全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、江西城市職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)題目：全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分院：機(jī)電學(xué)院班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：李志起訖日期：指導(dǎo)教師：教研室主任：張志剛職稱：張志剛助教審核日期：摘 要本文利用可編程控制器 PLC實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)的 全自動(dòng)控制 ，說(shuō)明了 PLC控制的原理方法，特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。文章在介紹洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于 PLC 的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方案， 并對(duì)方案進(jìn)行了論證 , 根據(jù)洗衣機(jī)的工作原理對(duì)程序及其流程進(jìn)行了設(shè)計(jì) , 具有智能化程度高、安全可靠等特點(diǎn)。對(duì)按鈕，電磁閥，開(kāi)關(guān)等其它一些輸入 / 輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化控制。由

2、于每遍的洗滌，排水，脫水的時(shí)間由 PLC 內(nèi)計(jì)數(shù)器控制，所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間。關(guān)鍵詞： 全自動(dòng)洗衣機(jī)可編程控制器目錄摘要2第1章 可編程控制器概論4第 1.1 節(jié) 可編程控制器的定義 4 第 1.2 節(jié) 可編程控制器概況4第 1.3 節(jié) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 4第 2 章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 4 第 2.1 節(jié) 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造 5 第 2.2 節(jié) 控制面板及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5參考文獻(xiàn)一.可編程控制器概論1.1 可編程控制器的定義可編程控制器（ Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱 PLC） ，定義是 : 一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)

3、為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算, 順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/ 輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程.PLC 是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)電路的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序， 進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。1.2 可編程控制器概況PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普遍計(jì)算機(jī)進(jìn)行出入信息變換，多只考慮信息本身，信息的出入，只要人機(jī)界面好就可以了。而 PLC 則還要考慮信息出入的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的

4、使用等問(wèn)題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問(wèn)題。出入信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。出入信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序( 不可更改 ) ，又有用戶自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。 系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為PLC 程序可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計(jì)。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序?？煽课锢韺?shí)現(xiàn)主要靠輸人（INPUT）及輸出（ OUTPUT）電路。 PLC 的 I/O電路，都是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。輸入電路要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部

5、計(jì)算機(jī)電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進(jìn)行功率放大，以足以帶動(dòng)一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。I/O 電路是很多的，每一輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)都要有一個(gè)I 或 O電路。 PLC有多 I/O 用點(diǎn)，一般也就有多少個(gè)I/O 用電路。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所占體積并不大。輸入電路時(shí)刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)其信息的暫存器。輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點(diǎn)。輸出鎖存器與輸出點(diǎn)也是一一對(duì)應(yīng)的這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實(shí)際就是PLC 處理器 I/

6、O 口的寄存器。它們與計(jì)算機(jī)內(nèi)存交換信息通過(guò)計(jì)算機(jī)總線，并主要由運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中， 稱輸入刷新。 PLC內(nèi)存有專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個(gè)區(qū)的每一對(duì)應(yīng)位（ bit ）稱之為輸入繼電器。這些位置成1，表示接點(diǎn)通，置成0 為接點(diǎn)斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。1.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：以1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求充分發(fā)揮PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)

7、象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。2. 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行， 是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正

8、常工作。 3. 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。4. 適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入 /輸出模塊、 I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)， 要適當(dāng)留有裕

9、量， 以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。1.2PLCI/O 模塊的選擇步驟與原則一般I O 模塊的價(jià)格占PLC價(jià)格的一半以上。PLC的 I O模塊有開(kāi)關(guān)量 I O模塊、模擬量 I O模塊及各種特殊功能模塊等。 不同的 I O模塊，其電路及功能也不同， 直接影響 PLC的應(yīng)用范圍和價(jià)格， 應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要加以選擇。 1.2.1開(kāi)關(guān)量 I O模塊的選擇1、開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊是用來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC 內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1）輸入信號(hào)的類(lèi)型及電壓等級(jí)開(kāi)關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流直流

10、輸入三種類(lèi)型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周?chē)h(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流 5、 12、 24、 48、 60等；交流 110、 220 等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來(lái)考慮。一般 5、 12、 24用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如 5輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過(guò)米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。 2）輸入接線方式開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式，如圖 6-2 所示。圖 6-2 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的接線方式a)

11、 匯點(diǎn)式輸入 b) 分組式輸入?yún)R點(diǎn)式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（COM）；而分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。3）注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量對(duì)于選用高密度的輸入模塊( 如 32 點(diǎn)、48 點(diǎn)等 ) ，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的60。4）輸入門(mén)檻電平為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門(mén)檻電平的大小。門(mén)檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱PLC說(shuō)明書(shū)。2、開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊是將PLC內(nèi)

12、部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC 內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1）輸出方式開(kāi)關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過(guò)1HZ）、壽命較短、 可靠性較差， 只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無(wú)觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。2）輸出接

13、線方式開(kāi)關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式，如圖6-3 所示。圖 6-3 開(kāi)關(guān)量輸出模塊的接線方式a) 分組式輸出b) 分隔式輸出分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù) PLC 輸出設(shè)備的電源類(lèi)型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式 PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。 3）驅(qū)動(dòng)能力開(kāi)關(guān)量輸出模塊的輸出電流 ( 驅(qū)動(dòng)能力 ) 必須大于 PLC 外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來(lái)選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。 4）注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允