-基于PLC的智能全自动洗衣机系统设计.docx

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1、致谢华北理工大学轻工学院Qing Gong College North China University of Science and Technology毕业设计说明书设计题目：基于PLC的智能全自动洗衣机系统设计 学生姓名：学 号:专 业：电气工程及其自动化班 级：2017q电气5班所属学院：电气信息学院指导教师： 副教授2021年 5月10 日 ii / 2摘要在经济水平快速发展的今天，随着生活水平不断提高，人们开始越来越注重于在享受层面的追求，并且随着全球化进程的加快，各类新兴技术不断被引入使用，成为了生活中的重要工具，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。但是传统洗衣机是在电器的控制下

2、运行，其提供的便利性不够，已经不能满足人们对其自动化程度的要求了。洗衣机要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展，而要想设计一个优秀的智能全自动洗衣机的控制系统，选择一个合适的控制工具是很重要的，根据洗衣机的功能和特点，拥有非常好的可靠性和灵活性的PLC可以完美承担这个任务。PLC是一种可编程控制器，是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置，它的功能性强，可靠性高，编程简单，使用方便，体积小巧。可编程控制器采用 S7-300系列的PLC，设计了相应的系统软件，结合相应的硬件系统，设计了一个简单的全自动洗衣机控制系统，实现了洗衣机由进水，洗涤，排水，脱水，报警到自动停机的循环过程。全自

3、动洗衣机通过了可编程序控制器来实现洗涤过程，满足了对洗衣机运行的智能控制，对实现一流全自动洗衣机有了具体的实践，相信全自动洗衣机将会有更广阔的市场前景。关键词：PLC;洗衣机;可靠性；全自动; AbstractToday, with the rapid development of economic level and the continuous improvement of living standards, people begin to pay more and more attention to the pursuit of enjoyment. With the accelerat

4、ion of globalization, various emerging technologies have been introduced and used continuously, which has become an important tool in life, and the full automation of household appliances has become an inevitable development trend. However, the traditional washing machine is operated under the contr

5、ol of electrical appliances, which provides insufficient convenience and can no longer meet peoples requirements for its automation. In order to better meet peoples needs, washing machines must rely on the development of automation technology. Because of the improvement of automation level, the func

6、tions and convenience are constantly improving. To design an excellent intelligent automatic washing machine control system, it is very important to choose a suitable control tool. According to the functions and characteristics of washing machines, PLC with very good reliability and flexibility can

7、perfectly undertake this task.PLC is a kind of programmable controller, which is a universal automatic control device with computer technology as its core. It has strong functionality, high reliability, simple programming, convenient use and small size. The PLC of S7-300 series is used as the progra

8、mmable controller, and the corresponding system software is designed. Combined with the corresponding hardware system, a simple automatic washing machine control system is designed, which realizes the cycle process from water intake, washing, drainage, dehydration, alarm to automatic shutdown. The a

9、utomatic washing machine realizes the washing process through the programmable controller, which satisfies the intelligent control of the washing machine operation. It has concrete practice to realize the first-class automatic washing machine, and it is believed that the automatic washing machine wi

10、ll have a broader market prospect.KEY WORDS： PLC; Washing machine; Reliability; Fully automatic;目录第一章 绪论11.1 选题背景11.2 洗衣机的发展历史11.3 洗衣机的应用现状11.4 本设计的目的和意义3第二章 可编程控制器的概述42.1 可编程控制器的定义及分类42.2 可编程控制器的结构及工作原理42.3 可编程控制器的主要技术指标5第三章 智能全自动洗衣机的总体设计63.1 智能全自动洗衣机的工作原理63.2 智能全自动洗衣机的结构特点73.3 洗涤与脱水系统83.4 进水与排水系统9

11、第四章 智能全自动洗衣机的硬件设计104.1 PLC的选型104.2 变频器与熔断器的选择与介绍104.3 水位传感器的选择114.4 进水阀的选择114.5 排水阀的选择134.6 智能全自动洗衣机的控制电路图134.7 智能全自动洗衣机的系统结构框图144.8 智能全自动洗衣机的I/O分配表154.9 智能全自动洗衣机的控制要求164.10 智能全自动洗衣机的电气接线图174.10.1 S7-300主机线路图174.10.2 重力传感器线路图17第五章 智能全自动洗衣机的程序设计185.1 PLC的工作原理185.2 梯形图的绘制原则185.3 梯形图的程序设计（部分程序展示）19第六章

12、智能全自动洗衣机的模拟与仿真316.1 组态软件的简介316.2 根据任务书要求绘制316.3 根据任务书要求设置仿真326.4 根据任务书要求仿真过程演示36第七章 全自动洗衣机的常见故障及检修417.1 故障一：进水量未达到设定水位时就停止进水417.2 故障二：进水量必须超过设定水位较多后才会停止进水417.3 故障三：程序进入洗涤状态时，电机转动正常，但波轮不转417.4 故障四：洗涤时，脱水桶跟转427.5 故障五：脱水结束后，制动时间过长42结论43参考文献44致谢45II第一章 绪论1.1 选题背景 本文的课题源于市场上洗衣机产品。随着近些年来销售价格的不断降低,全自动洗衣机以及

13、PLC的控制系统都已运用此种系统,并在工业洗衣机领域之中获得较为满意的效果,因此由众多的厂家成为PLC的合作者。随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC已由最初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PLC，而且实现了多处理器的多通道处理。步入全自动时代的不减少了许多人力劳动，甚至解放了双手，就连我们日常的洗衣服也渐渐被洗衣机代替，这一切全自动的背后都离不开PLC技术的发展与普及。1.2 洗衣机的发展历史从古到今，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

14、给人的感受常常是辛苦劳累。1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战美国人比尔布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。 1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。到 80年代，“模糊控制 ”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚 .90 年

15、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。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。现在，全自动洗衣机已经进入了千家万户之中，极大的方便了人们的日常生活，提高了人们的生活质量，使人们从那繁重的体力劳动中解脱出来。1.3 洗衣机的应用现状全自动洗衣机根据结构不同可分为波轮式全自动洗衣机（也叫套桶式全自动 洗衣机）、滚筒式全自动洗衣机和搅拌式全自动洗衣机三大类。波轮式、滚筒式、 搅拌式全自动洗衣机分别占全球洗衣机市场份额的 33%、52%和 15%。搅拌式洗衣机目

16、前还没有进入我国市场，以下仅对滚筒式和波轮式两种洗衣机进行讨论。（1）滚筒式洗衣机更好地软化衣物纤维，减小洗涤过程中衣物的损伤和变形，并且还可以使洗后的衣物柔软而蓬松；提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物质与污物的化学反应速度，提高洗衣粉中酶的活性，同时有利于溶解汗渍、血渍、降低灰尘、油污的粘附作用，从而可在同样的洗净比下大幅度降低洗涤过程对机械外力的需求；温度高有利于污物在水中的扩散；高温能有效地杀死一些细菌；加温洗涤的波轮式洗衣机无论怎样的水流，需达到一定的洗净比，就必须有足够的机械力，而机械力对衣物是有损伤的，这就注定了波轮式洗衣机的磨损率大大高于滚筒式洗衣机。各种新水流

17、基本原理是一样的，就是尽量以缭乱的水流减少衣物的缠绕，增大水流的冲刷力，与以前依靠衣物与桶壁和衣物相互之间的摩擦方式相比，水流冲刷对衣物的损伤较小。（2）波轮式洗衣机因为滚筒式机的价格大大高于波轮式机，所以波轮式洗衣机仍受到普遍欢迎。 关于水流：现在波轮式全自动洗衣机的宣传重点放在新水流上，如 LG 的拳击棒、松下的双瀑布、荣事达的网络水流等，但正如上面水说到过的，各个厂家是用不同的方法实现同一个目标，实现效果也差不多，所以不必太在意。关于不绣钢内桶：采用不绣钢内桶的目的是为了减小衣物和内桶壁的摩擦力，从而减轻衣物的磨损，选购是应予以考虑。关于同心洗：同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装

18、，直接驱动。这样在洗涤，特别是脱水的时候洗衣桶震动减小，使噪声得以降低。但要说这样 会延长洗衣机的寿命是不正确的。至于变频洗衣机，其一是可以对不同质地的衣物自动选用不同的电动机转 速，从而给不同质地的衣物以恰当的洗涤强度，在保证洗得干净的同时，最大限 度地降低衣物的磨损。其二是可以在脱水甩干时，由慢到快地启动，使衣物在桶 内分布均匀，脱水效果好，同时由于衣物均匀地分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的 重心落在轴心上，可以减小震动，降低噪声，这当然是有好处的。缺点也是价格 太贵。现在已经有厂家开发出了不需要使用洗涤剂的洗衣机，还有的厂家开发出了 更迷你的旅行洗衣机，小到可以在出外旅行的时候随身携带，为了

19、更方便的操作 有的厂家还开发出了可以远程控制的洗衣机。将来的洗衣机会朝着使用方便、更加节能、更加个性化的方向发展。1.4 本设计的目的和意义目前我国PLC技术已非常成熟，具有实时性、信号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目,可靠性高,丰富的I/O接口,质优价廉,性价比高,安装简单,维修方便,PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。这足以使PLC成为实现工业生产自动化的一大支柱。我们日常的洗衣机多为电脑程控式全自动洗衣机，会有很多弊端，如由于设计比较复杂，一旦出现故障，维修过程判断及排除的难度也大，不够人性化，再或者就是不能根据洗衣量或洗衣

20、类型的不同及时调整洗衣机的工作强度，从而产生耗能高，浪费水资源等一系列问题，设计上实在不够人性化、智能化，而本次设计将针对这些问题展开研究以并予以解决。本次设计描述了洗衣机由进水，洗涤，排水，脱水，报警到自动停机的循环过程，并设计相应的系统软件，结合相应的软件操作系统，提高系统的可靠性。全自动洗衣机应用PLC变成控制器，结合控制系统的要求，进行程序设计，从主要部件的选择，流程的分析，程序思路的产生来完成本次设计任务，从而实现可编程控制。此设计主要介绍全自动洗衣机的工作原理，控制系统的PLC的造型和资源配置，控制系统程序设计，根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制系统实现控制。第二章 可编程

21、控制器的概述2.1 可编程控制器的定义及分类 1) 可编程控制器的定义PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对 PLC做了如下定义：“PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC及其有关的

22、外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2) 可编程控制器的分类（1） 小型PLC连接开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及其它各种特殊功能模块，能执行 包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数字输入/ 输出点数在 128 点以下的PLC称为小型 PLC。其特点是体积小、结构紧凑，它可以据处理和传送、通信联网以及各种应用指令。（2）中型 PLC 能实现在功能外，还具有强在的网络通信功能、更丰富的指令系统、更大的 内存容量和更快的扫描速度。（3）大型 PLC 输入/ 输出点数大于512的 PLC称为大型 PLC。它具有强大的软件硬件功能、自诊断 功能、通信联网

23、功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型 PLC 还可以采用三 CPU构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。2.2 可编程控制器的结构及工作原理1) 可编程控制器的结构 PLC实质是一种用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。根据结构形式的不同， PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。（1）整体式结构的 PLC 整体式结构的PLC由中央处理器（CPU）、存储器、I/O 单元、电源电路和通信端口 等组成，并将这些组装在一起。（2）模块式结构的 PLC 模块式结构的PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/ 输出单元、电源电路和通信端口等分别做成相应

24、的模块，应用时将这些模块根据要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线想到联系。2) 可编程控制器的工作原理PLC的工作原理与继电器构成的控制装置一样，但是工作方式不太一样。继电器控制是并行运行方式，即如果输出线圈通电或断电，该线圈的触点立即动作。 而 PLC则不同，它采用循环扫描技术，只有该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作。也可以说继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出，而 PLC控制则需要输入传送、执行程序指令、输出3个阶段才能完成控制过程。 2.3 可编程控制器的主要技术指标 （1） 存储器容量 存储器用来存储程序和系统参数等， 其容量是由

25、用户程序存储器和数据存储器组成的。程序存储器容量大小决定了用户所能编写程序的长度。一般中小型 PLC的存储器容量在 16KB以下，大型的 PLC可达到 2MB左右。（2） 输入 / 输出点数 输入/ 输出点数是指根据工业系统控制要求所得到的对应于 PLC的输入 / 输出端的个数。 I/O 点数越多，说明需要控制的器件和设备就越多。（3） 扫描时间 扫描时间是指 CPU内部根据用户程序，按逻辑顺序，从开始到结束扫描一次所需的时间。PLC用户手册一般给出执行指令所用的时间。（4） 指令种类和数量 指令的种类和数量决定了用户编制程序的方式和 PLC的处理能力和控制能 力。（5） 内部寄存的种类和数量

26、 内部寄存器主要包括定时器、计数器、中间继电器、数据寄存器和特殊寄存 器等。它们主要用来完成计时、技术、中间数据存储、数据存储还有其它一些功 能。种类和数量越多，PLC的功能就越强大。（6） 扩展能力 PLC扩展能力是指 PLC是否能具有 I/O 点数扩展、功能扩展、联网等一些功能。（7） 智能模块的种类和数量 智能模块是指能完成模拟量控制、远程控制以及通信等功能模块。智能模块种类和数量越多，说明PLC功能越强大。第三章 智能全自动洗衣机的总体设计3.1 智能全自动洗衣机的工作原理全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识。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

27、润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充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附近。这样，在波轮附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，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状

28、的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断：从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁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能力大于膜片

29、两侧小孔的流通能力，膜片上方压强迅速减小，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。气室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受压而胀起，推动顶杆运动而使触点改变，从而实现自动通断。智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。其方法是：在洗衣桶内注入一定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转动。此时电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获

30、得一矩形脉冲系列。通过分析脉冲个数和脉冲宽度。就能得到衣质衣量情况。衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。3.2 智能全自动洗衣机的结构特点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。洗衣机设有称重设备，当添加完衣物后会计算出自身改变的质量，

31、上传衣物质量数据，计算出自动投放的洗衣液量，再选择洗衣类别后确定洗涤参数。该洗衣机的进水和排水分别有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。其示意图如图3.2所示。图3.2智能全自动洗衣机示意图3.3 洗涤与脱水系统全自动洗衣机主要是通过波轮对

32、衣物的翻滚达到洗涤目的。 波轮安装在洗涤桶的正中，托盘连接着盛水桶。套桶式全自动洗衣机的脱水桶（甩干篮）既要保 证能离心脱水，又要能容纳洗涤的衣物，全自动洗衣机的洗涤桶其上部略大，下部略小，呈圆锥形。为了保证洗涤效果，洗涤桶的内壁上必需设计成凸形来增大摩擦力，达到满意的洗涤效果，当衣物与洗涤桶接触时，桶壁就产生像搓板那样 的洗涤作用，而且能增强涡旋作用，提高洗涤率。洗涤系统的传动部分由风叶、皮带、皮带轮和洗衣轴体组成。脱水系统由脱水桶、脱水定时器、安全开关、电动机、制动机构等组成。洗衣机具有盖的带 锁装置，该锁定装置，包括洗衣机盖板、洗衣机箱体，还包括控制开关，与控制脱水的开关联动；电磁铁，与

33、控制开关连接；洗衣机盖板翻口端内面在对应洗衣 机箱体内壁处设有凹缘，凹缘上设有锁孔，洗衣机箱体上端设有所述电磁铁，电磁铁衔铁的伸缩口位于洗衣机箱体内壁， 而且电磁铁通电后其衔铁伸出端正好位于盖好的洗衣机盖板凹缘的锁孔内。由于电磁铁的控制开关与洗衣机控制脱水的开关联动，使洗衣机在脱水时电磁铁的衔铁能伸出，而且正好锁住洗衣机盖板凹缘的锁孔，使用户在脱水时不能打开洗衣机盖板，从而确保了洗衣机脱水时的操作安全。3.4 进水与排水系统 全自动洗衣机的进水系统采用水位压力开关和进水阀，由程序控制器调节。 设有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗时，它能让洗涤液中的泡沫和污水溢 出，有利于漂清。全自动洗衣机水

34、位开关一般有三档水位控制 , 并都有低水位、中水位、高水位、再注水等功能当进水阀注水，内桶水位增高到预选水位时，导通橡皮气膜受到内部空气的压缩而被顶出，中触片上跳，与上触片闭合。此时主电机导通，进水阀断开（原来中触片与下闭合）并开始洗衣。当旋钮旋至低水位时，凸轮转动，但曲率半径较小。通过一定的机构，橡皮气膜压簧被压缩而产生压力 P1，压迫气膜。当桶内水量达到 30L 时，软管内的空气被压缩，产生空气压力 F1，当 F1P1时, 中触片上跳,与上触片闭合 ,主电动机动作, 进水阀关闭。全自动洗衣机的排水系统由程序来控制排水电磁阀，牵引排水阀。排水阀主要同阀盖、阀芯弹簧、阀芯拉簧，橡皮阀和阀体组成

35、。排水电磁铁主要用来控制自动型洗衣机排水阀的开闭,在套桶式自动型洗衣机中同起到改变减速离合大的 洗涤、脱水状态、排水电磁铁主要由线圈、磁轭、静铁芯、衔铁和短路铜环等组成。第四章 智能全自动洗衣机的硬件设计4.1 PLC的选型1.西门子S7-300系列PLC西门子S7-300系列PLC在外观上简洁大方符合大众审美，在功能上集合了整体式和模块式可编程序控制器的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和宽带相同。它们的相互连接不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。具有紧凑的设计，良好的扩展性，低廉的价格及强大的指令系统，使得S7-300可以近乎完美的满足小规模的控制要求。2

36、.可编程控制PLC的选型S7-300是西门子S7系列中功能最强/速度最高的微型可编程控制器。其基本单元如用户存储器容量可扩展到16k步。I/O点最大可扩展到256点。它有27条基本指令，基本指令的执行速度超过了很多大型PLC。有多种特殊功能模块，使用特殊功能模块和功能扩展板，可实现模拟控制，位置控制和联网通信等功能。S7-300有3000多点辅助继电器、1000点状态继电器、200点16位加计数器、35点32位加/减计数器、800多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。这为应用程序的设计提供了丰富的资源。3.S7-300系列PLC过程映像区介绍可以采用主机带扩展模块的方法扩展S

37、7-300 PLC的系统配置。采用数字量模块或模拟量模块可扩展系统的控制规模。过程映像区最大范围与默认设置与CPU型号有关，部分老款CPU型号无法更改过程映像区大小。我选用的S7-300PLC型号为CPU315-2PN/DP的主机过程映像区输入量和输出量最大值都为128，设置的越大，会影响扫描周期时间。因此，建议设置到使用的地址范围即可。4.2 变频器与熔断器的选择与介绍本次选用的变频器型号为RX62T DSP，这款变频器是由RENESAS公司研制出来的，它有着非常好的的兼容性，适用于各种电子设备中，不仅有着许多输入输出端子，还具有故障保护的功能，在不同的负载情况下可正常工作，稳定性极强，可通

38、过设定好的参数实现控制要求。熔断器它是一种用来保护电路和电器的元件，在这个串联的一个线路中的时候，当电路正常工作时，我们可以把熔断器当做一根导线，但当电流过大时，熔断器会熔断自身，起到保护电路的作用，所以熔断器的自身熔点会低于导线熔点。熔断器优点：很好的选择性，体积小易于安装和更换，结构简单，成本低，限流分段能力强，稳定性强。适用范围：熔断器适合工作在交流50Hz，额定电流是5A及以下，额定电压是380V的设备中，为线路起到过载保护和短路保护。4.3 水位传感器的选择 水位传感器就相当于压力开关，当你设定好一个压力值以后，注水后产生水压，达到压力值后就自动通电，起到了开关的作用。考虑到各种因素

39、 ，洗衣机中一般采用压力式水位开关，它装在洗涤缸的上部 ，它有一根下端开口的气管通到缸底，进水时管里的空气被封闭在里面出不来 ，就形成比外界稍高的压力。 水位越高压力越高， 这样根据压力就可间接测知水位从而控制阀门。而压力的测量仍然用弹性元件，靠元件的变形带动触点完成通断动作。这种测液位的方法叫做“静压法”，在工业中用的不少。在该系统中选择海尔洗衣机水位开关。压力式开关型号： XQB50-L DC 6V 10mA。其示意图如图4.3所示。图4.3 洗衣机水位开关4.4 进水阀的选择 进水阀用来控制进水，进水时先选择水位档位，到达设定水位，相应的水位开关闭合，由程序控制进水阀闭合，从而开始洗衣工

40、作过程。从经济角度考虑选用通用进水电磁阀（FCD-270B）。其示意图如图4.4所示。a) 品牌：星光b) 产品型号： FCD-270Bc) 适用范围：洗衣机用等家用电器d) 产品别名：通用水阀e) 连接形式：螺纹f) 公称通径： G34 C16（mm）g) 适用介质：水、气、油h) 压力范围： 0.02-1.0（Mpa）i) 适用温度： 0-100（）j) 主体材料：塑胶k) 特点：性能稳定、坚固耐用、安全可靠、灵敏度高、质量保证、外形美观。l) 主要技术指标： 1、使用环境海拔高度不超过 2500米； 2、工作介质温度 0 60（丁腈橡胶）；0 100（硅橡胶）； 3、适用介质：水、气、油

41、。m) 进水电磁阀（单通）的名称意义如： FCD-270B（1） 其中 F 是表示阀门的汉语拼音缩写的意义；（2） C 表示进出水口的相对角度 （进出水的相对角度只有两种： 即垂直用C表示、平行用 P 表示）；（3） D 表示出水口的数量（出水口的数量只有三种表示即单通用D表示、双通用S表示、多于两个出水口的用数字表示 3、4等）；（4） 270表示进水口与引出端子的相对角度（进水口与引出端的相对角度只有四个角度 0、90、180、270度）；（5） B 是生产工厂的内部编号；图4.4 通用进水电磁阀4.5 排水阀的选择 排水阀用来控制排水，洗衣机按工作顺序洗完衣服后，由程序自动启动排水 阀开

42、始排水，当排空后排空检测开关闭合，启动脱水电磁离合器，开始脱水，脱水过程中保持排水。本系统选择海尔全自动洗衣机排水阀，型号为 XQB50-L。4.6 智能全自动洗衣机的控制电路图图4.6 控制电路图图中“正转”、“正转2”“反转”、“脱水”分别是控制电动机电源方向的四个继电器组，它们的线圈分别与PLC的输出端“Q0.1”“Q0.4”“Q0.2”“Q0.3”相连，由PLC的输出信号控制。由变频器限制着正转2组和脱水组，然后再介入电动机，三个变频器分别对应三个不同的转速，脱水转速最快，所以说，只要更改了变频器参数就可以更改漂洗和洗涤的速度。4.7 智能全自动洗衣机的系统结构框图图4.7 系统结构框

43、图4.8 智能全自动洗衣机的I/O分配表智能全自动洗衣机的I/O分配表如表4-1所示为：表4-1 智能全自动洗衣机的I/O分配表输入 输出 I0.0 启动按钮 Q0.0 运行指示灯 I0.1 停止按钮 Q0.1 滚筒正转 I0.2 加热按钮 Q0.2 滚筒反转I0.3 纯棉衣物选择 Q0.3 高速 I0.4 麻布衣物选择 Q0.4 中速 I0.5涤纶衣物选择Q0.5低速I0.6低水位传感器Q0.6清洁剂电磁阀I0.7中水位传感器Q0.7进水电磁阀I1.0高水位传感器Q1.0排水电磁阀IW100重量检测Q1.1加热器Q1.2蜂鸣器具体说明如述：1输入端功能介绍：（1）PLC主机的I0.0输入口,

44、链接到启动按钮； PLC主机的I0.1输入口，链接到停止按钮。（2）PLC主机的I0.2输入口，链接到加热开关按钮。（3）PLC主机的I0.3输入口，链接到纯棉衣物选择按钮；PLC主机的I0.4输入口，链接到麻布衣物选择按钮链接；PLC主机的I0.5输入口，链接到涤纶衣物选择按钮。（4）PLC主机的I0.6输入口，链接到水位下限检测；PLC主机的I0.7输入口，链接到水位中限检测；PLC主机的I1.0输入口，链接到水位上限检测；（5）PLC主机的IW100输入口，链接到重量检测；2输出端功能介绍：（1）PLC主机的Q0.0输出口，链接到启动运行指示灯。（2）PLC主机的Q0.1输出口，链接到控

45、制洗涤电机正转。（3）PLC主机的Q0.2输出口，链接到控制洗涤电机反转。（4）PLC主机的Q0.3输出口，链接到控制电机高速运行。（5）PLC主机的Q0.4输出口，链接到控制电机中速运行。（6）PLC主机的Q0.5输出口，链接到控制电机低速运行。（7）PLC主机的Q0.6输出口，链接到启动清洁剂电磁阀。（8）PLC主机的Q0.7输出口，链接到启动进水电磁阀。（9）PLC主机的Q1.0输出口，链接到启动排水电磁阀。（10）PLC主机的Q1.1输出口，链接到启动加热器。（11）PLC主机的Q1.2输出口，链接到启动蜂鸣器。4.9 智能全自动洗衣机的控制要求根据任务书的“可根据不同洗衣量自动投放洗

46、衣液”要求，我设置了一个手动输入变量来模拟衣物称重的重量，可根据不同的输入量对应不同的清洁剂电磁阀的打开时间，以控制清洁剂的投放，而且我将进水电磁阀和清洁剂电磁阀设定为同时打开，分开计时，由于进水电磁阀计时时间较长，可以起到冲散清洁剂的作用，并且减少了操作量，节省了时间。根据任务书的“根据不同的衣物类别（手动选择），控制洗涤时间，漂洗次数以及电机转速，从而实现轻柔度的控制。”要求，分别设置了三种不同类别的手动输入量来模拟三种不同类别的衣物，选择涤纶衣物的话所对应的电机转速会较快，因为涤纶衣物比较耐洗，而选择纯棉类衣物则会对应的为低转速，因为纯棉类衣物洗涤过于猛烈容易破损，最后将麻布类衣物所对应

47、的电机转速为中速。进水和投放洗衣液过程完成以后，开始进入洗涤过程。首先电机开始正转20s，延迟5s后，电机开始反转20s，延迟5s后电机开始正转，如此循环3次，排水电磁阀打开，排水过程完成后电机高速正转，进入脱水模式，当脱水、排水完成后，蜂鸣器想起进行报警，5s后进行停机。4.10 智能全自动洗衣机的电气接线图4.10.1 S7-300主机线路图图4.10.1 S7-300主机线路图4.10.2 重力传感器线路图图4.10.2重力传感器线路图第五章 智能全自动洗衣机的程序设计5.1 PLC的工作原理PLC是一种存储程序的控制器。使用者可以根据需要通过编译程序的方式来完成不同的功能，用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。最后运行程序就可以实现相应的功能。PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。（1）输入采样：PLC在开始执行程序之前，首先扫描入端子，按顺序将所有输入