2022年PLC工业洗衣机的电气系统方案设计书.docx

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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习摘要PLC 在工业洗衣机中的运用，是对旧式一般型、半自动型洗衣机的是综合改造；它不同与家用全自动洗衣机，这是一款应用在工厂需大批量洗涤场合，解决生产生活中洗涤任务繁重的需要而设计其次章 工业洗衣机硬件系统设计52.1 主电机调速电路的设计 2.2 变频器与电机应用2.3 PLC 系统及外围电路的设计 第三章工业洗衣机软件系统设计3.1 洗衣机掌握要求及整机流程3.2 整机软件程序图 总结 致谢 参考文献57101717182223241.1洗衣机的应用与进展早在上个世纪初人类就已经创造制造出洗衣机了，可以说洗衣机这种产品的创造制造是工业进展的结晶

2、，给人们的现实生活带来的；在摸索工业全自动洗衣机的电气掌握方式中，挑选PLC 作为微电脑程序掌握，同时由其掌握变频器带动电动机的运行方向；可编程掌握器 PLC技术，在当今社会进展反常快速，各生产厂家也推出了很多强大的新型PLC、各种特别模块和通信联网器件， 使可编程掌握器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的 通用工业掌握装置，既提高了操作的精确性、安全性、稳固性，同 样也带来了极大的经济性，成为实现工业自动化的一种强有力的工 具；应用 PLC 技术，解决工业全自动洗衣机的编程，稳固性相当好，同时实现了洗衣机的多功能性；本篇论文主要介绍了在工厂这种特别场合有PLC 应用在工业洗衣机掌握系

3、统中，解决生产生活中洗涤任务繁重的需要而制造的；关键词： PLC、变频器、洗衣机目录第一章 洗衣机概述. 31.1洗衣机的应用与进展.31. 2 工 业洗 衣机 设 计 及 工 作 原理 3第一章洗衣机概述了极大的便利；当时的洗衣机只有一个盛水桶，在应用中只能进行简洁的操作而无法实现更多的功能比如说脱水；再后来，随着机 械、电气技术的进步又相继显现了双桶洗衣机既所谓的半自动型洗衣机，它具有洗涤和脱水两个同心桶结合于一体，可分别进行洗涤和脱水的双用功能；时间的推移，科学技术在飞速进展；二十一世纪的今日，对洗衣机而言已经完全发生了庞大的变化，具有全自动多功能的洗衣机 已经早在现实生活中广泛使用；不

4、仅在洗涤质量上有更强的突破， 在洗衣机的制造业仍提出了6 大要素：最合适的掌握力度，最相宜的洗涤温度，最和谐的急缓节奏，最恰当的运行转速，最科学的洗 涤时间，正确的脱水转速；并且在稳固性、安全性、性价比方面与 以往一般型洗衣机相比都实现了本质的超越；随着工业技术日益成熟，我们利用现有技术开发创新出一种具有商业用途的多功能型工业大容量洗衣机，实现工业衣物的大批洗涤；在设计这一款多功能型全自动洗衣机之前，考虑了好多问题，比如说洗衣机在牢靠性、安全性、开发推广价值等方面的详细实际问题；整合了方方面面，认为为工厂大型洗衣房设计的这款商业机型，进行掌握，能够实现被控对象的工艺要求，能够提高实际生产效率和

5、完成卫生高效的洗涤质量；设计的全自动洗衣机中，通过比较搅拌式、滚筒式仍有波轮式洗衣机，在大型洗衣量方面我挑选了波轮式洗衣机；由于，滚筒洗衣机虽然具有洗涤匀称性好，衣物磨损小，自动化程度高等诸多优点，可是洗净率方面却很不够抱负；搅拌式洗衣机洗净度较高，但洗涤时衣服全部浸泡在洗涤液中，洗衣量比波轮式洗衣机多；所以，我挑选了波轮式洗衣机在大型场合的应用；在采纳掌握技术上挑选PLC 作为掌握器，来设计工业洗衣机控制系统，在这里主要为了其产品实现功能齐全、外围电路简洁、维护简洁便利，简洁连续写入编程语言实现更新升级等；最大限度地满意被控对象的掌握要求，在应用中保证PLC 掌握系统安全牢靠，1.2 工业洗

6、衣机设计及工作原理适应企业进展的需要，为需要强洗涤工作量的企业供应了极大便利；为此设计的洗衣机框架结构示意图如下图1.2 所示图 1.2 工业动洗衣机结构图该洗衣机的进水、排水系统分别由进水电磁阀和排水电磁阀来 执行；进水时，通过 PLC 掌握系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶；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，作脱水用；内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通；洗涤之前，根据所选水位的 高、中、低事前挑选好，挑选洗涤功能是一般洗仍是强效洗，之后进入模式状态，开头进水并且内置加热器开头加热，达到量程要求有阀内浮球掌握闭合水位量程开关，进而

7、来掌握PLC 的输出让进水阀失电；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高速正转进行甩干；启动按钮用来启动洗衣机进入工作状态；停止按钮用来实现手动停止电机运转，进而完成排水脱水的洗涤任务；这款工业洗衣机的设计中综合考虑了水温有利于对洗涤衣物的洗净度成效，所以在外桶底下安置了加热器，最利于洗涤剂去除油污；我考虑了它的最有应用价值的方面: 帮忙企业提高自身的企业文化形象：洗涤工厂里工人们的大量油污工作服；防止员工自己在家 洗的种种不变，给员工制造了舒服的业余

8、生活，带来了工作中的愉 悦心情，潜移默化中提升了企业的文化内涵；洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目 的；第一布满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升；在波轮中心处，因甩出液体而形成低压 区，又使得洗涤液流回波轮邻近；这样，在波轮邻近形成了以波轮轴线为中心的涡流；衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦；又由于波轮中心是低压区， 衣物易被吸在波轮邻近，不断地与波轮发生摩擦，犹如人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物；由于是大批量洗涤衣物，在挑选主电机方面挑选了三相沟通

9、异步电动机功率在 4.0KW相宜大型洗衣机的洗涤，电磁阀选用直流24V作为掌握进水和排水的任务及要求，电热器掌握电路采纳单相线路，在洗涤功能指示灯方面挑选 LED灯；其次章工业洗衣机硬件系统设计2.1 主电机调速电路的设计在以往老式的洗衣机调速中多采纳沟通调速（沟通调速与直流调速相比，具有容量大、转速高、耐高压、节能、经济、牢靠等优越性）中的串接电阻调速；在设计中我考虑串入附加电阻而增加的转差率，是以发热的形式消耗在附加电阻上的，从而导致系统的效率减低，而且调速范畴小，静差率大，平滑性差，只能用于小功率电动机；由于它属于消耗转子功率来实现调速，所以改用其他调速；现代电力传动技术重要进展方向在调

10、速中直接利用沟通电在变频器的变频下实现平稳的调速，可以说它将逐步取代了过去老式的串阻调 速，变极调速，直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于多领域；分类方式主电路工作方式开关方式工作原理变频器电压型PAWPW控M制V/F 掌握变频器电流型高载频 PWM转差频率掌握通过明白，在工业洗衣机的调速方面，我们挑选使用变频器作为 抱负的调速方式；它是把工频电源 我国 50Hz变换成需要频率的沟通电源，实现电机的无极变速运行，洗衣机的掌握电路完成对沟通 电机主电路的掌握；变频器中，整流电路将沟通电变换成直流电， 直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电 逆成沟通电；它是通过转变电机定子绕

11、组供电的频率来达到目的； 变频器的分类方法有多种，如下表2.1实际用途高频单相和三相VVVF：转变电压、转变频率 CVCF：恒电压、恒频率；各国使用的沟通供电电源，无论是用于家庭仍是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz50Hz ；用于电机掌握的变频器，在工业洗衣机中挑选转变频率作为掌握电机运转的加强和缓慢；在明白了变频器的一系列种类及性能用途后，考 虑了这款洗衣机的实际使用价值和在学校用过的三菱变频器，在实现被控对象的工艺要求的条件下挑选了稳固、牢靠、较为经济的三菱E540变频器，铭牌及型号代码，如图 2.1-2 所示图 2.1-2 三菱变频器上图变频器只是示意，在

12、应用中挑选与电机匹配的FR-E540-5.5K- CHT变频器；通常在使用之前，我们肯定要留意其铭牌，以免不正确使用导致变频器反常运行，降低使用寿命，甚至会损坏变频器；另外，变频器不能单独运行，挑选正确的外部设备，正确的连接以确保科学由于在电源投入时，变频器会流入很大的冲击电流，在设计中必需挑选好断路器；电磁接触器不能启动和停止变频器，这样会降低变频器的使用寿命；在使用中，为了改善功率因数或应用大容量电源（ 500KVA以上接线距离小于 10M）时必需使用电抗器；下图2.1-3为变频器的正确使用示意结构图图 2.1-32.2 变频器与电机应用在应用变频器作为洗衣电动机的正反向调速时，端子的接法

13、很重要，假如把接线端子接错将影响变频器正常应用；下图2.2-1为FR-E540的接线端子平面图；图 2.2-1RH: 高速 ARM：中速 B: 反常输出RL: 低速CMRS: 输出停止 1025:频率设定器RES: 复位4:DC420Ma+SD: 公共输出端 SD：公共输入端PC：直流 24V输出和外部晶体管端子STF:正转启动SE:集电极开路输出公共端STR:反转启动RUN运:行 SD:公共输入端FU : 频率检测除了在接线方面要保证接线端子的正确性，另外在变频器的掌握面板方面肯定要把操作运转的要求设置好；如下图2.2-2图 2.2-2 ，变频器的面板模式示意图洗衣机的动力源挑选适用于变频器

14、的三相沟通异步电动机，它具有比较抱负的调速方法，其调速性能最好、效率最高；我们知道，沟通电动机的同步转速表达式为：n60 f1 s/p =（ 1-S）n1n异步电动机的转速； p 电动机极对数； n1 同步转速f 异步电动机的供电频率； s电动机转差率；由式可知，转速 n 与频率 f 成正比，只要转变频率 f ，就可以转变异步电动机的同步转速n1, 从而转变其转子转速 n, 即可转变电动机的转速，当频率 f 在 0 50Hz 的范畴内变化时，电动机转速调剂范畴特别宽；变频器就是通过转变电动机电源频率实现速度调剂的， 是一种抱负的高效率、高性能的调速手段；在应用变频器进行工作时，肯定要进行模式的

15、设置；在 PU 操作模式中要把出厂时的 Pr.79 的值挑选为 1；下图 2.2-3 为变频器频率及转向的设置流程图；参数号设定值功能图 2.2-3参数的设定方法，除了部分参数之外，参数的设定仅用在Pr.79挑选模式时可以实施；一个参数值的设定既可以用数字键设 定也可以用增减键来完成；按下SET键 1.5S 写入设定值并更新；另外，作为与运行模式无关的设定方法，可将Pr.77 设为 2.表 2.2-4是对上面面板各部的名称进行介绍说明表 2.2-4下表 2.2-5 为设计所需的参数值测定Pr.793组合操作模式一Pr.150上限频率Pr.20下限频率Pr.350基底频率Pr.2050加减速基准

16、频率Pr.75加速时间Pr.85减速时间Pr.450高速强效洗涤Pr.5表 2.2-535变频器参数值设定中速一般洗涤2.3 PLC 系统及外围电路的设计在洗衣机的系统掌握器方面，由于以前老式工业洗衣机采纳的 是继电次序掌握，这种方式不利于系统的稳固而且修理率较高，耗 时费工，由此在考虑现代工业快速进展的基础上洗涤衣物的工作量 之大，挑选稳固牢靠价格合理的PLC 作为洗衣机的掌握器；现代技术进展起来的以微处理器为核心的通用自动掌握装置，与之前半自 动洗衣机比较起来， PLC 系统配置既固定又敏捷，更高的性能，安全性也比之前半自动洗衣机更好；挑选 PLC 作为掌握器，是由于它在外围设备的配置上及

17、其敏捷便利，使用起来特别稳固；下面对PLC 及其在工业洗衣机掌握外围设备上做一些介绍，下图 2.3-1PLC 及外围掌握设备；图 2.3-1PLC 及外围掌握设备上图两大部分掌握 PLC的输入， PLC 的输出掌握三大部分；在工业洗衣机中，按钮的输入有洗衣机的启动按钮、挑选按钮、水位开关按钮、停止按钮、中途揭盖按钮、终止并排脱水按钮；水量掌握按钮是挑选洗涤期间需要的高中低洗涤水位掌握；输出掌握的三大部分：变频器在前一节有所介绍，它有PLC 来掌握其功能的实现，另外变频器掌握洗衣机电机，一般洗时为中速，强效洗时为高速，掌握电机的方向正反转；PLC 输出来掌握继电器，通过继电器的通断来实现脱水指示

18、灯和加热器；其中电磁阀主要是关断进水阀和排水阀，实现进水和排水功能；同时在洗衣机挑选一般洗或强效洗的时候指示灯会有提示，当洗涤完成后洗衣机会自动报警提示洗涤任务完成；下图2.3-2为外围掌握设备由 PLC输出部分掌握的线路图；2.3-2 为外围掌握设备部分掌握线路图上图中（ C）采纳把单相电转化为直流24V 作为脱水灯 HL0 的供电电源；（ B）部分由 PLC继电器掌握着加热器的通断，工业洗衣机大循环一次时加热器断开；这样做可以有效节省其他费用，尽管不可以在洗涤的全过程始终加热但是同样可以达到预期的洗涤成效；图中（ A）PLC掌握 VVVF正常工作，其与 PLC的接线图如下 2.3-3 ；图

19、 2.3-3变频器与 PLC的接线图上图（ A）有 PLC 掌握 VVVF正常工作， PLC 输出掌握变频器的STF,STR和高速与中速；通过变频器缓慢进行加速达到一个良好的综合成效，而且可以延长三相电机的寿命；与PLC 输出端相连的辅助继电器是用来掌握阀和加热器的工作；电磁阀部分：工业洗衣机进水排水是通过掌握器水位开关与电磁进水阀协作来掌握以及电机的通断：实现自动掌握的；电磁进水阀起着通断水源作用；如2.3-4 图图 2.3-4当电磁线圈 1 断电时，移动铁芯 2 在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片 3 上，并将膜片的中心小孔 4 堵塞，这样阀门关闭，水流不通；当电磁线圈通电后，移动铁

20、芯在磁力作用下上移， 离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心 小孔流入洗衣桶内；由于中心小孔的流通才能大于膜片两侧小孔5的流通才能，膜片上方压强快速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通；水位开关实际上是一个压力开关；如图2.3-5 ，图 2.3-5气室 1 的入口与洗衣桶中的贮气室相联接；当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被 封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片2 受压而胀起，推动顶杆 3 运动而使触点 4 转变，从而实现自动通断；在外围电路确立的情形下，下面汇总了 PLC掌握设备的输入输出部分如下表所示2.3-6

21、；表 2.3-6由掌握分析可知，系统共有开关量输入点7 个，开关量输出点12（3 个指示灯），其中包括；基于上述PLC的输入、输出的特 点，在寻求最大限度地满意被控对象的掌握要求，保证PLC掌握系统安全牢靠，另外在经济适用及修理方面的考虑，挑选FX1S- 30MRPLC作为洗衣机的掌握器型号；在明白了洗衣机的掌握器系统后，下面进行对编程器的I/O进行规划和安排，以到达所需的功能下表2.3-7为 PLC 的 I/O安排表：PLC I/O 安排表输入X0I 安排表功能启动代码SB1输入Y1O安排表功能进水阀代码YV1X1普洗SB2Y2排水阀YV2X2强洗SB3Y12变频器正转掌握STFX3水位开关

22、SAY13变频器反转掌握STRX7停止SB0Y3脱水KM1X6桶盖中途掀开SQ1Y14高速RHX7终止并排脱水SB0Y15中速RMY7报警Y4加热KM2表 2.3-7 PLC 掌握系统 I/O 安排表由上面的地址安排表，下面来画PLC的接线图如下图 2.3-8 ； 图 2.3-8工业洗衣机的电气原理图在设计中选用了洗衣机的部分元器件予以列出2.3-9 ，以利于进行查看和购选表 2.3-9 元器件清单图 2.3-10工业洗衣机掌握系统接线图第三章工业洗衣机软件系统设计3.1 工业洗衣机掌握要求及整机流程本洗衣机，在设计上具有一般洗和强效洗的多功能型；考虑工厂等场合衣物具有油污的特点，在洗涤方面需

23、要具有肯定的水温才可以达到充分去污的特效，所以本洗衣机带有水温加热功能；系统的基本任务及要求：按下启动按钮和水位挑选开关（分一般洗和强效洗两种洗衣方式）；（1） ） 开头进水同时加热 , 加水量直到达到要求水位关水,2秒后开头洗涤；（2） ）洗涤时，一般洗电机在变频器的掌握下五秒达到要求转速， 之后正转 10s，停 2s，然后开头反转，同样电机在变频器的掌握下五秒达到要求转速 反转 10s，停 2s；当挑选强效洗时电机在变频器的掌握下五秒达到要求转速，之后正转 20s，停 2s，然后开头反转，同样电机在变频器的掌握下五秒达到要求转速反转 20s，停 2s；（3） ） 如此循环 3 次，之后排水

24、，排空后脱水30s，同时有指示灯亮；（4） ） 再次开头清洗，重复三次；（5） ）洗涤任务完成后，报警 5 秒并完成；（6） ） 如在清洗过程中，按下停止按扭，强行进入排水、脱水功能一次性后停机完成；说明：（一）在洗涤过程中，如打开洗衣机桶盖这时整机将停止洗涤，桶盖合上洗衣机将再次进行之前的洗涤任务；（二）挑选强效和一般洗涤的时候有指示灯显示, 脱水也有指示灯；工业洗衣机通过掌握面板显示挑选洗衣模式；能够检测水位， 自动完成进、出水；按下启动按键之后进行挑选洗衣方式，如洗衣量很大就挑选强效洗，洗衣机能够根据设定的洗衣程序，从进水、洗涤、漂洗、排水到脱水，整个过程全自动进行；完毕后，能够自动报警

25、，停止工作；洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行； 脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转高速进行甩干；洗涤完成由蜂鸣器报警；图 3.1 为洗衣机的工作流程图，按下启动按扭和水位挑选开关，这个时候开头挑选洗衣功能；选好后，开头进水，进水到规定高度，使水位开关接通，停止进水，在2S 后实现洗涤正转；洗涤正转10S 后，停止洗涤， 2S 后开头洗涤反转；洗涤反转 10S后， 2S 后计数器加 1，累计洗涤次数；如未满 3 次就重复进行洗涤，直至洗涤达到3 次，开头排水 30S 后，脱水进行 20S 后，计数器加 1，脱水停止；然后再返回到进水动作重复上述过程3

26、次，报警 5S 并停机. 其程序流程如下图所示终止工作图 3.1 洗衣机的工作流程图3.2 整机软件程序图在设计这段程序图时，用了半天时间进行反复调试，最终仍是正确按要求执行每一步的次序动作，在程序的繁简上仍没有达到最简洁化，在以后的设计中有待进一步提高下面是程序的梯形图流 程；总 结在论文的书写过程中，考虑工业洗衣机的洗涤特别性，在电动机挑选及掌握器方面的挑选与家用洗衣机有所不同；由于工厂中的衣物油污灰尘较多，增加了洗涤时的难度，通过掌握水温，这样可以达到肯定的去污成效；工业洗衣机显示方面，仅只显示一般洗和强效洗的模式；在洗涤次数上，本想通过面板赐予显示，但由于考虑工业洗方面，没有本质的功能

27、，在此暂且不做设计；这次技师论文设计, 编程方面采纳了三菱 FR-1S步进指令，既经济同时又满意了工业洗衣机编程的需求；在设计的这款工业洗衣机功能方面仍有待进一步提高；比如在洗涤过程中，如外部电源与供水中断，洗衣机临时停止工作，当电源或供电复原后，洗衣机在原先基础上连续工作，直到洗涤完成， 仍有现在的家用全自动洗衣机要能够通过掌握面板设定洗衣机的洗涤时间、洗涤次数、脱水时间，挑选洗衣模式；能够检测水位，自动完成进、出水；按下启动按键洗衣机能够根据设定的洗衣程序， 从进水、洗涤、漂洗、排水到脱水，整个过程全自动进行；完毕 后，能够自动报警，停止工作；这些功能在工业洗衣机中也能够实现，仍需得以进一

28、步提高；程序通过 PLC 的调试最终得以胜利实现所需的工作要求，万分欣喜，这次论文的编写收成很多，懂得了实践与理论的结合至关重 要性，在以后的工作学习中仍必需进一步提高；致谢本篇修理电工技师论文是在马玉福老师的尽心指导和关怀下完成的；马老师在论文撰写过程中赐予了热忱的帮忙和尽心的指导， 对我所遇到的困难赐予了帮忙和建议，并对论文进行了多次审改；马老师身体力行，言传身教，诲人不倦，其真诚厚道的为人作风和严谨务实的治学态度使我深受感染，更使我受益终身；本课题的顺当进行得到了马老师的尽心指导和全力支持，在此我对马老师的教导和尽心指导表示诚心的感谢！感谢其他老师在我遇到难题时对我的建议和帮忙！感谢同组

29、胡国晨等同学，在图书资料及调试中赐予帮忙，使我论文顺当进行！在三年的共同学习和生活中我们已经建立了坚固的友情和共同的信念，是三年时间将我们紧紧联系在一起！他们的勉励与支持是我论文得以最终完成的重要动力！我的学校生活即将接近尾声，我也将走上新的人生旅途，在此我再一次感谢全部曾经关怀、帮忙过我的老师和同学，你们的关怀和支持也将成为我心中最珍贵的记忆；诚心感谢各位老师抽出珍贵的时间评阅本论文！参考文献1 三菱变频器调速器 FR-A500使用手册 . 三菱电机株式会社， 19982 马光. 全自动洗衣机中的传感器 J .家用电器， 19993 史国生.电气掌握与可编程掌握器技术 . 北京：化学工业出版

30、社， 20034 孙振强.可编程掌握器原理及应用教程 . 北京：清华高校出版社 ,20045 阮友德.电气掌握与 PLC实训教程 . 北京：人民邮电出版社， 20066 蒋金周. 全自动洗衣机的 PC智能掌握 J .机电一体化， 20047 王伟. 变频器原理及应用 . 北京:化学工业出版社， 20058 劳动和社会保证部教材办公室组织编写. 北京 : 中国劳动和社会保证出版社,2001版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text, pictures, and

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