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Automaticwashingmachine;
Siemens
1.全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定
1.1控制系统的比较
1.1.1PLC系统的特点
1)可靠性高,PLC作为一种通用的工业控制器,它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。
对工作的环境要求较低,抗外部干扰能力强,平均无故障时间长。
2)使用方便灵活,PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式,因此,输入/输出信号的数量,形式,驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定,而且在需要时可以随时更换,近年来,PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求,使PLC的使用更加灵活与多变。
3)编程简单,PLC的优越性主要体现在它采用了独特的,多种面向广大工程设计人员的编程语言,如指令表,梯形图,逻辑功能图,顺序功能图等,程序简洁,明了适合各类技术人员的传统习惯,即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握,特别是梯形图与逻辑功能图,形象直观,动态监测效果逼真,且与计算机控制容易。
1.1.2单片机系统的特点
1)要求环境,单片机对环境的适应能力较低,可靠性差。
2)编程和PLC相比难以学习,主要是单片机采用汇编语言或者是C语言,这些高级语言和PLC语言相比,难以学习。
3)功能单一只具有使用中所需要的功能。
但是,它结构简单,处理速度快。
1.2洗衣机的PLC控制系统概述
全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率,和适应工作环境的能力。
在全自动洗衣机中,洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作的。
首先由于单片机的指令系统相对复杂,编写洗涤、脱水程序相对复杂;
其次,在设计控制系统硬件时.要有多种电路保护装置,如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等这样增加了硬件的复杂性,隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费用,在各种控制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。
它是整体模块,集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。
因此在运用中,硬件也相对简单,提高控制系统的可靠性。
另外它的编程语言也相对简单。
典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图1所示:
图1PLC控制系统的硬件组成框图
1.3PLC的设计步骤
开发应用PLC的设计任务分为硬件和软件设计两部分。
硬件设计主要包括:
1)确定安排PLC的输入、输出点;
2)设计外围电路,包括主电路;
3)选购PLC并进行现场安装接线等内容;
软件设计,大多数用梯形图和指令程序,主要包括:
1)设计控制流程,根据工艺要求先画出工作循环,如有必要再画详细的状态流程图;
2)根据工作循环图,画出虚拟的电路图———继电器梯形图;
按梯形图编写指令程序表;
3系统调试:
根据设计要求,对程序进行调试和修改,必要时还可对硬件进行修改,直到满足要求;
在电脑控制的全自动洗衣机中,又存在着两种不同的控制方式,即程序控制和模糊控制。
由于控制方式的不同,两种洗衣机在结构和原理上都有很大的区别。
程序控制洗衣机以洗衣机生产厂家设定的数十种操作程序为基础,用户在使用时可根据洗衣量,布质的轻重以及衣物的脏污程度性质等因素,选择不同的洗衣程序。
程序控制全自动洗衣机的控制按钮很多,对程序的选择需要有一定的洗衣经验。
模糊控制洗衣机以其内部设置的各种传感器为信息采集源,对传感器传回的洗衣量,衣物布质,脏污程度以及脏污性质信息进行模糊逻辑推理,从而自动设置相应的洗涤参数,并对洗衣的全过程进行实时的检测与控制。
模糊控制全自动洗衣机的洗衣按钮只有很少几个。
从控制类型上来说,模糊控制属于智能控制,是自动控制的较高形式,代表着自动控制的发展方向。
但是,受自动控制水平的限制,目前的模糊控制洗衣机还不能实现全功能上的模糊控制,另外由于使用了各种传感器和模糊逻辑控制器,使模糊控制机成本远高于程序控制洗衣机。
故一般不采用。
2全自动洗衣机PLC控制的控制要求
2.1全自动洗衣机的基本结构、工作流程和工作原理
2.1.1全自动洗衣机的基本结构
全自动洗衣机的基本结构如图2所示。
图2全自动洗衣机的基本结构图
2.1.2全自动洗衣机的工作流程
全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图3所示。
图3全自动洗衣机的单循环工作流程示意图
2.1.3全自动洗衣机的工作原理
洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。
洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。
脱水时,由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合,洗涤电动机正转进行甩干。
洗涤完成由蜂鸣器报警。
2.2洗衣机控制要求
1.全自动洗衣机控制系统的要求:
(1)按下启动按扭及水位选择开关,开始进水直到高(中、低)水
位,关水
(2)2秒后开始洗涤
(3)洗涤时,正转30秒,停2秒,然后反转30秒,停2秒
(4)如此循环5次,总共320秒后开始排水,排空后脱水30秒
(5)开始清洗,重复
(1)~(4),清洗两遍
(6)清洗完成,报警3秒并自动停机
(7)若按下停车按扭,可手动排水(不脱水)和手动脱水(不计数)
3.电器元件的选择
3.1电机的选择
根据本次设计要求和实际生活情况,选择如下表3.1中所示规格电动机:
图4电动机
表1电动机规格
品牌
型号
电压(V)
频率(Hz)
功率(W)
转速(r/min)
启动转矩(N.m)
额定转矩(N.m)
科圣
YS104-180
380
50
180
1350
28
12.74
3.2接触器的选择
交流接触器的选择主要考虑主触点的额度电流、额定电压、线圈电压等。
主触点的额定电流In可根据下面的经验公式进行选择:
式中为接触器主触点额定电流;
K为比例系数,一般取11.4;
为被控电动机额定功率;
为被控电动机额定线电压。
并且,交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定。
所以,取K=1
故选择施奈德的LC1-D0610M5C型交流接触器。
其外形图如图5所示
图5交流接触器
该交流接触器主要技术参数为:
表2交流接触器主要参数
额定绝缘电压
额定发热电流
220V
6A
3.3热继电器的选择
根据电动机频繁换向启动的工作情况,按下式选取:
所以,
故选取施奈德的LR2-D1306C型热继电器。
外形图如下图6所示
图6热继电器
该热继电器主要技术参数为:
表3热继电器主要参数
脱扣等级
整定电流范围
10A
1-1.6A
3.4开关电源的选择
根据全自动洗衣机的设计要求,为保证安全,外部电器(包括电磁阀、蜂鸣器等)使用低电压直流电,为此选择了如下表4所示规格的开关电源,将交流电转换为要求的直流电。
图7开关电源
表4开关电源规格
输出电压(V)
输出电流(A)
效率
哈克特
HTSP-320F-24
24
0-13
87%
3.5压力开关的选择
根据设计要求,全自动洗衣机需要对超重与否进行检测,为此选择如图3.6所示的压力开关,具体规格如下表5所示,用于检测超重与否。
图8压力开关
表5压力开关的规格
设定压力范围(KG)
最大允许压力(KG)
最大允许电流(A)
最大允许电压(V)
美国CCS压力开关604G3
2.07-24.48
15
250
根据设计要求,将压力设为20Kg。
3.6.水位浮球开关的选择
根据设计要求,选择Daehansensor品牌的DP-100S水位浮球开关。
图9水位浮球开关
表6水位浮球开关主要技术参数
供电电压
适用范围
压力范围
适用温度
DC12~30V
0.1-2
0-5bar
0-50℃
水位浮球开关安装示意图如下图10所示
图10水位浮球开关安装示意图
3.7电磁阀的选择
根据设计要求,选择如下图所示的电磁阀,规格
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