全自动洗衣机PLC 课程设计.doc

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1、 09级课程设计说明书 全自动洗衣机PLC控制系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师： 罗雪莲 职称 教授 专 业： 自动化 班 级： 0903 完成时间： 2012年11月4日 摘 要随着人们生活水平的不断提高，洗衣机已经作为一件必备实用的家用电器进入了千家万户。人们对洗衣机依赖性的加强也必然要求着洗衣机的各相性能得到同步加强，要求着洗衣机适应各种不同使用环境的能力得到进一步提升。近年来，可编程控制器在我国的迅速发展，它所具有的功能性强、可靠性高、配制方法灵活等特点是其它控制器所无法匹敌的，因此，它被越来越广泛的应用于各类工业控制领域并加快了向民众生活进军的步法。本文讲述的是如

2、何利用 PLC 实现全自动洗衣机的控制，实现洗衣、清水、脱水的全自动控制。本文结合任务设计书的要求，以洗衣机为研究对象，采用了三菱公司 FX2n 系列可编程逻辑控制器作为洗衣机的控制器。对洗衣机的控制系统的总体功能进行了分析，阐述了可编程逻辑控制器的组成和工作原理。并提出了洗衣机硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案。本设计改善了洗衣机系统的控制品质，并真正地达到了实时全自动控制的要求。关键字： 洗衣机； 全自动； 可编程逻辑控制器； 控制目 录1 绪 论12 系统总方案设计22.1设计要求22.2工作原理22.3 方案选择33 硬件电路设计43.1主电路设计43.2控制电路设计53.2.1

3、 PLC的选择53.2.2 I/O口及定时器/计数器说明54 主要器件的选择74.1电动机的选择74.2 传感器的选择75 软件设计85.1 编程软件85.2 控制流程图95.3 梯形图106 设计体会12参考文献13致谢14 1 绪 论全自动洗衣机将洗衣的全过程泡浸、洗涤、漂洗、脱水预先设定好N个程序，洗衣时选择其中一个程序，打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成，洗衣完成时由蜂鸣器发出响声,而且洗衣机采用高分子聚合塑钢材料作为外箱体，不怕水，不腐烂，永不生锈，耐碰撞，防漏电，机身轻便，易于搬动,还不占位,特意添加的抗老化剂，令外箱体历久弥新。目前,目前市场上出售的全自动洗衣机

4、大体分为三类,为前置式侧开门滚筒式洗衣机、波轮上开门洗衣机与搅拌式洗衣机。全自动洗衣机的发明是洗衣机发明的一个 重大革命，设计人员设计的洗衣机程序使这款洗衣机更加智能化。它不仅大大节省了人力，而且还进一步扩大了机洗衣物的范围。省去了手洗的麻烦和去干洗店的费用。使用全自动洗衣机洗衣时可以根据衣物质地、体积，在微电脑控制板上选择水流的强弱、时间的长短以及水量的多少。所以洗衣机问世至今，自动洗衣机一直都受到消费者的偏爱。可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable L

5、ogic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，本课题就怎样利用PLC来控制全自动洗衣机进行了研究，对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究，实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能。2 系统总方案设计设计要求PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满(至高低水位)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。循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水降到低位）开始脱水并继续排水。脱

6、水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若完成了3次大循环，则进行洗报警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。全自动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。全自动洗

7、衣机的实物示意图如下图1所示。 图1 自动洗衣机示意图2.3 方案选择PLC是一种专用电子计算机，它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。它主要由CPU、存储器、I/O接口模板三部分构成。它能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，可轻松应对潮湿环境。用PLC控制的全自动洗衣机结构框图如图2所示 图2 PLC控制的全自动洗衣机结构框图 3 硬件电路设计全自动洗衣机通过PLC来实现电动机的正反转，并且实现洗衣机按预先设置的程序自动执行，完成洗衣。当需要手动排水与脱水时，可以强制止自动程序的运行，掏出自动切换到手动操作。为防止全

8、自动洗衣机在工作过程中，电路发生短路，损坏电动机和电路的各种电气设备，因此在主电路中安装了熔断器，当电路出现短路故障时，能迅速、可靠的断开电源。全自动洗衣机的电机容量较小，主电路中的熔断器可同时作为控制电路的短路保护，所以在主电路中使用熔断器就足够了。PLC部分和开关电源那的熔断器也是为了防止电路过电流，保护电路和电路中的电器元件。全自动洗衣机在长时间工作下，为了防止电机绕组的温升超过额定值而损坏，采用热继电器作为保护元件，与熔断器搭配使用，可靠地保护电动机。人机接口部分的按钮等都选择低压电器元件，保护操作者的安全。全自动洗衣机的PLC控制系统主接线路如图3所示。 图3 全自动洗衣机的PLC控

9、制系统主接线路3.2.1 PLC的选择三菱FX2N-32MR有16个输入点，16个输出点，通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机控制程序较为简单，输入输出信息不多，考虑留有适当余量，采用三菱FX2N-32MR型PLC可满足设计要求。3.2.2 I/O口及定时器/计数器说明I/O口分配表：如表1所示 表1 I/O分配表类别元件端子号作用输入SB1 X0启动按钮SB2X1停止按钮SB3X2排水按钮SQ1X3高水位开关SQ2X4低水位开关输出YA1Y0进水电磁阀线圈KM1Y1电机正转接触器线圈KM2Y2电机反转接触器线圈YA2Y3排水电磁阀线圈YA3Y4脱水电磁离合器线圈FMY5报警蜂鸣器定时器、计数

10、器说明：如表2所示表2 定时器、计数器说明类别器件号设定值作用定时器T02S进水候暂停时间T115s正转洗涤计时T23s正洗暂停计时T315s反转洗涤计时T43s反洗暂停计时T510s脱水计时T610s洗完报警计时计数器C03次正、反洗循环计数C13次脱水（大循环）计数PLC控制电路连线如图4所示 图4 PLC控制电路 4 主要器件的选择由于家庭提供的电源限制故选单相电容运转式异步电动机。以3.6公斤全自动洗衣机为例，由于全自动洗衣机的脱水桶直径较大，这一偏心不能不考虑，所以计算时应以洗涤物可能产生前最大偏心为计算依据。脱水时电机功率比洗涤时要大，在确定电机功率时应以脱水时消耗的功率为依据，也

11、就是说脱水时电机功率就是该洗衣机所确定的电机额定功率。由于在计算时一些因素如电机转子的转动惯量等没考虑，造成一些偏差，所以3.6公斤全自动洗衣机电机额定功率选为180瓦。符合全自动洗衣机的功率范围120W250W。故选择YY104-180型号单相电容运转式电动机，功率180瓦,额定电压220V，转速1350r/min，电流1.7A。4.2 传感器的选择 对于PLC控制的洗衣机,要求水位的检测必须是连续的,谐振式水位传感器是利用电磁谐振电路LC 作为传感器的敏感元件,将被测物体的变化转变为LC 参数的变化,最终以频率参数输出。其工作原理是将水位的高低通过导管转换成一个测试内腔气体变化的压力,驱动

12、内腔上方的一块隔膜移动,带动隔膜中心的磁芯在某线圈内移动,从而线圈电感发生变化。由此引起谐振电路的固有频率随水位变化。故常采用谐振式水位传感器。 5 软件设计5.1 编程软件编程软件采用三菱公司为其生产的PLC而设计的编程软件版本。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能,结构化程序的编写(分部程序设计)，可制作成标准化程序, 在其它同类系统中使用。本软件包适用于三菱（MITSUBISHI FA）FX0N/1N/1S/2N

13、/2NC、AnS/AnA、MELSEC-全系列工控PLC系统的程序编制。GX Developer的特点：1. 软件的共通化 GX Developer能够制作Q系列，QnA系列，A系列（包括运动控制（SCPU）,FX系列的数据,能够转换成GPPQ,GPPA格式的文档。 此外，选择FX系列的情况下，还能变换成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。 2. 利用Windows的优越性，使操作性飞跃上升3. 程序的标准化 4. 能够简单设定和其他站点的链接 5. 能够用各种方法和可编程控制器CPU连接 6. 丰富的调试功能 如下图5所示 图 5 控制流程图5.3 梯形图 工步介绍： s0 初

14、始化 s20洗衣机进水 s21电动机正转 s22电动机反转 s23洗衣机脱水 s24报警 6 设计体会PLC技术是一门实践性很强的专业课，PLC当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC、各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具，学好PLC对我们非常重要。这次课程设计要求设计一个全自动洗衣机，经过两个星期终于完成了，回顾起这次PLC课程设计，感慨颇多，也的确从中学到了许多知识，学会了怎样把课本理论知识运动到实际中去。从开始得到老师给定课题后就着手准备，我查阅了很多的资料，并认真

15、的阅读这些与我的设计相关的资料，和同学们一起探讨了。在做设计时，我复习了很多专业课的知识，同时也发现了知识上存在的漏洞，这使得我的专业知识在得到了巩固和提高。在这次设计中也遇到了很多困难，也出了很多小错误，但最终都解决了。此次课程设计锻炼了自己的动手能力，提高了分析问题解决问题的能力。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，自己要学习的东西还太多，。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。参考文献1（三菱FX系列）第三版.北京：化学工业出版社

16、，20102.北京：高等教育出版社，20033.北京：化学工业出版社，20054 潘月琴.全自动洗衣机的维修【M】北京：北京科学技术出版社,20045 廖常初.PLC基础及应用北京：机械工业出版社,20036 李国厚.PLC原理及应用设计.北京：化学工业出版社,20057 张凤珊.电气控制及可编程序控制器.北京：中国轻工业出版社,19988 刘子林.电机与电气控制M.北京:电子工业出版社,2003 9 程周.电气控制与PLC原理及应用M.北京:电子工业出版社,2003 致 谢由于本次是设计一个PLC控制系统，所以对其中的PLC的工作分析尤为重要，对指导老师提供的资料必须要吃透，这是关键。从查阅资料、提出问题，到慢慢一一解决问题，老师给了我很大的帮助。 在此要感谢我的指导老师罗老师对我悉心的指导，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，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。