基于三菱PLC的全自动洗衣机系统的设计(共20页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上摘要目前中国市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能，在许多方面还不能达到人们的需求。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各项功能是PLC控制实现的，控制功能灵活，因此，设计出基于PLC全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。本设计采用物美价廉的三菱为控制核心,为保证洗衣机及人身安全,设计了蜂鸣报警电路。功率驱动电路由可控硅实施对电动机,进水阀,排水阀的控制。为方便读者更快地了解,熟悉本设计,作为基础知识,还介绍了与全自动洗衣机有关的一些常见的PLC基本功能,使全自动洗衣机能更加智能化,更加完善。关键词：PLC，洗衣机，梯形图目录专心-专注-专业1 洗衣机的概述1.1洗衣机的分类1.1.1 按结构形式划分洗衣机按结构形式分为：单桶、双桶、多桶型。1.1.2 按洗涤方式与结构原理划分 按洗涤方式和结构原理分类，可以分为如下几种：（1）滚筒式洗衣机：衣物半浸没于水中，滚筒作有规律的间歇的正反转动，靠滚筒内凸起把衣物带至高处再跌下，起揉搓作用，然后进行洗涤。其类型有：a、前装式滚筒洗衣机；b、顶装式滚筒洗衣机。（2） 波轮式（涡卷式）洗衣机也称日本式洗衣机：优点：结构简单，体积小，重量轻，操作方便，耗电量少，洗净率高。缺点：漂洗衣物不均匀，损衣率高。（3）搅拌式或摆动式洗衣机：洗衣机有一根主柱，由电动机带动摆动叶绕定轴作周期往复运动，每次转动角度小于360度，通过旋转的力度来达到洗涤衣物的效果其他形式有：喷流式、喷射式、振动式等，市场上比较少见。1.1.3 按自动化程度分为按自动化程度分为如下几种：（1）普通型洗衣机：搅拌动作为电动机带动正转、反转及停靠定时器控制，而进水、排水、脱水等完全手动。（2）半自动型洗衣机：a 半自动单筒型：洗涤、漂洗、进出水均自动按设定程序与时间进行，没有脱水机。b 半自动双筒型：由洗涤、脱水两部分组成。先自动完成洗涤、漂洗。再由人工把洗净的衣物放入甩干桶中脱水。（3）全自动型洗衣机：可按选定的工作程序自动完成洗涤、漂洗、脱水、甩干、进水、排水等动作，无看管。其类型有：a 机械全自动型：由电动程控器控制。b 电脑全自动型：由电脑程控器控制。1.2全自动洗衣机的介绍全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶的四周有很多小孔，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执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。它能实现的功能有：首先系统处于初始状态时，按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。2秒后开始洗涤，洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。如此循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10秒结束全部过程，自动停机。此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。全自动洗衣机的实物示意图如下图1.1所示。图1.1 全自动洗衣机的实物示意图全自动洗衣机有各种洗涤程序,可供自由选择,工作时间可任意调节(洗涤016分钟,脱水05分钟)而且工作状态及洗、脱时间在面板都有显示,能自动处理脱水不平衡(具有各种故障和高低电压自动保护功能),工作结束或电源故障会自动断电,无需看管,确保安全。它还具有浸泡,手洗水流功能。它省时省力，操作简单，非常方便的适用于人们的日常生活中，给人们带来了更多的好处。2 三菱PLC洗衣机控制系统设计要求 本设计采用三菱PLC对洗衣机的工作流程进行控制，使其实现全自动洗衣机的功能。2.1控制要求（1）按下启动按钮SB1，进水电磁阀打开，进水指示灯亮（HL1点亮）；（2）进水到达水位上限（按上限按钮），进水电磁阀关闭（HL1熄灭）。波轮电动机进行搅拌，开始洗涤，按照正转15s停3s反转15s停3s的顺序反复进行30次；（3）洗涤过程结束，排水电磁阀打开（HL2点亮），开始自动排水；（4）排水到达水位下限（按下下限按钮），排水电磁阀关闭（HL2熄灭）。排水电磁阀关闭2s后，进水电磁阀打开（HL1点亮），开始第二次洗涤，并重复（1）（4）的步骤；（5）洗涤过程完成3次（第三次按下限按钮）时，开始甩干（甩干电动机工作）；洗衣机在甩干的同时自动排水;（6）甩干与排水过程中共同进行10s后，同时结束，排水电磁阀关闭（HL2熄灭）。蜂鸣器HA进行蜂鸣报警（0.5s通，0.5s断），提示洗涤过程结束，直到按下停止按钮停止蜂鸣。2.2解决思路1.根据全自动洗衣机的控制要求，了解需要通过定时器来完成洗涤过程（正转与反转的交替）及蜂鸣器的报警的控制过程。2.利用传感器来控制进水与排水的过程3.利用输出所存和输出解锁存线圈更方便的来实现点动按钮的控制。3 软件设计3.1 洗衣机工作流程图图3.1洗衣机工作流程图3.2可编程控制器的基本指令（1）自锁电路图3.2自锁电路梯形图1、 编程：用编程器或编程软件输入程序，并检验。2、 将X0钮子开关合上，Y0指示应亮。3、 将X0开关断开，Y0指示灯扔保持亮。4、 将X1开关接通，Y0指示灯灭。图3.3自锁电路时序图（2）S/R置位复位指令图3.4 S/R置位复位指令应用梯形图 1、编程：用编程器或编程软件输入程序、并检验。2、合上X1号开关，观察Y0指示灯。3、断开X1号开关，观察Y0指示灯。4、合上X2号开关，观察Y0指示灯。5、断开X2号开关，观察Y0指示灯。图3.5 S/R置位复位指令应用时序图（3）PLS脉冲指令 图3.6 PLS脉冲指令应用梯形图1、 编程：用编程器或编程软件输入程序，并检查。2、 运用程序。3、 合上X0开关，观察Y0指示灯。4、 断开X0开关，观察Y0指示灯。5、 合上X1开关，观察Y0指示灯。6、 断开X1开关，观察Y0指示灯。图3.7 PLS脉冲指令应用时序图（4）定时器指令与应用图3.8定时器指令应用梯形图1、 编程：用编程器或编程软件输入程序，并检验。2、 合上X0开关，观察Y0、Y1输出的变化。 图3.9 定时器指令应用时序图（5）振荡器图3.10 振荡器梯形图1、 输入程序并检验，然后运行程序。2、 观察Y0的变化。3、 闭合X0开关，观察Y0的变化，并监控T0、T1的工作情况。图3.11振荡器时序图（6）计数器指令与应用图3.12 计数器指令应用梯形图1、 编程输入程序并检验，然后运行程序。2、 当X0开关断/通一次，计数器现行值加1。3、 当X0开关断/通5次时，计数器现行值加1。4、 当X1开关接通/断开时，C0复位，Y0灯灭。图3.13 计数器指令应用时序图（7）步进指令图3.14步进指令梯形图1、 编程：输入程序，并检验。2、 运行程序，监控S0、S1顺序接通X0-X3开关，观察Y0、Y1的发光指示。3、 X3为关闭步进转换指令。3.3 梯形图设计SWOPCFXGPWINC为一个应用于FX系列可编程控制器的编程软件，可以在Windows98/ME/2000/XP操作系统下进行梯形图的编辑和指令表程序的编辑。微机与PLC的连接，可以用三菱公司的SC08型电缆线串接SC09型电缆线，SC08的9针插头接微机的RS232串行口，SC09的圆形插头接PLC的通讯口。运行SWOPCFXGPWINC软件。当选用语句表编程方式时，用鼠标点击语句表编辑区，其标题栏变为蓝色，成为当前工作区。用键盘输入语句表程序，覆盖工作区的“NOP”语句，回车后自动换行，当使用语句表编程时，梯形图编辑区立即将程序自动转换成梯形图，因此可以同时生成二个文件。当选用梯形图编程方式时，用鼠标点击梯形图编辑区，其标题栏变为蓝色，成为当前工作区。点击菜单栏视图功能，将显示梯形图的绘图工具。编辑梯形图时，首先确定光标位置，在绘图工具栏内点击欲用的元件，此时出现一个对话框，输入元件号后，元件图形出现在原光标位置。按照这种方法，逐一将元件加到梯形图上。当梯形图完成后，点击工具栏的转换按钮，可以将梯形图转换成语句表程序。梯形图的单元设计如下:（1）按下启动按钮SB1时，S0初始化。按下停止按钮SB2，采用区间复位ZRST指令使洗衣机停止工作。启动和停止的梯形图如图3.15所示。图3.15启动和停止梯形图（2）按下启动按钮SB1，状态元件S20驱动进水电磁阀YA1输出线圈Y000，洗衣机进水，按下SB3可以实现手动排水，水到达高水位时SQ1闭合，状态元件S21驱动定时器T0延时2S，状态元件S22驱动接触器KM3闭合，驱动输出线圈Y002电动机M正转，开始洗涤。延时15S，再暂停3S后，状态元件S24驱动接触器KM4闭合，驱动输出线圈Y003电动机M反转。同样洗涤15S，在暂停3S。通过计数器C0和定时器T4的控制，如此洗涤3次。洗衣机的洗涤梯形图如图3.16所示。图3.16洗衣机洗涤梯形图（3）洗涤3次后，状态元件S26驱动接触器KM3闭合，驱动输出线圈Y002电动机M正转，开始脱水。低水位开关SQ2，脱水离合器YA3驱动输出线圈Y004，通过计数器C1计数3次，洗涤完成，状态元件S27驱动线圈Y005报警10S结束整个洗衣机的洗涤。脱水和报警结束梯形图如图3.17所示。图3.17脱水和报警结束梯形图4 调试与检测4.1 程序传送计算机RS232 C端口及PLC之间，必须用指定的电缆线及转换器连接。 读入将PLC中的程序传送到计算机。操作方法是：执行PLC传送读入菜单命令。 写出在PLC设置为STOP时，将计算机的程序发送到PLC中，操作方法是：执行PLC传送写出菜单命令，此时出现写出对话框，回答对话框并按确认按钮后完成。 校验将计算机及PLC中的程序加以比较校验，操作方法是：执行PLC传送校验菜单命令。4.2 监控测试PLC在运行时，可以利用“监控测试”功能，监控元件，触点或线圈的工作情况。亦可以修改定时器与计数器的设定值。当点击梯形图编辑区，可以完成如下监控： 首先执行监控测试开始监控菜单命令，监控测试菜单出现如下几种监控命令。 元件监控（光标）执行监控测试元件监控（光标）命令后，将光标选定的元件登录在元件监控窗口，可以进行监控。 改变设置值执行监控测试改变设置值菜单命令后，出现改变当前值对话框。可以对定时器和计数器的设定值进行修改。4.3 I/O地址分配与接线图根据洗衣机操作的工艺过程及对控制系统的要求，首先归纳本系统中所有输入信号和输出信号；然后根据PLC的输入点和输出点进行I/O地址分配，使每个输入信号对应PLC内部的输入继电器，每个输出信号对应PLC内部的输出继电器。PLC洗衣机控制的I/O地址分配如表4.1所示。表4.1 I/O分配表牢记此分配表，将模块上的I/O口按照下图接线图连接好，检查无误后，将软件程序下载到模块中去，开启电源，手动操作按照设计要求演示好洗衣机的各个功能，修改程序直到将其能完善处理设计要求的各个功能。 图4.1模块接线图· 参考文献1张立科、PLC应用开发技术与工程实践、北京：人民邮电出版社、2005.12李国厚.PLC原理及应用设计.化学工业出版社,20053潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制J.电子世界，2003（3）4 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用J.设计与开发,19995 王玉梅.全自动洗衣机的模糊控制系统J.潍坊学院学报,20006 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,20057 周德林.电脑的程序控制系统.家用电器,20058 荣俊昌.全自动洗衣机原理与维修.高等教育出版社,19989钱如竹.快修家用洗衣机.北京 ：人民邮电出版社,2003附录 总梯形图