基于PLC的全自動洗衣機的設(shè)計-畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文題目基于plc的全自動洗衣機的設(shè)計姓 名學號系（院）班級指導教師職稱20xx年x月xx日原創(chuàng)性聲明和關(guān)于論文使用授權(quán)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(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本 論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)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c在文中以明確方 式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。論文作者簽名： r期：關(guān)于學位論文使用授權(quán)的聲明本人完全了解xx職業(yè)學院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計及畢業(yè)論文的規(guī)定，同 意學校保留或向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查 閱和借

2、閱；木人授權(quán)xx職業(yè)學院可以將木論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)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(yīng)遵守此規(guī)定）論文作者簽名：導師簽名：日 期：摘要在現(xiàn)代的社會，全自動洗衣機進入每個家庭，木文介紹了 plc用于全自動洗 衣機的控制系統(tǒng)，該設(shè)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(shè)計相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，結(jié)合相應(yīng)的硬件系統(tǒng)，提高控制系統(tǒng) 的可靠性.全自動洗衣機應(yīng)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(jié)合全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求，進行程序的設(shè) 計，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思

3、路的產(chǎn)生來完成木次設(shè)計任務(wù)。從 而實現(xiàn)對可編程控制。此設(shè)計主要介紹了全自動洗衣機的工作原理，控制系統(tǒng)的pic造型和資源的 配置，控制系統(tǒng)程序設(shè)計與調(diào)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(guān)鍵詞：洗衣機；全白動；可編程控制器abstractin the modern time, the full-automatic washer is entering every family. the article describes the plc control system ,which is used in fully-auto washing machine ,the des

4、ign is described how the water washing machine drains away water from water-entering,clearing,dehydration and gives an alarm to the circulation process stopping calculation voluntarily. have designed the appropriate system software, combined with the appropriate hardware system to improve control sy

5、stem reliability, application of a programmable automatic washing machine controller, its function is strong,the reliability is high,the plait distance is simple and the usage is convenient.automatic washing machine control system which combines the requirements for the design process, from the main

6、 part of the selection, process analysis, idea generation process to complete this design task. to realize the programmable control.this design introduces a fully automatic washing machine works, pic control system modeling and resource allocation, control system programming and debugging. according

7、 to the working principle of automatic washing machine, using a programmable controller for control.keywords: washing machine; automatic; programmable controller第一章緒論71. 1選題背景意義 71.2洗衣機的發(fā)展歷史71. 3控制系統(tǒng)選擇9第二章全自動洗衣機控制方案確定102.1總體控制方案確定102. 1. 1控制系統(tǒng)的比較102. 2洗衣機的plc控制系統(tǒng)概述102. 3plc的設(shè)計步驟11第三章全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)133.

8、1全自動洗衣機的原理和構(gòu)造133.2電氣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計143.2. 1電動機控制電氣元件的選擇143. 2. 2電動機控制線圖143.3 plc控制系統(tǒng)硬件部分設(shè)計143. 3. 1 plc輸入元件選擇143. 3. 2 plc輸出元件選擇153.3.3 plc輸入輸出元件分配163. 3. 4 plc i/o 接線圖17第四章電氣控制系統(tǒng)184. 1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)184. 2控制系統(tǒng)原理184. 3檢測電路系統(tǒng)19第五章主要器件的選擇215. 1電動機的選擇215.2傳感器的選擇215.2. 1水溫傳感器的選擇215.2.2水位傳感器的選擇215. 2. 3衣質(zhì)傳感器的選擇2 15.3可編

9、程控制器外部設(shè)計225.3.1可編程控制器的選擇225. 32 外圍接線圖2 3第六章軟件設(shè)計246. 1系統(tǒng)控制順序功能圖設(shè)計246. 2.全自動洗衣機的控制要求246.3控制系統(tǒng)順序功能圖256.4控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計26第七章課程設(shè)計總結(jié)28參考文獻29致謝30第一章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(chǎn)和生活中所體現(xiàn)的應(yīng)用價值，包括目前的應(yīng)用范圍及發(fā)展的前景。1.1選題背景意義洗衣機是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電，已經(jīng)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(jīng)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

10、滿足人們的需求，必須借助于自動化技術(shù)的發(fā) 展。而隨著plc技術(shù)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(yīng)用而 有所不同。自動化技術(shù)的飛速發(fā)展使得洗衣機由初始的半自動式洗衣機發(fā)展到現(xiàn) 在的全自動洗衣機，乂正在向智能化洗衣機方向發(fā)展。1.2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(wù)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)一一有人發(fā)明

11、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(gòu)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(nèi)翻轉(zhuǎn)，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)， 洗衣機的改進過程開始大大加快。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(nèi)燃機洗衣機也相繼岀現(xiàn)。到1911年，美國試制成功世界上第一 臺屯動洗衣機。電動洗衣機的問世，標志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。電動洗衣機幾經(jīng)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

12、 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(jié)構(gòu)科學合理，受到 人們的普遍歡迎。不過10年之后，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(nèi)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(yīng)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 制并推岀了一種噴流式洗衣機，它是靠筒體一側(cè)的運轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強烈渦流，使 衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進英國噴流

13、式洗 衣機的基礎(chǔ)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(chǎn)領(lǐng)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(chǎn)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(yīng)用使得洗衣機操作更簡便，功能更完 備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為吋尚,進入90年代，由于電機調(diào)速技術(shù) 的提高，洗衣機實現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)

14、速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機直接驅(qū)動式洗衣機，省 去了齒輪傳動和變速機構(gòu)，引發(fā)了洗衣機驅(qū)動方式的巨大革命。1.3控制系統(tǒng)的選擇現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求做岀迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、 多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)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 control ler)正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理 器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。plc的應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便，是當 代工業(yè)自動化的主要設(shè)備之一。plc已

15、經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程 的自動控制系統(tǒng)中，當然plc在其他領(lǐng)域也得到了迅速的發(fā)展。 在發(fā)達的工 業(yè)國家，plc已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不斷提高, 應(yīng)用范圍不斷擴大，在我國有越來越多的行業(yè)領(lǐng)域開始應(yīng)用到plc。plc的應(yīng)用 領(lǐng)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(wǎng)等 幾個方面。第二章 全自動洗衣機總體控制方案確定2. 1總體控制方案確定2. 1. 1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，平均無故障 吋間長。

16、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(jié)構(gòu)形式，因 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 擇與確定，而ii在需要時可以隨吋更換，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(shè)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(shù)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）要求環(huán)境，單

17、片機對環(huán)境的適應(yīng)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(jié)構(gòu)簡單，處理速度快。2. 2洗衣機的plc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(yīng)工作環(huán)境的能力。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(shè)計控制系統(tǒng)硬件吋.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

18、 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(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。典型的plc控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示:并諭4沃圖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. 3 plc的設(shè)計步驟開發(fā)應(yīng)用plc的設(shè)計任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計兩部分。硬件設(shè)計主要包括：1）確定安排plc的輸入、輸出點；2）設(shè)計外圍電路，包括主電路；3）選

19、購plc并進行現(xiàn)場安裝接線等內(nèi)容；軟件設(shè)計，大多數(shù)用梯形圖和指令程序，主要包括：1）設(shè)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；繼電器梯形圖;按梯形圖編寫2）根據(jù)工作循環(huán)圖，畫出虛擬的電路圖指令程序表；3系統(tǒng)調(diào)試：根據(jù)設(shè)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；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。由于控制方式的不同，兩種洗衣機在結(jié)構(gòu)和原理上都有很人的區(qū)別。 程序控制洗衣機以洗衣機生產(chǎn)廠家設(shè)定的數(shù)十種操作程序為基礎(chǔ)，用戶在使用時 可根據(jù)洗衣量，布質(zhì)的輕垂以及衣物的臟污程度性質(zhì)等因素，選擇不同的洗

20、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(shè)置的各種傳感器為信息采集源，對傳感器傳冋的 洗衣量，衣物布質(zhì)，臟污程度以及臟污性質(zhì)信息進行模糊邏輯推理，從而自動設(shè) 置相應(yīng)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。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。第

21、三章全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)3.1全自動洗衣機的原理和構(gòu)造現(xiàn)如今，洗衣機的應(yīng)用非常普遍，全自動洗衣機在結(jié)構(gòu)上大致可分為3屮類 型，即波輪式，滾筒式和攪拌式。我國的洗衣機在結(jié)構(gòu)上主要有波輪式和滾筒式 兩類，產(chǎn)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(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。進水吋，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經(jīng)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

22、排出到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由 洗滌電動機驅(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，由洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。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。圖2波輪式全自動洗衣的實物示意圖3. 2電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3. 2. 1電動機控制電氣元件的選擇額定電流0.38v電動機m額定電壓380v熔斷器fu型號rl1-15熱繼電器fr型號jr0-20/33. 2.2電動機控制線路圖打 |/?!圖3電動機控制線路圖3.

23、 3 plc控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計3. 3. 1 plc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、限位開關(guān)sq1sq2。表1 plc輸入元件選擇兀件名稱元件符號兀件功能兀件參數(shù)限位開關(guān)sq1sq2檢測高、低水位使用溫度：-20°c +60 °c最大絕緣電壓為：ac-2500v.50hz<min觸點接觸電阻w50 毫歐按鈕sb1sb3實現(xiàn)啟動、 停止、停止排水工作溫度:-25°c+55°c最大絕緣電壓為：ac-2500v、 50hz*lmin觸點接觸電阻w 50 毫歐3. 3.2 plc輸出元件選擇系統(tǒng)輸岀量為y0y5,

24、 對應(yīng)于進水、電機正轉(zhuǎn)、電機反轉(zhuǎn)、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，電機的正反轉(zhuǎn) 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。表2 plc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：-30°c 70°c最大絕緣電壓 為：ac-3000v. 50hz lmin工作方式：100%ed交流接觸器km1 km2控制電動機 正反轉(zhuǎn)交流50hz或60hz額定電壓380v額定電流995a3. 3.3 plc輸入輸出元件分配表3輸出元件分配表元件名稱元件符號輸入

25、點編號進水yv1y0排水yv2y3電機正轉(zhuǎn)km1y1電機反轉(zhuǎn)km2y2脫水cly3報警bey5表4輸入元件分配表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(guān)sq1xi低水位開關(guān)sq2x2手動排水sb3x33. 3.4 plc i/o 接線圖圖4 plc i/o接線圖第四章電氣控制系統(tǒng)4.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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)主要有程序控制器，電動機，進水電磁閥，排水電磁閥，水位開關(guān), 安全開關(guān)及各種功能選擇開關(guān)等組成的，控制的基木原理也都一樣。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

26、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白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. 2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(guān)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(guān)又稱 為蓋開關(guān)，在洗衣機運行過程中起安全保護作用，它的功能為：在洗衣機工作時 誤開蓋，安全開關(guān)便會切斷電動機電源，自動中斷程序；在脫水過程中如桶內(nèi)衣 物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度振動時，安全開關(guān)自動中斷脫水過程，啟動蜂鳴器。

27、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(qū)動式程序控制器和單片機式程序控制器電路。電動機驅(qū)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 h能直接控制較大電流等優(yōu)點，單片機程序控制器具有結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)如圖所示：圖6全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖plc在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)的plc的輸入信號控制開關(guān)，進水 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

28、plc 給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機的工作狀態(tài)也由控制屮心plc給定信號來決 定，而電動機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。4.3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）水位傳感器水位檢測的精度直接影響洗凈度、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(nèi)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

29、度。在洗衣機排水管兩側(cè)分別安裝 紅外發(fā)光管和光電接收管。洗滌前，排水管屮充滿清水，光電接收管受光導通, 以此吋光敏三極管輸岀電壓為設(shè)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(yīng)地，光敏三極管的輸出 電壓也隨之下降。經(jīng)過一段時間后，該輸岀電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過程結(jié)束，然 岳進漂洗階段。3）衣質(zhì)傳感器衣質(zhì)傳感器又叫布質(zhì)傳感器，它是為檢測衣物的質(zhì)地而設(shè)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(zhì)分為“柔軟棉”、“較硬棉”、 “棉與化纖”以及“化纖”四個擋。4）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

30、洗 滌桶內(nèi)注入一定量的清水后將衣物放入桶內(nèi)，這時讓驅(qū)動電機以斷續(xù)通電運轉(zhuǎn)的 方式工作一分鐘左右。利用電機繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，經(jīng)光電隔離及比較整 型，產(chǎn)生脈沖信號。這種矩形脈沖數(shù)目與電機慣性轉(zhuǎn)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(zhuǎn)過的角度就小，相應(yīng)地，傳感器產(chǎn)生的脈沖就 少，這樣就間接地“測量出了衣物量的多少。下一步需要做的就是，根據(jù)衣物 量來設(shè)定水位。衣質(zhì)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(zhì) 檢測時。首先使洗滌桶內(nèi)的水位比設(shè)定水位低一個擋級，然后仍按照測衣物量的 方法讓驅(qū)動電機以通斷電的方式工作一段時間。檢測毎次斷電期間衣量傳感器發(fā) 出的脈沖數(shù)

31、并求其平均值。用測衣量時得到的脈沖數(shù)減去測衣質(zhì)時得到的脈沖 數(shù)，二者z差即可以判別衣質(zhì)。若桶內(nèi)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?。可以提高洗滌效果。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(guān)時的溫度為環(huán)境溫度, 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5. 1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(zhuǎn)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(yīng)以洗滌物可能產(chǎn)牛前最大偏心為計算

32、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(yīng)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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn) 動慣量等沒考慮，造成一些偏差，所以3. 6公斤全自動洗衣機電機額定功率選為 180瓦。符合全自動洗衣機的功率范圍120w250wo故選擇yy104-180型號單相電容運轉(zhuǎn)式電動機，功率180瓦,額定電壓220v, 轉(zhuǎn)速 1350r/min,電流 1. 7a。5. 2傳感器的選擇5. 2. 1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 °c40 °c,在該溫度

33、范圍內(nèi)mts102線性好，溫度敏感,水溫檢測常選用它。5. 2. 2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)閘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)牛變化。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. 3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 類。在一定水位的前提下不同

34、的衣物成分不同，其布阻抗就不同。為了測出衣質(zhì)， 先加入一定的水并讓電機轉(zhuǎn)動，突然切斷電源，由于慣性作用電機會維持短時間 旋轉(zhuǎn)。此時電機處于發(fā)電機狀態(tài)，會產(chǎn)生一定感應(yīng)電勢并逐漸衰減到零。由于衰 減速率與布阻抗有一定的線性關(guān)系，通過對定子繞組兩端電熱進行整流和檢測, 經(jīng)光電隔離后形成脈沖,脈沖信號多，則布阻抗小，反z亦然。經(jīng)過幾次測量就可 以判斷出布阻抗,通過推理得出衣質(zhì)。故選擇電阻傳感器。5. 3可編程控制器外部設(shè)計5. 3. 1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(jīng)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

35、點數(shù)為：6x仃+20%) =7. 2輸出點數(shù)為：6x (1+20%)二7. 2根據(jù)i/o點數(shù)，可選松下fp0-c16型可編程控制器，其輸入點8點，輸出點 8點，擴展模塊可用點數(shù)為16點。表5可編程控制器i/o 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(zhì)傳感器停止plc輸入x0xix2x3x4x5輸出y0y1y2y6y3y7y4y5plc輸出報警器進水控制閥正轉(zhuǎn)高速洗滌正轉(zhuǎn)低速洗滌反轉(zhuǎn)高速 洗滌反轉(zhuǎn)低速洗 滌排水控制閥脫水5. 3.2外圍接線圖24v 歸sm他維謝連嫌m22 dy «須：球紐反他邀林m 球燧 縣他圖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，

36、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(guān)和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報警 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(qū)動電路的電源開關(guān)，由plc控制繼電器觸點開關(guān)的通斷，實現(xiàn)洗衣機的程序運轉(zhuǎn)。第六章軟件設(shè)計6.1系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)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(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。該洗衣機的進水和排水分別由進

37、水電 磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電動控制系統(tǒng)，使進水閥打開，經(jīng)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(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(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，由洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。 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。6.2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(zhuǎn)；4）正轉(zhuǎn)30s后暫停；

38、5）暫停2s后開始洗滌反轉(zhuǎn)；6）反轉(zhuǎn)30s后暫停；7）暫停2s后，若正、反轉(zhuǎn)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）水位下降到低水位吋開始脫水井繼續(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；6. 3控制系統(tǒng)順序功能圖,運行初始狀杰1啟動)進水,髙水位ri正 反 洗5 次洗滌正轎13qs2sf洗滌反轉(zhuǎn)130s2s,正反洗共3坎1排水,低水位脫水，排水30s,犬循環(huán)共5決1報警»3s

39、停機圖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（即水位到達高水位）時停止進水，2s后開始止轉(zhuǎn)洗滌。止轉(zhuǎn)洗滌30s后暫停, 暫停2s后開始反轉(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(jié)束全部過程， 自動停機。若按下停止按鈕，可以手動排水和

40、手動脫水。6. 4控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計x0x5c101 y0y4 t6r109142530354045uo右44t1-wtc-03. tmxo.keo fmx1.k300tmx2.k20 y3y7卜tmx3,k300tmx4.k20 -ct100 一k550 -55 -74(fmx5x300t5y34by斗x55 片5 xtx3n 4p4 jiiiy-li-ch yhx66x2ty5o o4卜3808691v-4c101ct101k2y0<1-y0tmx6x30 fcd圖9 plc控制系統(tǒng)的梯形圖按下啟動按鈕si, x0動合觸點閉合，內(nèi)部輔助繼電器r10得電為“1”，同 時r10動合觸點

41、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xi斷開，進 水閥關(guān)閉；同時xi動合觸點閉合，計時器to開始通電計時，2s后to動合觸點閉 合，輸出繼電器y2得電為“1”，洗衣機開始止轉(zhuǎn)洗滌；同時計時器t1得電， 30s后t1動斷觸點斷開，y2斷電，正轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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to、tl、t2、t3、 t4失電復位，t4失電后其動斷觸點恢復閉合，t0得電，2s后，y2得電，開始止 轉(zhuǎn)洗滌，如此循環(huán)5次，計數(shù)器ct100