全自动洗衣机PLC控制系统设计Word下载.docx

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总结27

参考文献28

致谢.......................................................................................................29

第1章绪论

1.1设计背景

从古至今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣。

手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打，这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。

90年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机，手摇洗衣机、蒸汽洗衣机、内燃机洗衣机相继出现，到了20世纪末，电动洗衣机已走进千家万户，解放了人们的双手。

全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作。

这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成。

1.2PLC简介

1.2.1PLC的定义

可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。

可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

总之，可编程控制器是一台专为工业环境而设计的计算机，它是将传统的计算机技术、继电器技术和通信技术相融合而发展起来的一种新型的控制装置。

在具体的国内工业应用中，由于它不是针对某一具体的工业应用，因此它的硬件应根据实际需要来进行配置，其软件则根据控制要求进行编写。

1.2.2PLC的特点

（1）可靠性高，抗干扰能力强。

PLC是专门为工业环境下应用而设计的，因此人们在设计PLC时，从硬件和软件上都采取了抗干扰的措施，提高了可靠性。

（2）通用性强，使用方便。

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）采用模块化结构，使系统组合灵活方便。

PLC的各个部件，均采用模块化设计、各模块之间可由机架和电缆连接。

系统的功能和规模可根据用户的实际需要自行组合，使系统的性能价格更容易趋于合理。

（4）编程语言简单、易学、便于掌握。

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容易掌握。

（5）系统设计周期短。

由于系统硬件的设计任务仅仅是根据对象的控制要求配置适应的模块，而不要去设计具体的接口电路，这样大大缩短了整个设计所花费的时间，加快了整个工程的进程。

（6）对生产工艺改变适应性强。

PLC的核心部件是微处理器，它实质上是一种工业控制计算机，其控制功能是通过软件编程来实现的。

当生产工艺发生改变时，不必改变PLC硬件设备，只需改变PLC中的程序。

这对现代化的小批量、多品种产品的生产尤其适合。

（7）安装简单、调试方便、维护工作量小。

PLC控制系统的安装接线工作量比继电器接触器控制系统少得多，只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连。

PLC软件设计和调试大多可在实验室里进行，用模拟实验开关代替输入信号，其输出状态可以观察PLC上相应的发光二极管，也可以另接输出模拟实验板。

模拟调试好后，再将PLC控制系统安装到现场，进行联机调试，这样既省时间又很方便。

由于PLC本身的可靠性高，又有完善的自诊断能力，一旦发生故障，可以根据报警信息，迅速查明原因。

如果是PLC本身，则可用更换模块的方法排除故障。

这样提高了维护的工作效率，保证了生产的正常运行。

第2章全自动洗衣机PLC控制系统设计

2.1全自动洗衣机的结构和工作原理

本全自动洗衣机为波轮式套筒洗衣机，由洗涤、脱水系统，进、排水系统，电动机传动系统，PLC控制系统等部分组成。

其结构如下图所示：

图1波轮式套筒洗衣机内部结构图

波轮式套筒洗衣机的工作原理：

洗衣机的盛水桶和脱水桶是以同一轴心安放的。

盛水桶外桶固定，作盛水用；

内桶可以旋转，作脱水用。

内桶上有很多小孔，使内外桶的水流相通。

该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来控制。

进水时，通过控制系统进水阀打开，经进水管将水注入到桶内。

排水时，通过控制系统使排水阀打开，将水由外桶排出。

洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波轮正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。

脱水时，通过控制系统将离合器合上，由电动机带动内桶正转进行甩干。

洗涤水位浮球开关用来检测是否到达洗涤水位，水排空浮球开关用来检测水是否全部排出。

启动按钮（开始洗涤按钮）启动洗衣机进行洗衣，手动脱水按钮用来直接选择脱水模式，手动停止按钮用来实现洗衣机的暂停和停止。

2.2全自动洗衣机的控制要求和工作流程

本全自动洗衣机要求能实现“自动运行”和“手动运行”两种控制方式。

1.自动运行

具体控制要求如下：

（1）按下“开始洗涤”按扭，开始进水，达到洗涤水位后，停止进水；

（2）进水停止2s后开始洗衣；

（3）洗衣时，正转10s，停2s，然后反转10s，停2s，依此循环；

（4）洗衣15min后开始排水，水排空后脱水5min；

（5）然后再进水，重复

（1）~（4）步，循环2次；

（6）洗衣完成后报警灯亮10s并自动停机。

2.手动运行

（1）当进水或洗衣时按下“手动停止”按扭，洗衣过程中止，即电机停转，进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合；

此时若按下“开始洗涤”按钮，将继续洗衣；

若按下“手动脱水”按钮，则进水电磁阀闭合，排水电磁阀打开，开始进行排水、脱水，最后停机。

（2）当脱水时按下“手动停止”按扭，脱水过程中止，即电机停转；

此时若按下“开始洗涤”按钮，将重新洗衣；

（3）当脱水时，若安全盖打开，则洗衣机暂停脱水，直到安全盖闭合再继续脱水，或者按“手动停止”按钮，使之停机

手动运行过程如下图：

2.3全自动洗衣机的硬件设计

2.3.1元器件的选择

（1）PLC的选择

本设计所用PLC采用日本三菱公司生产的FX2N系列机型中的FX2N-48MR型，此PLC有16个输入接口和16个输出接口，输出接口为继电器型。

FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列，由于FX2N系列具备如下特点：

最大范围的包容了标准特点，程式执行更快，全面补充了通信功能，适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，拥有强大的灵活性和控制能力。

（2）电动机的选择

本洗衣机的电动机选用了家用电器常用的单相电容运转式异步电动机。

洗衣机设计容量为3.6公斤，故电机额定功率选为180W；

洗衣转速175r/min，脱水转速1200r/min。

综上，选择YY104-180型三相电容运转式异步电动机，额定功率180W，额定电压220V，额定转速1350r/min，额定电流1.7A。

（3）其他元器件参数见下表：

文字符号

名称

数量

规格型号

备注

M

电动机

1

YY104-180

三相电容运转式异步电动机

SB1~SB3

手动按钮

3

LAY37

洗涤-绿色，停止-红色，脱水-蓝色

G1

安全盖开关

-------

开盖-打开，盒盖-闭合

F1

洗涤水位浮球开关

常开

F2

水排空浮球开关

常闭

KM1~KM4

交流接触器

4

DJX-9

线圈电压：

AC220V

L1、L2

指示灯

2

AD16-22

LED显示，AC220V

YA1

进水电磁阀

AC220V，常闭

YA2

排水电磁阀

AC220V，常开

FR

热继电器

JR16B-20/3

FU

熔断器

RT16-32X

熔体2A

TC

隔离变压器

BK-100

电压比1:

1，AC220V

LH

电磁离合器

FM

蜂鸣器

PLC

可编程序控制器

FX2N-32MR

继电器输出

表1元器件目录表

2.3.2电路设计

主电路图设计如下：

图中FU为熔断器，用于主电路的短路保护，FR为热继电器，用于电动机的过载保护。

通过FM3和FM4的开闭使电阻器串联到电动机绕组上，从而得到两种转速。

当FM1和FM3闭合时，电机低速正转洗衣，当FM2和FM3闭合时，电机低速反转洗衣，当FM1和FM4闭合时，电机高速正转脱水。

PLC控制电路如下图：

PLC供电回路采用隔离变压器TC，以防干扰

2.4全自动洗衣机的软件计

2.4.1输入输出接口的分配

PLC输入输出接口的分配使用情况如下表：

输入

输出

输入端口

工位名称

输出端口

X000

SB1

开始洗涤按钮

Y000

KM1

电机正转接触器

X001

SB2

手动停止按钮

Y001

KM2

电机反转接触器

X002

SB3

手动脱水按钮

Y002

KM3

电机高速接触器

X003

Y003

KM4

电机低速接触器

X004

Y004

L1

洗涤状态指示灯

X005

Y005

L2

脱水状态指示灯

X006

电动机热保护开关

Y006

Y007

进水电磁阀继电器

Y010

排水电磁阀继电器

Y011

离合器继电器

表2输入输出接口功能表

2.4.2梯形图设计

（1）初始状态

（2）加水状态

（3）正转洗涤状态

（4）反转洗涤状态

（5）排水状态

（6）脱水状态

（7）安全盖保护状态

（8）洗涤次数计数状态

（9）报警灯报警状态

2.4.3对应指令表

总结

该系统采用PLC为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。

此外，PLC可以重复使用，降低了测试经费。

它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。

PLC又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。

通过本次的课程设计，我对以前学习的知识的有了更深刻的理解，锻炼了自己分析问题，解决问题的能力。

通过这次设计实践，我熟练地掌握了三菱PLC编程仿真软件GXDeveloper、GXSimulator和GXWorks2的使用方法，对于三菱PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在理论的运用中，锻炼了我的动手能力，也提高了专业素质，同时也看清了自己的不足之处，并积极进行了改正。

本次的课程设计为我将来进入工作岗位打下了坚实的基础。

最后，真心感谢***等老师在本次课程设计中对我的悉心指导与帮助！

参考文献

[1]、廖常初、可编程控制器应用技术（第三版）、重庆：

重庆大学出版社、1998

[2]、廖常初、PLC梯形图程序的设计方法与技巧、电工技术、1998-1999

[3]、廖常初周林、PLC的功能指令、电工技术、1999-2000

[4]、张立科、PLC应用开发技术与工程实践、北京：

人民邮电出版社、2005.1

[5]李国厚.PLC原理及应用设计.化学工业出版社,2005

[6]潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制[J].电子世界，2003（3）

[7]吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J].设计与开发,1999

[8]王玉梅.全自动洗衣机的模糊控制系统[J].潍坊学院学报,2000

[9]余剑生.基于模糊控制的智能洗衣机的程序控制系统[J].广东技术师范学院学报,2005

致谢

在此要感谢郭忠南、阚志忠、魏艳君、王德玉老师悉心的指导，感谢老师给我的帮助。

在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。

而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。