全自動洗衣機plc控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)</p><p>　　系 別 電氣工程系 </p><p>　　專 業(yè) 機電一體化 </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p

3、>　　2011～2012學年第 二 學期</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了利用三菱FX2N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

4、技術(shù)的不斷更新。PLC是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進行入出信息變換實現(xiàn)控制。</p><p>　　PLC基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普遍計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等

5、問題。特別要考慮怎么適應于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。</p><p>　　本文主要是對全自動洗衣機控制系統(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</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 全自動洗衣機控制系統(tǒng) PLC程序設計</p><

6、p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　第一章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定2</p><p>　　1.1 總體控制方案確定2</p><p>　　1.1.1 控制系統(tǒng)的比較2</p><p>　　

7、1.1.2 洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述2</p><p>　　第二章 全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.1 全自動洗衣機的原理和構(gòu)造4</p><p>　　2.2 洗滌脫水系統(tǒng)6</p><p>　　2.3 排水和進水系統(tǒng)7</p><p>　　2.4 電動機及傳動系統(tǒng)7</p>

8、<p>　　第三章 電氣控制系統(tǒng)8</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)原理9</p><p>　　3.3 檢測電路系統(tǒng)10</p><p>　　第四章 主要器件的選擇11</p><p>　　4.1 電動機的選擇11</p><

9、p>　　4.2 傳感器的選擇12</p><p>　　4.2.1 水溫傳感器的選擇12</p><p>　　4.2.2 水位傳感器的選擇12</p><p>　　4.2.3 渾濁度傳感器的選擇12</p><p>　　4.2.4 衣質(zhì)傳感器的選擇12</p><p>　　4.3 可編程控制器外部設計1

10、3</p><p>　　4.3.1 可編程控制器的選擇13</p><p>　　4.3.2 可編程控制器I/O口分配13</p><p>　　4.3.3 外圍接線圖14</p><p>　　第五章 軟件設計14</p><p>　　5.1 系統(tǒng)的順序功能圖設計14</p><p>　　

11、5.2 全自動洗衣機的控制要求15</p><p>　　5.3 控制系統(tǒng)順序功能圖16</p><p>　　5.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設計17</p><p><b>　　總結(jié)21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b></p><p><b&

12、gt;　　引 言</b></p><p>　　從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務勞動，在洗衣機出現(xiàn)以前，這項勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。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。</p><p>　　1874年，“手洗時代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)——美國人比爾·布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機。</p>

13、<p>　　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)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。</p><p>　　1911年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機，標志著人類家務勞動自動化的開端。</p><p>　　1922年，電動洗衣機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。</p><p>　　7

14、0年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。</p><p>　　90年代，由于電動機調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機實現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。</p><p>　　全自動洗衣機其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預先設計好的程序不斷發(fā)出指令

15、，驅(qū)動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完成。所用的程序控制器可分為電動機驅(qū)動式和單片機式。從控制方式的發(fā)展階段上分：</p><p>　　全自動洗衣機可分為兩大類：</p><p>　　第一類電動控制洗衣機，它的程序控制器由電動元件組成。</p><p>　　第二類是電腦控制洗衣機，它的程序控制器由微型計算機組成。電動控制全自動洗衣機是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，

16、其產(chǎn)品類型還屬于傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品，是自動控制的初級階段。隨著計算機的及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。因此，電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺。</p><p>　　可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng), 專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器, 用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令, 并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出, 控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程

17、. 可編程序控制器及其有關(guān)設備, 都應按易于與各種控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設計。</p><p>　　第一章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定</p><p>　　1.1 總體控制方案確定</p><p>　　1.1.1 控制系統(tǒng)的比較</p><p><b>　　PLC系統(tǒng)的特點：</b><

18、/p><p>　?。?）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。</p><p>　　（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，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些

19、可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。</p><p>　　（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。</p><p><

20、;b>　　單片機系統(tǒng)的特點：</b></p><p>　?。?）要求環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應能力較低，可靠性差。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）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。</p&

21、gt;<p>　　1.1.2 洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述</p><p>　　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

22、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，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。</p><p>　　開發(fā)應用PLC 的設計任務分為硬件和軟件設計兩部分。硬件設計主要包括: （1）確定安排PLC 的輸入、輸出點; （2）設計外圍電

23、路, 包括主電路; （3）選購PLC 并進行現(xiàn)場安裝接線等內(nèi)容；</p><p>　　軟件設計, 大多數(shù)用梯形圖和指令程序, 主要包括: （1）設計控制流程, 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;</p><p>　　（2）根據(jù)工作循環(huán)圖, 畫出虛擬的電路圖———繼電器梯形圖;按梯形圖編寫指令程序表;</p><p>　?。?）

24、系統(tǒng)調(diào)試: 根據(jù)設計要求, 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；</p><p>　　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)和原理上都有很大的區(qū)別。程序控制洗衣機以洗衣機生產(chǎn)廠家設定的數(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)的輕重以及衣物的臟污程度性質(zhì)等因素，選擇不同的洗衣程序。程序控制全自動洗衣

25、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。</p><p>　　模糊控制洗衣機以其內(nèi)部設置的各種傳感器為信息采集源，對傳感器傳回的洗衣量，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，從而自動設置相應的洗滌參數(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

26、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。</p><p>　　第二章 全自動洗衣機的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1 全自動洗衣機的原理和構(gòu)造</p><p>　　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

27、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：</p><p>　　滾筒式洗衣機具有如下性能：</p><p>　　（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。</p><p>　　（2）提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物的化學反應速度，提高洗衣粉中酶的

28、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。</p><p>　?。?）溫度高有利于污物在水中的擴散。</p><p>　　（4）高溫能有效的殺死一些細菌。</p><p>　　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

29、了波輪式洗衣機的磨損率大大高于滾筒式洗衣機。</p><p>　　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。</p><p>　　滾筒式洗衣機有如下特點：</p><p>　　（1）磨損低，沒有纏繞，機械傳動部分簡單可靠，壽命長于波輪式洗衣機

30、。</p><p>　　（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。</p><p>　　(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。</p&g

31、t;<p>　　(4)高溫洗滌有一定的滅菌作用。</p><p>　　(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。</p><p>　　由于滾筒式洗衣機的價格大大高于波輪式洗衣機，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：</p>&

32、lt;p>　　(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。</p><p>　　(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

33、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。</p><p>　　(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，從而減輕衣物的磨損。</p><p>　　(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。</p><p>　　(5)變頻波輪式洗衣

34、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。</p><p>　　(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)的同軸套桶式結(jié)構(gòu)，雖然它

35、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，還具有減振及防護，裝飾的作用。如圖所示：全自動套筒洗衣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。</p><p>　　圖1 全自動套筒洗衣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2 洗滌脫水系統(tǒng)</p>&l

36、t;p>　　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160mm左右）的

37、渦卷式水流和大波輪（直徑在300mm左右）新水流兩類。</p><p>　　2.3 排水和進水系統(tǒng)</p><p>　　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

38、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。自動打開香蕉閥門，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，橡膠閥門自動關(guān)閉，洗衣機里的水就流不出去了。</

39、p><p>　　2.4 電動機及傳動系統(tǒng)</p><p>　　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。電動機同時作為洗

40、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。采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理如圖所示：</p><p>　　圖2 采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　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

41、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)速與脫水時的轉(zhuǎn)速時相同的。</p><p>　　第三章 電氣控制系統(tǒng)</

42、p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　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

43、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。</p><p>　　圖3波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖</p><p>　　3.2 控制系統(tǒng)原理</p><p>　　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

44、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

45、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：</p><p>　　圖4 全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　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

46、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)。</p><p>　　3.3 檢測電路系統(tǒng)</p><p>　　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。</p

47、><p><b>　　1）水位傳感器</b></p><p>　　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)。</p><p><b>　　2）渾濁度傳感器</b></p><p>　　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

48、。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，排水管中充滿清水，光電接收管受光導通，以此時光敏三極管輸出電壓為設定值。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，該輸出電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過程結(jié)束，然岳進漂洗階段。</p><p>&l

49、t;b>　　3）衣質(zhì)傳感器</b></p><p>　　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 。 </p><p><b>　　4）衣量傳感器</b></p><p>　　衣量傳感器又稱衣物負載

50、傳感器，它是用來檢測洗衣時衣物量多少的。當洗滌桶內(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)衣物量來設定水位。</p><

51、;p>　　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。檢測每次斷電期間衣量傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)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)，二者之差即可以判別衣質(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。</p><p>&

52、lt;b>　　5）水溫傳感器</b></p><p>　　適當?shù)南匆聹囟扔欣谖酃傅淖兓??？梢蕴岣呦礈煨Ч?。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。</p><p>　　第四章 主要器件的選擇</p><p>　　4.1 電動機的選擇</p>

53、;<p>　　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

54、功率選為180瓦。符合全自動洗衣機的功率范圍120W～250W。</p><p>　　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。</p><p>　　4.2 傳感器的選擇 </p><p>　　4.2.1 水溫傳感器的選擇</p><p>　　水溫檢測可用熱敏電阻

55、或MTS102 半導體溫度檢測器。洗衣機水溫一般為4 ℃～40 ℃,在該溫度范圍內(nèi)MTS102線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。</p><p>　　4.2.2 水位傳感器的選擇</p><p>　　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)長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

56、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)生變化。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。</p><p>　　4.2.3 渾濁度傳感器的選擇</p><p>　　渾濁度傳感器主要采用紅外光電傳感器。由紅外發(fā)射管發(fā)出一定強度的紅外光,紅外接收管在溶液的另一側(cè)接收紅外線。紅外線在溶液中

57、透光性的大小就決定接收方產(chǎn)生光電電流的大小,光電流經(jīng)整形放大和數(shù)據(jù)處理后,就可以判斷出水的渾濁程度。</p><p>　　4.2.4 衣質(zhì)傳感器的選擇</p><p>　　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

58、處于發(fā)電機狀態(tài),會產(chǎn)生一定感應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,反之亦然。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。</p><p>　　4.3 可編程控制器外部設計</p><p>　　4.3.1 可編程控制器的選擇</p><p>

59、;　　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：</p><p>　　輸入點數(shù)為： 6×(1+20%)=7.2</p><p>　　輸出點數(shù)為： 6×(1+20%)=7.2</p><p>　　根據(jù)I/O點數(shù)，可選松下FP0-C16型可編程控制器

60、，其輸入點8點，輸出點8點，擴展模塊可用點數(shù)為16點。</p><p>　　4.3.2 可編程控制器I/O口分配</p><p>　　表 1 可編程控制器I/O口分配表</p><p>　　4.3.3 外圍接線圖</p><p>　　圖5 可編程控制器外圍接線圖</p><p>　　洗衣機要實現(xiàn)衣服的洗滌，漂洗和脫水，

61、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。</p><p>　　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)。</p><p><b

62、>　　第五章 軟件設計</b></p><p>　　5.1 系統(tǒng)的順序功能圖設計</p><p>　　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執(zhí)行。進水時，通過電動控制系統(tǒng)，使進水閥打

63、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。</p><p>　　5.2 全自動洗衣機的控制要求&

64、lt;/p><p>　　(1）PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準備好啟動；</p><p>　?。?）啟動時開始進水；</p><p>　?。?）水滿(上限位)時停止進水并開始洗滌正轉(zhuǎn)；</p><p>　?。?）正轉(zhuǎn)30s后暫停；</p><p>　　（5）暫停2s后開始洗滌反轉(zhuǎn)；</p><p>

65、;　?。?）反轉(zhuǎn)30s后暫停；</p><p>　?。?）暫停2s后，若正、反轉(zhuǎn)未滿5次時，返回從正洗開始的動作；</p><p>　?。?）暫停5s后，若正、反洗滌滿5次時則開始排水；</p><p>　?。?）水位下降到低水位時開始脫水井繼續(xù)排水；</p><p>　?。?0）脫水30s即完成一次從進水到排水的大循環(huán)過程；</p&g

66、t;<p>　?。?1）若完成2次大循環(huán)，洗完報警3s后自動停機；</p><p>　　（12）可以按“停止”按鈕實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警；</p><p>　　（13）可以按“排水”按鈕實現(xiàn)手動排水；</p><p>　　5.3 控制系統(tǒng)順序功能圖</p><p>　　圖 6 全自動洗衣機控制系統(tǒng)順序功能圖</

67、p><p>　　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后開始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(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

68、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，可以手動排水和手動脫水。</p><p>　　5.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設計</p><p>　　圖7 PLC控制系統(tǒng)的梯形圖</p><p>　　按下啟動按鈕S1，X0 動合觸點閉合，內(nèi)部輔助繼電器R10得電為“1”，同

69、時R10動合觸點閉合自鎖; 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X1 斷開，進水閥關(guān)閉; 同時X1動合觸點閉合，計時器T0開始通電計時，2s 后T0 動合觸點閉合，輸出繼電器Y2 得電為“1”，洗衣機開始正轉(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

70、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T0、T1、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，開始正轉(zhuǎn)洗滌，如此循環(huán)5次，計數(shù)器CT100計數(shù)5次后，C100 動合觸點閉合，輸出繼電器Y4 得電為“1”，排水閥打開排水，待排水至低水位檢測開關(guān)K2時

71、，輸入繼電器X2動斷觸點斷開，Y4 失電為“0</p><p><b>　　5.5 程序語句表</b></p><p><b>　　表2程序語句表</b></p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決

72、實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術(shù)發(fā)展的日新日異，PLC已經(jīng)成為當今空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握PLC的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。</p><p>　　回顧起此次PLC畢業(yè)設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在作畢業(yè)設計的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固

73、了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固

74、，通過這次畢業(yè)設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。</p><p>　　這次畢業(yè)設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多編程問題，最后在指導老師的辛勤、指導下，終于游逆而解。同時，在指導老師的身上我學得到很多實用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>

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