng)濟損失和人身傷亡事故，PLC外部應安裝必要的保護電路。 (1)急停電路。對于能適應戶造成傷害的危險負載，除了控制程序中加以考慮之外，還應設計外部緊急停車電路，使得PLC發(fā)生故障時，能將引起傷害的負載電源可靠切斷。 (2)保護電路。正反向運轉(zhuǎn)等可逆操作的控制系統(tǒng)，要設計外部電路互鎖保護。 (3)可編程控制器有監(jiān)視定時器等自檢功能，檢查出異常時，輸出全部關(guān)閉。但當可編程控制器CPU故障時就不能控制輸出，因此，對于能使用戶造成傷害的危險負載，為確保設備在安全狀態(tài)下運行，需設計外部電路加以保護。 第5章 軟件設計 5.1 接線圖 圖5-1外部接線圖 5.2 輸入/輸出地址分配表 表5-2 輸入/輸出地址分配表 輸入 輸出 元件 代號 作用 輸入 信號 輸出 信號 作用 元件 代號 SB1 總啟動按鈕 X000 Y000 標準 HL1 SB2 程序選擇鍵 X001 Y001 輕柔 HL2 SB3 洗衣時間選擇鍵 X002 Y002 快洗 HL3 SB4 漂洗次數(shù)選擇鍵 X003 Y003 洗衣12分指示燈 HL4 SB5 脫水時間選擇鍵 X004 Y004 洗衣9分指示燈 HL5 SB6 水位選擇鍵 X005 Y005 洗衣6分指示燈 HL6 SB7 啟動按鈕 X006 Y006 漂洗3次指示燈 HL7 SQ1 38L水位檢測 X007 Y007 漂洗2次指示燈 HL8 SQ2 34L水位檢測 X010 Y010 漂洗1次指示燈 HL9 SQ3 30L水位檢測 X011 Y011 脫水7分指示燈 HL10 SQ4 低水位檢測 X012 Y012 脫水5分指示燈 HL11 SQ5 脫水保護開關(guān) X013 Y013 脫水3分指示燈 HL12 Y014 38L水位指示燈 HL13 Y015 34L水位指示燈 HL14 Y016 30L水位指示燈 HL15 Y017 進水電磁閥控制 KA1 Y020 電機正轉(zhuǎn)控制 KM1 Y021 電機反轉(zhuǎn)控制 KM2 Y022 排水電磁閥控制 KA2 Y023 電源指示燈 HL16 Y024 報警蜂鳴器控制 HL17 Y025 脫水電磁離合器控制 KA3 5.3 狀態(tài)框架圖 開始 Ｍ8002 初始狀態(tài) 進水狀態(tài) 總啟動按鈕 水位 選 擇 程 序 選 擇 電源指示燈 漂洗 次數(shù) 選 擇 洗 衣 時間 選 擇 脫水 時間 選 擇 啟動按鈕 水位限位按鈕 洗滌狀態(tài) 時間限位 排水狀態(tài) 低水位限位按鈕 漂洗次數(shù)未完成 脫水狀態(tài) 漂洗次數(shù)完成 自動報警 報警時間完成 結(jié)束 圖5-3 狀態(tài)框架圖 5.4 梯形圖 圖5-4 全自動智能洗衣機梯形圖  結(jié) 論 經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了，與此同時,我明白了: 知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！且通過這次畢業(yè)設計，我明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在設計課程的過程中，我在指導老師沈白浪老師的幫助和指導下，設計并完成了此次畢業(yè)設計，從中我又對所涉及到理論知識加深了理解，提高了我實際設計的水平,也學到了以前不曾學過的知識,為以后半進入社會奠定了良好的基礎。 致 謝 在本次畢業(yè)設計過程中，我要感謝我的指導老師沈白浪老師對我悉心的指導，感謝老師我遇到困難時給我的幫助。因此，在這里我要鄭重地向他說一聲“老師，謝謝！您辛苦了”。在整個設計中我懂得了許多，同時也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，從而樹立了對自己工作能力的信心。相信，此次畢業(yè)設計對我今后的學習,工作及生活都將會有非常重要的影響。不僅如此，從中我也充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅?？偠灾?在設計過程中所學到的東西是我這次畢,業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。 參考文獻 [1]周惠文，施永.可編程控制器原理與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007：75-78，81-83 [2]王兆義，邏輯與編程控制系統(tǒng)[M].上海：上海大學出版社，2003：10-35 [3]顧戰(zhàn)松，可編程控制器原理和應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，1996：75-89 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