【基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計4200字（論文）】

第第頁基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計目錄TOC\o"1-2"\h\u44401引言 1115192全自動洗衣機的總體設計 225942.1全自動洗衣機的工藝要求 2143092.2系統(tǒng)的方案確定 378803系統(tǒng)的硬件設計 467963.1稱重傳感器的選型 4212883.2液位傳感器的選型 4117893.3電機的選型 5137913.4I/O分配設計 584033.5可編程控制器的選型 5135494全自動洗衣機流程圖設計 63164結論 718236參考文獻 8摘要：全自動洗衣機控制系統(tǒng)主要通過根據(jù)衣物重量設定進水量，按照進水、浸泡、洗滌、排水、進水、漂洗、排水、脫水等步驟的工藝設計需求，對系統(tǒng)進行了電氣控制系統(tǒng)設計，通過利用相關元件以及單片機來完成整個控制系統(tǒng)的設計并完成電路系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)的整體控制都是通過可編程控制器進行的，在明確系統(tǒng)具體的工藝設計方案以后，找到整體的設計思路。在設計硬件系統(tǒng)的時候應該著重分析PLC及其他接線進的設計原理；在設計軟件系統(tǒng)的時候有必要先明確整個系統(tǒng)的運行流程以及所需的編程指令，從而確定好軟件的程序,滿足系統(tǒng)的所有設計要求，確保系統(tǒng)的正常運行。1引言由于經(jīng)濟社會的不斷進步，現(xiàn)在越來越忙碌的人們都開始使用起了洗衣機這種家用電器。洗衣機廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。工業(yè)洗衣機主要用于洗滌棉花、羊毛、人造纖維和絲綢等服裝織物。但是傳統(tǒng)洗衣機的繼電器控制已經(jīng)不能滿足人們日常生活對于洗衣機控制的需求。要想洗衣機從半自動洗衣機向全自動洗衣機轉變,需要從新設計衣物洗滌整體方案,可以自動監(jiān)測水量注入和添加洗滌劑,根據(jù)衣服的重量進行綜合調整。然后根據(jù)用戶的需要確定清洗的時間和強度。最后，清洗完成后，自動干燥完成，干燥時間可自行調節(jié)。全自動洗衣機為人們節(jié)省了大量的時間和精力，為人們帶來更多的便捷與方便。2全自動洗衣機的總體設計2.1全自動洗衣機的工藝要求市場上全自動洗衣機的型號較多，本文以20KG的全自動洗衣機為研究對象。對于全自動洗衣機來說，主要的組成部分大致相同，主要由控制單元、旋轉電動機、進水電磁閥、出水電磁閥、脫水閥、上下液位檢測開關、稱重傳感器、液位檢測傳感器以及安全開關等組成。全自動洗衣機工作流程也大致相同，具體工作流程包括衣物稱重、進水、浸泡、正反轉洗滌、排水、進水、正反轉漂洗、脫水等環(huán)節(jié)，此外，還要按照衣物重量的不同，進行水位控制。對于全自動洗衣機的控制，按照以下控制工藝要求進行設計。首先進行衣物的稱重計算，根據(jù)計算結果確定洗滌的液位，然后按照進水-浸泡-洗滌-排水-進水-漂洗-脫水等進行順序執(zhí)行。系統(tǒng)通過操作屏確定當前的洗滌時間和漂洗時間，浸泡時間以及脫水時間，通過時間設定，達到全自動洗衣的流程控制。具體控制方案或思路如下：（1）按照當前投擲到洗衣機的衣物重量進行監(jiān)測，按照重量值進行水位的計算，從而確定洗衣的液位值，進行洗滌液位的設定。假設洗衣機最大洗滌重量為20KG，因此當前衣物的重量除以20KG，得到百分比值，該百分比值乘以50%，得到的計算值再加上50%，為水位的百分比值，按照此計算方法進行水位的設定。具體計算公式如下：比如當前衣物監(jiān)測重量為10KG，除以20KG后，得到的百分比值為50%，該值再乘以50%，為25%。25%加上50%為75%，百分之七十五為當前洗衣機液位的設定百分比值。（2）洗滌控制當按下系統(tǒng)啟動后，洗衣機開始注水運行，當水位達到設定水位值后，注水閥關閉，開始按照設定的浸泡時間進行浸泡。當浸泡時間到后，按照設定的時間進行洗滌，洗滌采用電動機高速正轉和反轉交替，當正轉10秒鐘后，停止3秒，然后再反轉，當反轉10秒鐘后，停止3秒，然后再正轉，循環(huán)往復。當洗滌時間到后，開始排水。（3）漂洗當洗滌時間到，排水閥打開，當液位到達5%后，排水閥關閉，注水閥打開，進行注水，當注水水位到達設定液位值后，開始進行漂洗。按照設定的時間進行漂洗，漂洗采用電動機低速正轉和反轉交替，當正轉10秒鐘后，停止3秒，然后再反轉，當反轉10秒鐘后，停止3秒，然后再正轉，循環(huán)往復。當洗滌時間到后，開始排水。（4）脫水當排水液位達到5%后，脫水閥打開，電機開始高速正轉，脫水時間按照設定值進行脫水，當脫水時間到后，脫水結束，整個系統(tǒng)運行結束。（5）保護系統(tǒng)設置上液位開關和下液位開關，主要是為了防止液位傳感器損壞導致意外情況發(fā)生，造成不可估量的損失。2.2系統(tǒng)的方案確定通過全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計要求，需要進行控制方案的設計和選擇。對控制方案的選擇，主要考慮現(xiàn)場的應用環(huán)境、系統(tǒng)的功能要求以及經(jīng)濟成本的投資考慮等。系統(tǒng)設計的要求務必做到控制穩(wěn)定、適應現(xiàn)場工業(yè)環(huán)境、并且能夠為后期升級改造提供空間?？刂品桨傅倪x擇直接關系到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，功能實現(xiàn)的完整性以及控制方便快捷，為后期的系統(tǒng)升級改造留有空間，并且能方便進行系統(tǒng)的改造升級。系統(tǒng)按照輸入部分和輸出部分的設計，輸入部分主要包括啟動按鈕、停止按鈕、上水限位開關、下水限位開關、重模擬量傳感器、液位模擬量傳感器、電源開關等。輸出部分主要包括電機正轉輸出、反轉輸出、高速輸出、電機開關、進水閥和排水閥、脫水閥狀態(tài)顯示等組成。控制系統(tǒng)組成示意圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)控制方案圖3系統(tǒng)的硬件設計3.1稱重傳感器的選型稱重傳感器選用電阻應變式稱重傳感器，型號為TSC-300。該稱重傳感器需要的供電電壓為DC24V，測量的物料重量范圍為0-60KG，輸出的模擬量數(shù)據(jù)類型為電流信號。TSC-300型號的稱重傳感器，該硬件接線為四根線，分別為兩根電源線，兩根模擬量輸出線。電源線的電壓等級為DC24V，模擬量輸出類型為4-20mA。3.2液位傳感器的選型液位傳感器輸出的信號為標準的模擬量信號，一般包括0-10V和4-20mA。液位傳感器分兩線制和四線制接線方式，在四線制液位傳感器中，其中兩根線為DC24V電源線，輸出模擬信號通常為0-10V，而電源為DC24V電源線。兩線制液位傳感器為儀表或可編程控制器的電源，正負極接液位傳感器，感測標準模擬電流信號，輸出信號類型為4-20mA。該系統(tǒng)的設計需要感測介質的液位。綜合考慮設計思路和硬件要求，選用兩線制液位傳感器，液位傳感器型號如下：國產(chǎn)DATA-52系列。檢測液位范圍0-1m，輸出模擬信號4-20mA。本設備或PLC的電源為DC24V。基于以上選型，液位傳感器的具體選型參數(shù)如表3-1所示。表3-1液位傳感器的選型參數(shù)性能指標指標值型號DATA-52供電電壓DC24V測量范圍0-1.0Mpa精度等級0.1%FS輸出信號4-20MA3.3電機的選型按照洗衣機的容量進行計算，選擇該電動機的容量。以20KG的洗衣機為例進行說明。該洗衣機的脫水桶直徑相對來說比較大，需要重點考慮偏心問題，所以在計算的時候，必須按照洗滌物產(chǎn)生的最大偏心率進行計算。脫水電動機的功率容量，一般情況下要比洗滌電動機的容量大，選擇脫水電動機的功率要根據(jù)消耗功率進行計算，比如要考慮電子轉子的轉動慣量以及偏差帶來的功率消耗等。所以以20KG的洗衣機為例，選擇的電動機額定功率為750W，選擇型號為YY104-180型號單相電容運轉式電動機，功率750瓦,額定電壓220V，轉速1350r/min，電流2.7A。3.4I/O分配設計對于全自動洗衣機控制系統(tǒng)的I/O分配設計，主要的作用是進行系統(tǒng)的外部輸入信號和輸出信號之間的地址分配，通過該地址分配設計，方便系統(tǒng)的硬件以及軟件的設計。表3-2I/O點的分配表輸入動作輸入I點分配輸出動作輸出O點分配系統(tǒng)啟動I0.0運行指示Q0.0系統(tǒng)停止I0.1洗滌指示Q0.1電源開關I0.2脫水指示Q0.2高液位傳感器I0.3漂洗指示Q0.3低液位傳感器I0.4電機正轉Q0.4手動排水開關I0.5電機反轉Q0.5稱重模擬量AIW0高速輸出Q0.6液位模擬量AIW2電機開關Q0.7進水閥Q1.0排水閥Q1.1脫水閥Q1.23.5可編程控制器的選型隨著社會的發(fā)展，工業(yè)自動化快速普及，由此而來各大自動化控制集成商開始研制各自的產(chǎn)品，以適應工業(yè)自動化發(fā)展的局面。在中國自動化控制工控產(chǎn)品市場，比較常見的品牌主要為德國西門子自動化生產(chǎn)的S7系列的可編程控制器，日本三菱公司生產(chǎn)的FX系列的可編程控制器，歐姆龍公司生產(chǎn)的CP系列的可編程控制器，這些產(chǎn)品占據(jù)中國較大的工控市場份額。每個公司產(chǎn)品都具有相應的開發(fā)編程軟件，特別是西門子公司這幾年研發(fā)的大型編程軟件-博途軟件，編程軟件將設備組態(tài)設計、STEP7編程設計、WINCC可視化設計等集合在一個軟件，方便開發(fā)應用。三菱公司的GX-WORKS編程軟件功能比較強大，能夠進行在線仿真，通過在線仿真能夠觀察當前運行狀態(tài)。歐姆龍公司的CX系列軟件使用比較方便。這幾家大型工控產(chǎn)品生產(chǎn)商，在市場的應用中各有優(yōu)點，成為當前工控自動化領域的主流產(chǎn)品。4全自動洗衣機流程圖設計對于自動洗衣機的控制流程功能如圖6所示。圖3-1系統(tǒng)控制功能流程圖（1）系統(tǒng)上電后，進入初始化狀態(tài)，并準備好啟動；（2）投擲需要洗的衣物后，根據(jù)衣物重量傳感器進行衣物的稱重，計算水位設定值；（3）系統(tǒng)啟動后，進水閥打開，水位開始上升，當水位上升到設定水位值時，進水閥停止，與此同時按照浸泡設定的時間，對衣物進行浸泡。（4）當浸泡時間到后，開始進行洗滌，按照設定的洗滌時間進行運行，電動機進行高速正轉和反轉交替，高速正轉10秒鐘，停止3秒鐘，高速反轉10秒鐘，停止3秒鐘，循環(huán)交替運行，直到洗滌時間到達設定時間，完成洗滌。（5）當洗滌時間到后，電機停止運轉，將排水閥打開，進行排水，當排水水位到達下限值時，關閉排水閥，打開注水閥。開始進行注水，當，當水位上升到設定水位值時，進水閥停止。（6）當進水閥關閉后，開始進行漂洗，按照設定的漂洗時間進行運行，電動機進行低速正轉和反轉交替，低速正轉10秒鐘，停止3秒鐘，低速反轉10秒鐘，停止3秒鐘，循環(huán)交替運行，直到漂洗時間到達設定時間，完成漂洗。（7）當漂洗完成后，進行排水，當排水水位到達下限值時，關閉排水閥，打開脫水閥。通過脫水閥動作，進行脫水運行，按照設定脫水時間進行動作，電動機高速正轉。脫水時間到，系統(tǒng)停止，洗衣結束。本系統(tǒng)根據(jù)工藝流程圖的設計和思路，采用經(jīng)驗設計法和順序控制法相結合的控制思路，進行程序的設計。結論洗衣機的PLC控制系統(tǒng)的選擇基于PLC的許多優(yōu)點。例如，它易于編程，易于使用，易于初學者使用，并且具有良好的抗干擾能力，相對穩(wěn)定，廣泛使用，相對易于使用和維護。在工業(yè)上，選擇PLC進行控制，尤其是它的順序控制特別被使用，而本文中的洗衣機控制系統(tǒng)選擇PLC控制來使用順序控制。PLC控制和變頻技術的集成降低了洗衣機投放市場時的設計成本。工業(yè)洗衣機采用PLC來控制，主要是利用PLC順序控制特點，對于洗衣整體流程存在很大優(yōu)勢，并且易于程序編寫操作。而PLC控制和變頻處理技術的集成降低了洗衣機設計成本，并且更加易于維護修理。故障時間短，具有節(jié)能的特點。

參考文獻趙艷芬.基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計[J].科技經(jīng)濟導刊,2020,28(35):38-39.黃淵,李旭波,唐偉,劉朝彤,陳宏.