全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計

1、分數(shù)： 華南理工大學廣州學院課程設計任務書題 目： 全自動洗衣機的全自動洗衣機的 PLCPLC 控制系統(tǒng)設計控制系統(tǒng)設計 課 程： PLC 技能培訓課程設計 專 業(yè)： 自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 第 一 部 分任務書1PLC 技能培訓技能培訓課程設計任務書課程設計任務書一、課程設計目的一、課程設計目的編程序控制器（PLC）于 20 世紀 60 年代在美國誕生，在我國的發(fā)展與應用已有 30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高工業(yè)裝備電氣自動化水平的重要設備和強大支柱。因此，PLC 技術(shù)已成為電氣自動化專業(yè)技能型人才必不可少的重要技能, PLC 技能培訓課

2、程是電氣設備與 PLC課程實踐教學環(huán)節(jié)，通過實踐，可以幫助學生加深對理論知識消化吸收，提高 PLC 編程技能。該課程設計的主要目的是通過運用三菱 FX3U 系列 PLC 設計一控制系統(tǒng)，掌握PLC 控制系統(tǒng)設計原則、方法、過程和具體設計步驟。通過設計還有助于復習、鞏固以往所學的知識，達到靈活應用的目的。電氣設計必須滿足生產(chǎn)設備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設計之前必須了解設備及控制系統(tǒng)的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設計工作的整體觀念。課程設計應強調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨立完成設計任務的同時，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運用專業(yè)及基礎知識的能力，解

3、決實際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。二、二、PLC 應用系統(tǒng)設計的內(nèi)容和步驟應用系統(tǒng)設計的內(nèi)容和步驟1設計原則設計原則（1）系統(tǒng)應最大限度地滿足被控設備或生產(chǎn)過程的控制要求。（2）在滿足控制要求的前提下，應力求使系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，操作方便。 （3）保證控制系統(tǒng)工作安全可靠。（4）考慮到生產(chǎn)發(fā)展和生產(chǎn)工藝改進，在確定 PLC 容量時，應適當留有裕量，使系統(tǒng)有擴展余地。 2設計內(nèi)容設計內(nèi)容（1）擬定控制系統(tǒng)設計的技術(shù)條件。 2（2）確定電氣傳動控制方案和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)。 （3）選擇 PLC 的型號。（4）編制

4、 PLC 輸入、輸出端子分配表。（5）繪制輸入、輸出端子接線圖。 （6）根據(jù)系統(tǒng)控制要求，用相應的編程語言（常用梯形圖）設計程序。（7）設計操作臺、電氣柜及非標準電氣元件。（8）編寫設計說明書和使用操作說明書。3設計主要步驟設計主要步驟（1）分析被控對象的控制要求，確定控制任務.（2）選擇和確定用戶 I/O 設備.（3）選擇 PLC 的型號.（4）系統(tǒng)的硬件、軟件設計.（5）系統(tǒng)聯(lián)機統(tǒng)調(diào)三、課程設計任務：三、課程設計任務：全自動洗衣機的全自動洗衣機的 PLC 控制系統(tǒng)設計，即控制系統(tǒng)設計，即采用三菱采用三菱 FX3U 系列系列 PLC 完成完成全自動洗全自動洗衣機的衣機的 PLC 控制系統(tǒng)設計

5、?？刂葡到y(tǒng)設計。四、課程設計控制要求四、課程設計控制要求1、概述、概述 洗衣機的應用現(xiàn)在比較普遍。全自動洗衣機的實物示意圖如圖所示。3 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水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，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

6、。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。電機功率為 2.2KW，AC380V.2、設計任務和要求、設計任務和要求 該全自動洗衣機的要求可以用下圖流程圖來表示。 PLC 投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。啟動時開始進水，水滿(即水位到達高水位)時停止進水并開始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌 15 s 后暫停，暫停 3 s 后開始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌 15s 后暫停，暫停 3 s 后，若正、反洗滌未滿 3 次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開始的動作；若正、反洗滌滿 3 次時，則開始排水。排水水位若下降到低位時，開始脫

7、水并繼續(xù)排水。脫水 10s 即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完成 3 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 3 次大循環(huán)，4則進行洗完報警。報警 10s 結(jié)束全部過程，自動停機。 此外，還要求可以按排水按鈕以實現(xiàn)手動排水；按停止按鈕以實現(xiàn)搬運，停止進水、排 水、脫水及報警。五、具體完成項目五、具體完成項目1、選擇三菱可編程控制器具體型號，編制 PL C 輸入、輸出端子分配表及繪制輸入、輸出端子接線圖。2、繪制全自動洗衣機的全自動洗衣機的 PLC 控制流程圖。3、根據(jù)系統(tǒng)控制要求，完成全自動洗衣機的全自動洗衣機的 PLC 控制程序編程，程序元件要有注釋。4、

8、上機調(diào)試、答辯、驗收。5六、課程設計報告內(nèi)容：六、課程設計報告內(nèi)容：根據(jù)上述設計要求，提交設計報告，包括上述設計基本內(nèi)容、設計說明書、使用說明書、設計心得體會。七、設計時間安排七、設計時間安排（共 2 周）序號具 體 內(nèi) 容時間(天)11自學布置內(nèi)容2熟悉項目控制要求、設計任務。12設計并繪制系統(tǒng)原理圖 （含：I / O 連接圖及地址分配）23 3 3設計 PLC 控制程序（含：系統(tǒng)控制流程圖、梯形圖）3 3 34上機模擬調(diào)試、答辯、驗收25編寫設計報告（含：設計基本內(nèi)容、設計和使用說明書、設計總結(jié)）2八、設計完成期限：八、設計完成期限：各班學號各班學號 21-40 號的同學完成該課題。每位同

9、學提交一份設計報告。號的同學完成該課題。每位同學提交一份設計報告。本設計任務書于 2016 年 11 月 15 日發(fā)出，2016 年 12 月 15 日前上交設計報告。本課題的調(diào)試、答辯、驗收具體時間待定。地點：PLC 實驗室。6內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要本文介紹了利用三菱系列 PLC 對全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制,闡述了控制方案。實現(xiàn)全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制有多種，可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機、PLC 的應用不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術(shù)的不斷更新。本文采用日本三菱公司生產(chǎn)的 S7-200 型 PLC 作為核心控制器進行全自動洗衣機

10、控制系統(tǒng)的設計，并且設計出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。同時根據(jù)全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制要求和特點,確定 PLC 的輸入輸出分配,并進行現(xiàn)場調(diào)試。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：PLC ；全自動洗衣機控制系統(tǒng)；PLC 程序設計1目目 錄錄第第 1 1 章章 引引 言言 .1第第 2 2 章章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定 .22.1 總體控制方案確定.22.1.1 控制系統(tǒng)方案選擇 .22.1.2 洗衣機的 PLC 控制系統(tǒng)概述.2第第 3 3 章章 全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu) .43.1 全自動洗衣機的原理和構(gòu)造.

11、43.2 洗滌脫水系統(tǒng).53.3 排水和進水系統(tǒng).53.4 電動機及傳動系統(tǒng).6第章第章電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng) .74.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu).74.2 控制系統(tǒng)原理.74.3 主電路圖.8第第 5 5 章章 主要器件的選擇主要器件的選擇 .95.1 電動機的選擇.95.2 可編程控制器外部設計.95.2.1 PLC 的選型.95.2.2 I/O 分配表及接線圖.10第第 6 6 章章 軟件設計軟件設計.136.1 系統(tǒng)的順序功能圖設計.136.2 全自動洗衣機的控制要求設計步驟.136.2.1 控制要求 .136.2.2 控制程序的執(zhí)行過程.136.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設計 .156.5 語句表

12、 .186.6 程序運行 .202結(jié)結(jié) 論論.23設計總結(jié)設計總結(jié).24參考文參考文獻獻.26第第 1 1 章章 引引 言言洗衣機是人們?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。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，又正在向智能化洗衣機方向發(fā)展。自動

13、洗衣機就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預先設定好 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。通過 PLC 課程設計，進一步掌握 PLC 的原理和系統(tǒng)設計方法。培養(yǎng)和鍛煉應用 PLC的能力。為今后實際應用和設計 PLC 系統(tǒng)打下良好的基礎。要求了解 PLC 控制系統(tǒng)設計的全過程，熟悉 PLC 系統(tǒng)設計的相關(guān)內(nèi)容，掌握系統(tǒng)的方法和步驟。主要包括：系統(tǒng)工藝過程和控制要求；系統(tǒng)分析和方案論證、系統(tǒng)功能圖；硬件設計、程序設計；系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。完成一個小型系統(tǒng)上位機和下位機的設計。第第 2 2 章章 全自動洗衣機

14、控制系統(tǒng)總體控制方案確定全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定2.12.1 總體控制方案確定總體控制方案確定2.1.12.1.1 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)方案選擇方案選擇單片機系統(tǒng)的特點：1）要求環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應能力較低，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。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，平均無故障時間長。 2）使用方便

15、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1且在需要時可以隨時更換，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。因此，選用 PLC 作為控制系統(tǒng)。2.1.22.

16、1.2 洗衣機的洗衣機的 PLCPLC 控制系統(tǒng)概述控制系統(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

17、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所示：2圖 2-1 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖第第 3 3 章章 全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)3.13.1 全自動洗衣機的原理和構(gòu)造全自動洗衣機的原理和構(gòu)造全自動洗衣機在結(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。首先做一下比較：滾筒式洗衣機具有如下性能：1）更好的軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松。2）提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸

18、性物質(zhì)與污物的化學反應速度，提高洗衣粉中酶的活性，同時有利于溶解汗?jié)n，血漬，降低灰塵，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。3）溫度高有利于污物在水中的擴散。4）高溫能有效的殺死一些細菌。沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機無論怎樣的水流，要達到一定的洗凈比，都必須有足夠的機械力，而機械力對衣物是由損傷的，這就決定了波輪式洗衣機的磨損率大大高3于滾筒式洗衣機。各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞，增大水流的沖刷力以用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間的摩擦方式相比，水流沖刷對衣物的損傷較小。滾筒式洗衣機有如下特點：1）磨損低，沒有纏繞

19、，機械傳動部分簡單可靠，壽命長于波輪式洗衣機。2）自動化程度高，可以自動投放洗衣粉，漂白粉等，為不同質(zhì)地的棉制品，化纖制品，羊毛制品設計了不同的洗滌程序和洗滌溫度，使洗滌更為科學。設有防皺浸泡功能，可將洗好的衣物浸泡在清水里，到晾曬前再甩干，避免衣物甩干后不能及時取出晾曬而起皺。3）省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機不需要水位高過衣物，從而可節(jié)約用水，并可減少洗衣粉的投放量。4）高溫洗滌有一定的滅菌作用。5）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)動聲和水流聲；而波輪式洗滌的水流聲，脫水內(nèi)桶轉(zhuǎn)動聲是不可避免的且剎車裝置和電磁閥動作聲音也很大。由于滾筒式洗衣機的價格大大高于波輪式洗

20、衣機，所以波輪式洗衣機仍然受到普遍歡迎。波輪式洗衣機的特點：1)水流方面?，F(xiàn)在波輪式全自動洗衣機出現(xiàn)了一種新水流的形式。如 LG 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。2）程序控制器。新推出的波輪式全自動洗衣機均采用單片機程序控制器，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。3)不銹鋼內(nèi)桶。波輪式洗衣機采用了不銹鋼內(nèi)桶，減小衣物和內(nèi)桶壁摩擦力，從而減輕衣物的

21、磨損。4)同心洗。同心洗是直接把電動機軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅(qū)動。使洗滌和脫水時洗衣桶振動減小，噪聲降低。5)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，從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當?shù)南礈鞆姸龋诒ＷC洗得干凈的同時，也最大限度地降低衣物的磨損。同時還可以在脫水甩干時，由慢到快地啟動，使衣物在桶內(nèi)分布均勻，脫水效果好，同時由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小振動，降低噪聲，但是價格較貴。 6）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)的同軸套桶4式結(jié)構(gòu)，雖然它們各自牌號和型號都不同，但其結(jié)構(gòu)都是由洗滌，脫水系統(tǒng)，進，排水系統(tǒng)，電動

22、機和傳動系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)以及支撐機構(gòu) 5 大部分組成的。支撐機構(gòu)主要有箱體，,吊桿及控制臺組成，它除了安裝和連接洗衣機的各種零件外還具有減震防護功能。3.23.2 洗滌脫水系統(tǒng)洗滌脫水系統(tǒng) 它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶，主要用來盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過 4 根吊桿懸掛在洗衣機箱體上。電動機，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盛放衣物，在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動洗衣機中對衣物產(chǎn)生機械作用的主要部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪（直徑在

23、 160mm 左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在 300mm 左右）新水流兩類。3.33.3 排水和進水系統(tǒng)排水和進水系統(tǒng)波輪式全自動洗衣機的進排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內(nèi)的水位進行檢測和控制，洗衣機上都安裝有水位控制器（水位開關(guān)） 。波輪式全自動套桶洗衣機使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式開關(guān)，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點開關(guān) 3部分組成，用來監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進水和排水電磁閥，進水電磁閥是洗衣機上的自動進水開關(guān)，它受水位開關(guān)動斷觸點的控制。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態(tài)。進水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場的原理，洗衣

24、機電磁閥在進，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。自動打開閥門，洗衣機里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場消失，電磁鐵松開，閥門自動關(guān)閉，洗衣機里的水就流不出去了。3.43.4 電動機及傳動系統(tǒng)電動機及傳動系統(tǒng)波輪式全自動套桶洗衣機的電動機及傳動系統(tǒng)主要由電動機和離合器組成，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上，這種洗衣機在洗滌或者漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動機同時作為

25、洗滌和脫水時的動力源，普遍采用主，副繞組完全對稱的電容式電動機。由于一般全自動套桶洗衣機的額定洗滌容量較大，因此電動機的功率較大。電動機與固定在離合器下端的大傳動帶盤之間用 V 帶傳動。經(jīng)第一級減速后大傳動帶盤得到 150r/min 的轉(zhuǎn)速。當洗衣機處于洗滌或漂洗狀態(tài)時，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，洗滌（脫水）桶不動。當洗衣機處5于脫水狀態(tài)時，離合器輸出的是未經(jīng)減速的 850r/min 的高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動脫水桶和波輪作同步高速運轉(zhuǎn)。對于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機來說，有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒有行星齒輪減速機構(gòu)，因此在洗滌或漂洗時其波輪的轉(zhuǎn)速與

26、脫水時的轉(zhuǎn)速時相同的。第章第章電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)4.14.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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，控制的基本原理也都一樣。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自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。圖 4-1 基本原理方框圖4.24.2 控制系統(tǒng)原理控制系統(tǒng)原理程序控制器

27、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。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，而且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)6構(gòu)

28、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 4-2 各種動作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖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 PLC 給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機的工作狀態(tài)也由控制中心 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)。4.34.3 主電路圖主電路圖圖 4-3 主電路圖第第 5 5 章章 主要器件的選擇主要器件的選擇5.15.1 電動機的選擇電動

29、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，所以計算時應以7洗滌物可能產(chǎn)生前最大偏心為計算依據(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120W250W。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1350

30、r/min，電流 1.7A。5.25.2 可編程控制器外部設計可編程控制器外部設計5.2.15.2.1 PLCPLC 的選型的選型PLC 的功能日益強大，一般 PLC 都具有開關(guān)量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些 PLC 還可擴展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時可考慮以下幾點：功能與任務相適應，PLC 的處理速度應滿足實時控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動洗衣機控制所要求的控制功能簡單，小型 PLC 就能滿足要求了。表 5-1 常用 PLC 的 CPU 型號CPU221CPU222CPU224CPU226程序存儲器2048

31、字節(jié)4096 字節(jié)用戶數(shù)據(jù)存儲器1024 字節(jié)2560 字節(jié)用戶存儲器類型EEPROM數(shù)據(jù)后備典型時間50h190hI/O6 輸入 4 輸出8 輸入 6 輸出14 輸入 10 輸出24 輸入 16 輸出擴展模塊數(shù)量無2 個7 個數(shù)字量 I/O 印象區(qū)大小256(128 入/128 出)模擬量 IO 印象區(qū)大小無16 入/16 出32 入/32 出33Hz 布爾指令執(zhí)行速度0.37/微妙/指令內(nèi)部繼電器256計數(shù)器/定時器256/256順序控制繼電器256根據(jù)上表可知，該全自動洗衣機控制系統(tǒng) CPU 模塊可采用 CPU-（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進行。同時

32、由于該模塊采用交流220V 供電，并且自帶個數(shù)字量輸入點和個數(shù)字量輸出點，完全能滿足全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。85.2.25.2.2 I/OI/O 分配分配表及接線圖表及接線圖 I/O 點數(shù)是 PLC 的一項重要指標。合理選擇 I/O 點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC 的輸入輸出總點數(shù)和種類應根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設備情況來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點。考慮到今后的調(diào)整和擴充，一般應在估計的總點數(shù)上再加上 20%30%的備用量。該系統(tǒng)有個數(shù)字輸入點 6 個數(shù)字輸出點。根據(jù) I/O

33、點數(shù)，可選三菱 S7-200 CPU222 型可編程控制器。其 I/O 分配表與 I/O 接線圖表 5-2 I/O 分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼啟動信號常開按鈕SB1I0.0停止信號常閉按鈕SB2I0.1高水位信號高水位開關(guān)SB3I0.2輸入信號低水位信號低水位開關(guān)SB4I0.3進水信號電磁閥YV0Q0.0電動機正轉(zhuǎn)信號接觸器KM1Q0.1電動機反轉(zhuǎn)信號接觸器KM2Q0.2排水信號電磁閥YV1Q0.3脫水信號電磁離合器YV2Q0.4輸出信號報警信號報警器HAQ0.5. 9圖 5-1 I/O 接線圖第第 6 6 章章 軟件設計軟件設計6.16.1 系統(tǒng)的順序功能圖設計系統(tǒng)的順序

34、功能圖設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水電磁閥和排水電磁閥來10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，停止按鈕用來關(guān)閉洗衣機工作

35、。6.26.2 全自動洗衣機的控制要求全自動洗衣機的控制要求設計步驟設計步驟6.2.16.2.1 控制要求控制要求1）洗衣機的進水、排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。2）洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。3) 脫水時，有脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動機正轉(zhuǎn)進行甩干。4) 洗滌完成由蜂鳴器報警。5) 停止按鈕用來手動結(jié)束洗滌過程。操作面板上設有啟動按鈕 SB1 及停止按鈕SB2。6.2.26.2.2 控制程序的執(zhí)行過程控制程序的執(zhí)行過程按下啟動按鈕，I0.0 接通，Q0.0 接通并自鎖，Q0.0 接通，進水電磁閥打開，開始進水。到高水位時，I0.3 接通，I0.3

36、 常閉觸點斷開，Q0.0 斷開，進水電磁閥關(guān)閉，進水停止；Q0.1 接通，電動機正轉(zhuǎn)(15S),正轉(zhuǎn)洗滌，同時 T38 開始計時，T38 計時到，T38常閉觸點斷開，Q0.1 斷開，正洗結(jié)束；T38 常開觸點閉合，M0.0 進行自鎖，T42 開始計時，T42 計時到，暫停結(jié)束。T42常開觸點閉合，Q0.2 接通，反洗，T39 開始計時。T39 計時到，T39 常閉觸點斷開 Q0.2斷開，反洗暫停；T39 常開觸點閉合，M0.1 進行自鎖，T43 開始計時。T43 計時到 T43常開觸點閉合，C1 計一次數(shù)；T43 常閉觸點斷開，使 T38、T42、T39、T43 復位，Q0.0又接通，重復進行

37、以上從正洗開始的全部動作，直到 C1 計滿 3 次數(shù)時，C1 常開觸點接通，開始排水，Q0.3 對 C1 實現(xiàn)復位。排水到低水位時，I0.2 接通，Q0.2 接通，開始脫水（10S） ，T40 開始計時。T40 計時到，T40 常閉觸點斷開，脫水完畢，停止排水和脫水；T40 常開觸點閉合、 Q0.5 接通并自鎖，報警。T41 開始計時，T41 計時到，T41 常閉觸點斷開，停止報警。運行中按停止按鈕時，I0.1 常閉觸點斷開，則 M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5 斷開，停止進水、排水、脫水及報警。6.36.3 順序功能圖順序功能圖11圖 6-1 順序功能圖126.46.4 控制

38、系統(tǒng)的梯形圖設計控制系統(tǒng)的梯形圖設計13146.56.5 語句表語句表15166.66.6 程序運行程序運行I0.0 按下后 Q0.0 得電并自鎖開始進水當水達到高水位時，I0.3 瞬時接通 Q0.0 失電停止進水。Q0.1 得電且自鎖，開始正轉(zhuǎn)計時器開始計時。當計時器計時 15s 后，自動復位開始暫停 3s。17當 T42 計時到 3s 時，暫停結(jié)束。開始反轉(zhuǎn) 15s 計時器 T39 開始計時。計時器 T39 計時 15s 后，自動復位，Q0.2 失電，停止反轉(zhuǎn)開始暫停 3s。18T43 計時 3s 結(jié)束時，暫停結(jié)束，計數(shù)器加 1，當 C1 小于 3 時返回網(wǎng)絡 2 開始循環(huán)。當 C1 計數(shù)等于 3 時，Q0.3