PLC的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計

...wd......wd...PLC的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計本文介紹了利用三菱FX2N系列PLC對全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制,闡述了控制方案。實(shí)現(xiàn)全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制有多種，可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路。近年來隨著科技的飛速開展，單片機(jī)、PLC的應(yīng)用不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術(shù)的不斷更新。本文采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-48MR型PLC作為核心控制器進(jìn)展全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，并且設(shè)計出了系統(tǒng)構(gòu)造圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。同時根據(jù)全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制要求和特點(diǎn),確定PLC的輸入輸出分配,并進(jìn)展現(xiàn)場調(diào)試關(guān)鍵字：PLC全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC程序設(shè)計目錄1引言22全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定32.1總體控制方案確定32.1.1控制系統(tǒng)的對比32.2.2洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)概述33全自動洗衣機(jī)的基本構(gòu)造53.1全自動洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造53.2洗滌脫水系統(tǒng)73.3排水和進(jìn)水系統(tǒng)73.4電動機(jī)及傳動系統(tǒng)84電氣控制系統(tǒng)94.1控制系統(tǒng)構(gòu)造94.2控制系統(tǒng)原理94.3檢測電路系統(tǒng)105主要器件的選擇115.1電動機(jī)的選擇115.2傳感器的選擇115.3可編程控制器外部設(shè)計126軟件設(shè)計146.1系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計146.2全自動洗衣機(jī)的控制要求146.3控制系統(tǒng)順序功能圖156.4控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計166.5程序語句表18設(shè)計體會……………187完畢語181引言從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項(xiàng)勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是辛苦勞累。1874年，“手洗時代〞受到了前所未有的挑戰(zhàn)——美國人比爾·布萊克斯創(chuàng)造了木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動力開場取代人力。之后，水力洗衣機(jī)，內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1911年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機(jī)，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。1922年，電動洗衣機(jī)迎來一種嶄新的洗衣方式——攪拌式。攪拌式洗衣機(jī)由美國瑪依塔格公司研制成功。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機(jī)出現(xiàn)引領(lǐng)新的開展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。全自動洗衣機(jī)其特點(diǎn)是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個過程不需要人工操作。這類洗衣機(jī)均采用套筒式構(gòu)造，其進(jìn)水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完成。所用的程序控制器可分為電動機(jī)驅(qū)動式和單片機(jī)式。從控制方式的開展階段上分：全自動洗衣機(jī)可分為兩大類：第一類電動控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動元件組成。第二類是電腦控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由微型計算機(jī)組成。電動控制全自動洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，其產(chǎn)品類型還屬于傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，是自動控制的初級階段。隨著計算機(jī)的及微電子技術(shù)的開展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實(shí)現(xiàn)硬件化。因此，電動控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與各種控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴(kuò)大其功能的原則設(shè)計。2全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定2.1總體控制方案確定2.1.1控制系統(tǒng)的對比PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)：1〕可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無故障時間長。2〕使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的構(gòu)造形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)展選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。3〕編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要表達(dá)在它采用了獨(dú)特的，多種面向廣闊工程設(shè)計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計算機(jī)知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機(jī)控制容易。單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：1〕要求環(huán)境，單片機(jī)對環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。2〕編程和PLC相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機(jī)采用匯編語言或者是C語言，這些高級語言和PLC語言相比，難以學(xué)習(xí)。3〕功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它構(gòu)造簡單，處理速度快。2.2.2洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)概述全自動洗衣機(jī)采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。在全自動洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌、脫水程序是由單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序相對復(fù)雜；其次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時．要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)及欠壓保護(hù)等等這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費(fèi)用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用的PLC能抑制單片機(jī)的缺點(diǎn)。它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示：圖1PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2.2.3PLC的設(shè)計步驟

開發(fā)應(yīng)用PLC的設(shè)計任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計兩局部。硬件設(shè)計主要包括:

1〕確定安排PLC的輸入、輸出點(diǎn);

2〕設(shè)計外圍電路,包括主電路;

3〕選購PLC并進(jìn)展現(xiàn)場安裝接線等內(nèi)容；軟件設(shè)計,大多數(shù)用梯形圖和指令程序,主要包括:

1〕設(shè)計控制流程,根據(jù)工藝要求先畫出工作循環(huán),如有必要再畫詳細(xì)的狀態(tài)流程圖;2〕根據(jù)工作循環(huán)圖,畫出虛擬的電路圖———繼電器梯形圖;按梯形圖編寫指令程序表;3系統(tǒng)調(diào)試:根據(jù)設(shè)計要求,對程序進(jìn)展調(diào)試和修改,必要時還可對硬件進(jìn)展修改,直到滿足要求；在電腦控制的全自動洗衣機(jī)中，又存在著兩種不同的控制方式，即程序控制和模糊控制。由于控制方式的不同，兩種洗衣機(jī)在構(gòu)造和原理上都有很大的區(qū)別。程序控制洗衣機(jī)以洗衣機(jī)生產(chǎn)廠家設(shè)定的數(shù)十種操作程序?yàn)楦?，用戶在使用時可根據(jù)洗衣量，布質(zhì)的輕重以及衣物的臟污程度性質(zhì)等因素，選擇不同的洗衣程序。程序控制全自動洗衣機(jī)的控制按鈕很多，對程序的選擇需要有一定的洗衣經(jīng)歷。模糊控制洗衣機(jī)以其內(nèi)部設(shè)置的各種傳感器為信息采集源，對傳感器傳回的洗衣量，衣物布質(zhì)，臟污程度以及臟污性質(zhì)信息進(jìn)展模糊邏輯推理，從而自動設(shè)置相應(yīng)的洗滌參數(shù)，并對洗衣的全過程進(jìn)展實(shí)時的檢測與控制。模糊控制全自動洗衣機(jī)的洗衣按鈕只有很少幾個。從控制類型上來說，模糊控制屬于智能控制，是自動控制的較高形式，代表著自動控制的開展方向。但是，受自動控制水平的限制，目前的模糊控制洗衣機(jī)還不能實(shí)現(xiàn)全功能上的模糊控制，另外由于使用了各種傳感器和模糊邏輯控制器，使模糊控制洗衣機(jī)的成本遠(yuǎn)高于程序控制洗衣機(jī)。故一般不采用。3全自動洗衣機(jī)的基本構(gòu)造3.1全自動洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造全自動洗衣機(jī)在構(gòu)造上大致可分為3中類型，即波輪式，滾筒式和攪拌式。我國的洗衣機(jī)在構(gòu)造上主要有波輪式和滾筒式兩類，產(chǎn)品的類型以波輪式為主，其他類型為輔。首先做一下對比：滾筒式洗衣機(jī)具有如下性能：1〕更好的軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松。2〕提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物的化學(xué)反響速度，提高洗衣粉中酶的活性，同時有利于溶解汗?jié)n，血漬，降低灰塵，油污的粘附作用，從而可在同樣的洗凈比下大幅度降低洗滌過程對機(jī)械力的需求。3〕溫度高有利于污物在水中的擴(kuò)散。4〕高溫能有效的殺死一些細(xì)菌。沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機(jī)無論若何的水流，要到達(dá)一定的洗凈比，都必須有足夠的機(jī)械力，而機(jī)械力對衣物是由損傷的，這就決定了波輪式洗衣機(jī)的磨損率大大高于滾筒式洗衣機(jī)。各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞，增大水流的沖刷力以用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間的摩擦方式相比，水流沖刷對衣物的損傷較小。滾筒式洗衣機(jī)有如下特點(diǎn)：1〕磨損低，沒有纏繞，機(jī)械傳動局部簡單可靠，壽命長于波輪式洗衣機(jī)。2〕自動化程度高，可以自動投放洗衣粉，漂白粉等，為不同質(zhì)地的棉制品，化纖制品，羊毛制品設(shè)計了不同的洗滌程序和洗滌溫度，使洗滌更為科學(xué)。設(shè)有防皺浸泡功能，可將洗好的衣物浸泡在清水里，到晾曬前再甩干，防止衣物甩干后不能及時取出晾曬而起皺。省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機(jī)不需要水位高過衣物，從而可節(jié)約用水，并可減少洗衣粉的投放量。高溫洗滌有一定的滅菌作用。洗滌過程噪聲小，滾筒式洗衣機(jī)屬封閉式洗滌，可以有效屏蔽內(nèi)桶轉(zhuǎn)動聲和水流聲；而波輪式洗滌的水流聲，脫水內(nèi)桶轉(zhuǎn)動聲是不可防止的且剎車裝置和電磁閥動作聲音也很大。由于滾筒式洗衣機(jī)的價格大大高于波輪式洗衣機(jī)，所以波輪式洗衣機(jī)仍然受到普遍歡送。波輪式洗衣機(jī)的特點(diǎn)：水流方面。現(xiàn)在波輪式全自動洗衣機(jī)出現(xiàn)了一種新水流的形式。如LG的拳擊棒，松下的雙瀑布，榮事達(dá)的網(wǎng)絡(luò)水流等都采用了這種水流。程序控制器。新推出的波輪式全自動洗衣機(jī)均采用單片機(jī)程序控制器，原來的機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型號的波輪式全自動洗衣機(jī)的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣機(jī)中，單片機(jī)通過采集水位傳感器，布量傳感器，光傳感器的信號以及電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地，多少，贓物程度，從而自動調(diào)整對衣物進(jìn)展合理的洗滌。不銹鋼內(nèi)桶。波輪式洗衣機(jī)采用了不銹鋼內(nèi)桶，減小衣物和內(nèi)桶壁摩擦力，從而減輕衣物的磨損。同心洗。同心洗是直接把電動機(jī)軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅(qū)動。使洗滌和脫水時洗衣桶振動減小，噪聲降低。變頻波輪式洗衣機(jī)可以對不同質(zhì)地的衣物自動選擇不同的電動機(jī)轉(zhuǎn)速，從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南礈鞆?qiáng)度，在保證洗得干凈的同時，也最大限度地降低衣物的磨損。同時還可以在脫水甩干時，由慢到快地啟動，使衣物在桶內(nèi)分布均勻，脫水效果好，同時由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小振動，降低噪聲，但是價格較貴。波輪式全自動洗衣機(jī)通常都采用將洗滌〔脫水〕桶套裝在盛水桶內(nèi)的同軸套桶式構(gòu)造，雖然它們各自牌號和型號都不同，但其構(gòu)造都是由洗滌，脫水系統(tǒng)，進(jìn)，排水系統(tǒng)，電動機(jī)和傳動系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)以及支撐機(jī)構(gòu)5大局部組成的。支撐機(jī)構(gòu)主要有箱體，吊桿及控制臺組成，它除了安裝和連接洗衣機(jī)的各種零件外，還具有減振及防護(hù)，裝飾的作用。如以以下圖：全自動套筒洗衣機(jī)內(nèi)部構(gòu)造圖。圖2全自動套筒洗衣機(jī)內(nèi)部構(gòu)造圖3.2洗滌脫水系統(tǒng)它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶，主要用來盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過4根吊桿懸掛在洗衣機(jī)箱體上。電動機(jī)，離合器，排水閥等部件都裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶，也稱為內(nèi)桶，它的主要功能是用來盛放衣物，在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動洗衣機(jī)中對衣物產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪〔直徑在160mm左右〕的渦卷式水流和大波輪〔直徑在300mm左右〕新水流兩類。3.3排水和進(jìn)水系統(tǒng)波輪式全自動洗衣機(jī)的進(jìn)排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內(nèi)的水位進(jìn)展檢測和控制，洗衣機(jī)上都安裝有水位控制器〔水位開關(guān)〕。波輪式全自動套桶洗衣機(jī)使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式開關(guān)，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點(diǎn)開關(guān)3局部組成，用來監(jiān)視水位的上下。此外電磁閥分進(jìn)水和排水電磁閥，進(jìn)水電磁閥是洗衣機(jī)上的自動進(jìn)水開關(guān)，它受水位開關(guān)動斷觸點(diǎn)的控制。而排水電磁閥是全自動洗衣機(jī)上的自動排水裝置，同時還起改變離合器工作狀態(tài)。進(jìn)水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場的原理，洗衣機(jī)電磁閥在進(jìn)，排水時使用，220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場，電磁線圈吸合。自動翻開香蕉閥門，洗衣機(jī)里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場消失，電磁鐵松開，橡膠閥門自動關(guān)閉，洗衣機(jī)里的水就流不出去了。3.4電動機(jī)及傳動系統(tǒng)波輪式全自動套桶洗衣機(jī)的電動機(jī)及傳動系統(tǒng)主要由電動機(jī)和離合器組成，離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機(jī)上，這種洗衣機(jī)在洗滌或者漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速一樣，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機(jī)普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動機(jī)同時作為洗滌和脫水時的動力源，普遍采用主，副繞組完全對稱的電容式電動機(jī)。由于一般全自動套桶洗衣機(jī)的額定洗滌容量較大，因此電動機(jī)的功率較大。采用減速離合器的全自動套桶洗衣機(jī)傳動系統(tǒng)的原理如以以下圖：圖3采用減速離合器的全自動套桶洗衣機(jī)傳動系統(tǒng)的原理圖電動機(jī)與固定在離合器下端的大傳動帶盤之間用V帶傳動。經(jīng)第一級減速后大傳動帶盤得到150r/min的轉(zhuǎn)速。當(dāng)洗衣機(jī)處于洗滌或漂洗狀態(tài)時，再經(jīng)離合器內(nèi)部的行星齒輪減速后，使波輪得到175r/min低轉(zhuǎn)速。此時，洗滌〔脫水〕桶不動。當(dāng)洗衣機(jī)處于脫水狀態(tài)時，離合器輸出的是未經(jīng)減速的850r/min的高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動脫水桶和波輪作同步高速運(yùn)轉(zhuǎn)。對于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機(jī)來說，有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒有行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，因此在洗滌或漂洗時其波輪的轉(zhuǎn)速與脫水時的轉(zhuǎn)速時一樣的。4電氣控制系統(tǒng)4.1控制系統(tǒng)構(gòu)造波輪式全自動洗衣機(jī)的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機(jī)型號的不同而不盡一樣，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動機(jī)，進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥，水位開關(guān)，安全開關(guān)及各種功能選擇開關(guān)等組成的，控制的基本原理也都一樣。全自動洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)洗衣的自動化，整個洗衣過程都是在程序控制器的“指揮〞下進(jìn)展的。如把離合器比作全自動套桶洗衣機(jī)的心臟，則程序控制器就是全自動洗衣機(jī)的“大腦〞。如以以下圖以程序控制器為核心的波輪式全自動套桶洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。圖4波輪式全自動套桶洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理方框圖4.2控制系統(tǒng)原理程序控制器中存儲著多種程序，一旦通過選擇開關(guān)選好某種程序后，程序控制器便按這種程序自動實(shí)施對電動機(jī)，進(jìn)水和排水電磁閥的控制。安全開關(guān)又稱為蓋開關(guān)，在洗衣機(jī)運(yùn)行過程中起安全保護(hù)作用，它的功能為：在洗衣機(jī)工作時誤開蓋，安全開關(guān)便會切斷電動機(jī)電源，自動中斷程序；在脫水過程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度振動時，安全開關(guān)自動中斷脫水過程，啟動蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同，波輪式全自動套桶洗衣機(jī)的電氣控制電路可分為電動機(jī)驅(qū)動式程序控制器和單片機(jī)式程序控制器電路。電動機(jī)驅(qū)動式程序控制器又稱為機(jī)械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)程序控制器具有構(gòu)造緊湊，操作簡便，功能齊全，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。用PLC〔單片機(jī)〕控制的全自動洗衣機(jī)各種動作典型的系統(tǒng)構(gòu)造如以以下圖：圖5全自動洗衣機(jī)各種動作典型的系統(tǒng)構(gòu)造圖PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)的PLC的輸入信號控制開關(guān)，進(jìn)水閥，排水閥和電動機(jī)是洗衣機(jī)各種動作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定，而電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。4.3檢測電路系統(tǒng)檢測電路主要由各類傳感器組成。在洗衣過程中起決定作用的物理量有衣量、衣質(zhì)、水位、水溫和渾濁度等,這些物理量都需要有適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽慝@取信息,并轉(zhuǎn)換成PLC能接收的電信號。1〕水位傳感器水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時間等參數(shù)。2〕渾濁度傳感器人工洗衣時可以隨時用眼睛檢查衣物是否洗凈，但在洗滌桶內(nèi)的衣物不斷地進(jìn)展翻滾運(yùn)行，無法直接撿測衣物的洗凈程度。全自動洗衣機(jī)通過采用光傳感器檢測洗滌液的透光率，從而間接撿測了洗凈程度。在洗衣機(jī)排水管兩側(cè)分別安裝紅外發(fā)光管和光電接收管。洗滌前，排水管中充滿清水，光電接收管受光導(dǎo)通，以此時光敏三極管輸出電壓為設(shè)定值。洗滌開場后，衣物上的污垢不斷地擴(kuò)散到洗滌液中，洗滌液逐漸變渾濁，致使透光率降低．相應(yīng)地，光敏三極管的輸出電壓也隨之下降。經(jīng)過一段時間后，該輸出電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過程完畢，然岳進(jìn)漂洗階段。3〕衣質(zhì)傳感器衣質(zhì)傳感器又叫布質(zhì)傳感器，它是為檢測衣物的質(zhì)地而設(shè)置的。根據(jù)衣物纖維中棉纖維、化學(xué)纖維所占比例的大小，衣物的布質(zhì)分為“柔軟棉〞、“較硬棉〞、“棉與化纖〞以及“化纖〞四個擋。4〕衣量傳感器衣量傳感器又稱衣物負(fù)載傳感器，它是用來檢測洗衣時衣物量多少的。當(dāng)洗滌桶內(nèi)注入一定量的清水后將衣物放入桶內(nèi)，這時讓驅(qū)動電機(jī)以斷續(xù)通電運(yùn)轉(zhuǎn)的方式工作一分鐘左右。利用電機(jī)繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，經(jīng)光電隔離及對比整型，產(chǎn)生脈沖信號。這種矩形脈沖數(shù)目與電機(jī)慣性轉(zhuǎn)過的角度成比例。假設(shè)衣物多，則電機(jī)受到的阻力大，電機(jī)慣性轉(zhuǎn)過的角度就小，相應(yīng)地，傳感器產(chǎn)生的脈沖就少，這樣就間接地“測量出了衣物量的多少。下一步需要做的就是，根據(jù)衣物量來設(shè)定水位。衣質(zhì)傳感器和衣量傳感器是同一個裝置，只是檢測的方法不同。在進(jìn)展衣質(zhì)檢測時。首先使洗滌桶內(nèi)的水位比設(shè)定水位低一個擋級，然后仍按照測衣物量的方法讓驅(qū)動電機(jī)以通斷電的方式工作一段時間。檢測每次斷電期間衣量傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)并求其平均值。用測衣量時得到的脈沖數(shù)減去測衣質(zhì)時得到的脈沖數(shù)，二者之差即可以判別衣質(zhì)。假設(shè)桶內(nèi)的衣物棉纖維所占比例大，脈沖數(shù)差就大，假設(shè)化學(xué)纖維所占比例大脈沖數(shù)差就小。5〕水溫傳感器適當(dāng)?shù)南匆聹囟扔欣谖酃傅淖兓??？梢蕴岣呦礈煨Ч?。水溫傳感器裝在洗滌桶的下部。以熱敏電阻為檢測元件。測定翻開洗衣機(jī)開關(guān)時的溫度為環(huán)境溫度，注水完畢時的溫度為水溫，將所測溫度信號輸給PLC。5主要器件的選擇5.1電動機(jī)的選擇由于家庭提供的電源限制應(yīng)選單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動機(jī)。以3.6公斤全自動洗衣機(jī)為例，由于全自動洗衣機(jī)的脫水桶直徑較大，這一偏心不能不考慮，所以計算時應(yīng)以洗滌物可能產(chǎn)生前最大偏心為計算依據(jù)。脫水時電機(jī)功率比洗滌時要大，在確定電機(jī)功率時應(yīng)以脫水時消耗的功率為依據(jù)，也就是說脫水時電機(jī)功率就是該洗衣機(jī)所確定的電機(jī)額定功率。由于在計算時一些因素如電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量等沒考慮，造成一些偏差，所以3.6公斤全自動洗衣機(jī)電機(jī)額定功率選為180瓦。符合全自動洗衣機(jī)的功率范圍120W～250W。應(yīng)選擇YY104-180型號單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī)，功率180瓦,額定電壓220V，轉(zhuǎn)速1350r/min，電流1.7A。5.2傳感器的選擇5.2.1水溫傳感器的選擇水溫檢測可用熱敏電阻或MTS102半導(dǎo)體溫度檢測器。洗衣機(jī)水溫一般為4℃～40℃,在該溫度范圍內(nèi)MTS102線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。5.2.2水位傳感器的選擇對于PLC控制的洗衣機(jī),要求水位的檢測必須是連續(xù)的,諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC作為傳感器的敏感元件,將被測物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長C參數(shù)的變化,最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是將水位的上下通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個測試內(nèi)腔氣體變化的壓力,驅(qū)動內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動,帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動,從而線圈電感發(fā)生變化。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。故常采用諧振式水位傳感器。5.2.3渾濁度傳感器的選擇渾濁度傳感器主要采用紅外光電傳感器。由紅外發(fā)射管發(fā)出一定強(qiáng)度的紅外光,紅外接收管在溶液的另一側(cè)接收紅外線。紅外線在溶液中透光性的大小就決定接收方產(chǎn)生光電電流的大小,光電流經(jīng)整形放大和數(shù)據(jù)處理后,就可以判斷出水的渾濁程度。5.2.4衣質(zhì)傳感器的選擇衣質(zhì)的檢測一般在洗滌之前，且主要用來測定所洗衣物屬于棉類還是化纖類。在一定水位的前提下不同的衣物成分不同,其布阻抗就不同。為了測出衣質(zhì),先參加一定的水并讓電機(jī)轉(zhuǎn)動,突然切斷電源,由于慣性作用電時機(jī)維持短時間旋轉(zhuǎn)。此時電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài),會產(chǎn)生一定感應(yīng)電勢并逐漸衰減到零。由于衰減速率與布阻抗有一定的線性關(guān)系,通過對定子繞組兩端電熱進(jìn)展整流和檢測,經(jīng)光電隔離后形成脈沖,脈沖信號多，則布阻抗小,反之亦然。經(jīng)過幾次測量就可以判斷出布阻抗,通過推理得出衣質(zhì)。應(yīng)選擇電阻傳感器。5.3可編程控制器外部設(shè)計5.3.1可編程控制器的選擇根據(jù)輸入信號及輸出信號的數(shù)量，經(jīng)過初略計算，輸人點(diǎn)數(shù)為6點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為6點(diǎn)；輸人、輸出信號都是數(shù)字量。增加20%備用量，以便隨時增加控制功能：輸入點(diǎn)數(shù)為：6×(1+20%)=7.2輸出點(diǎn)數(shù)為：6×(1+20%)=7.2根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)，可選松下FP0-C16型可編程控制器，其輸入點(diǎn)8點(diǎn)，輸出點(diǎn)8點(diǎn)，擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)。5.3.2可編程控制器I/O口分配輸入啟動高水位傳感器低水位傳感器渾濁度傳感器衣質(zhì)傳感器停頓PLC輸入X0X1X2X3X4X5輸出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC輸出報警器進(jìn)水控制閥正轉(zhuǎn)高速洗滌正轉(zhuǎn)低速洗滌反轉(zhuǎn)高速洗滌反轉(zhuǎn)低速洗滌排水控制閥脫水圖6可編程控制器I/O口分配表5.3.3外圍接線圖圖7可編程控制器外圍接線圖洗衣機(jī)要實(shí)現(xiàn)衣服的洗滌，漂洗和脫水，就要通過上述動作來實(shí)現(xiàn)，而這些動作可以通過PLC控制來實(shí)現(xiàn)。同時加上開關(guān)和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報警器和欠電壓檢測保護(hù)電路等，就可以形成完整的PLC控制系統(tǒng)。通過軟件編程到達(dá)對整個洗衣過程進(jìn)展檢測控制和用戶交互。此外，在少數(shù)全自動洗衣機(jī)上，以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動電路的電源開關(guān)，由PLC控制繼電器觸點(diǎn)開關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的程序運(yùn)轉(zhuǎn)。6軟件設(shè)計6.1系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計全自動洗衣機(jī)工作原理：全自動洗衣機(jī)的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內(nèi)桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水(甩水)用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時，通過電動控制系統(tǒng)，使進(jìn)水閥翻開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥翻開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)展甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停頓按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動停頓進(jìn)水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動排水。6.2全自動洗衣機(jī)的控制要求1〕PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動；2〕啟動時開場進(jìn)水；3〕水滿(上限位)時停頓進(jìn)水并開場洗滌正轉(zhuǎn)；4〕正轉(zhuǎn)30s后暫停；5〕暫停2s后開場洗滌反轉(zhuǎn)；6〕反轉(zhuǎn)30s后暫停；7〕暫停2s后，假設(shè)正、反轉(zhuǎn)未滿5次時，返回從正洗開場的動作；8〕暫停5s后，假設(shè)正、反洗滌滿5次時則開場排水；9〕水位下降到低水位時開場脫水井繼續(xù)排水；10〕脫水30s即完成一次從進(jìn)水到排水的大循環(huán)過程；11〕假設(shè)完成2次大循環(huán)，洗完報警3s后自動停機(jī)；12〕可以按“停頓〞按鈕實(shí)現(xiàn)手動停頓進(jìn)水、排水、脫水及報警；13〕可以按“排水〞按鈕實(shí)現(xiàn)手動排水；6.3控制系統(tǒng)順序功能圖圖9全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)順序功能圖PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動。按下啟動按鈕時開場進(jìn)水，水滿(即水位到達(dá)高水位)時停頓進(jìn)水，2s后開場正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌30s后暫停，暫停2s后開場反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌30s后暫停，暫停2s后，假設(shè)正、反洗滌未滿5次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開場的動作;假設(shè)正、反洗滌滿5次時，則開場排水。排水水位假設(shè)下降到低水位時，開場脫水并繼續(xù)排水。脫水30s即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。假設(shè)未完成2次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開場的全部動作，進(jìn)展下一次大循環(huán);假設(shè)完成了2次大循環(huán)，則進(jìn)展洗完報警。報警3s完畢全部過程，自動停機(jī)。假設(shè)按下停頓按鈕，可以手動排水和手動脫水。6.4控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計圖10PLC控制系統(tǒng)的梯形圖按下啟動按鈕S1，X0動合觸點(diǎn)閉合，內(nèi)部輔助繼電器R10得電為“1〞，同時R10動合觸點(diǎn)閉合自鎖;R10動合觸點(diǎn)閉合使輸出繼電器Y1得電為“1〞，進(jìn)水閥翻開，開場注水。到高水位檢測傳感器，K1閉合，使其動斷觸點(diǎn)X1斷開，進(jìn)水閥關(guān)閉;同時X1動合觸點(diǎn)閉合，計時器T0開場通電計時，2s后T0動合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y2得電為“1〞，洗衣機(jī)開場正轉(zhuǎn)洗滌；同時計時器T1得電，30s后T1動斷觸點(diǎn)斷開，Y2斷電，正轉(zhuǎn)洗滌停頓。同時T1動合觸點(diǎn)閉合，計時器T2得電，2s后T2動合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y3得電為“1〞，洗衣機(jī)開場反轉(zhuǎn)洗滌，同時計時器T3得電，30s后T3動合觸點(diǎn)閉合，T4得電，2s后T4動合觸點(diǎn)閉合，計數(shù)器CT100計數(shù)1次;T4動斷觸點(diǎn)斷開，計時器T0、T1、T2、T3、T4失電復(fù)位，T4失電后其動斷觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，T0得電，2s后，Y2得電，開場正轉(zhuǎn)洗滌，如此循環(huán)5次，計數(shù)器CT100計數(shù)5次后，C100動合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y4得電為“1〞，排水閥翻開排水，待排水至低水位檢測開關(guān)K2時，輸入繼電器X2動斷觸點(diǎn)斷開，Y4失電為“0〞，停頓排水，同時X2動合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y5得電為“1〞，脫水電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，開場脫水，同時計時器T5得電，30s后T5動斷觸點(diǎn)斷開，Y5失電為“0〞，脫水停頓;同時T5動合觸點(diǎn)閉合，計數(shù)器CT101計數(shù)1次。同時T5動合觸點(diǎn)閉合，使高水位進(jìn)水閥翻開注水，開場第2次大循環(huán)，第2次大循環(huán)完畢后，計數(shù)器CT101動合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y0得電為“1〞，報警器報警，同時計時器T6得電，3s后T6動斷觸點(diǎn)斷開，Y0失電為“0〞，報警停頓，自動洗衣過程完成。其中S2為手動排水按鈕，S3為手動脫水按鈕，S4為手動停頓按鈕。6.5程序語句表圖11程序語句表畢業(yè)設(shè)計體會經(jīng)過一個多月的努力我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了,但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計的整個過程，頗有心得，其中有苦也有甜，艱辛同時又充滿樂趣,不過樂趣盡在其中！通過本次畢業(yè)設(shè)計，沒有承受任務(wù)以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。這次畢業(yè)設(shè)計要求設(shè)計一個全自動洗衣機(jī)控制，自行設(shè)計這對我將來踏上工作崗位是非常有幫助的。盡管上一屆的同學(xué)已經(jīng)完成的非常出色，但是我仍然希望通過自己的努力完成設(shè)計并希望有所突破。這也是我對自己的考驗(yàn)。于是本次設(shè)計過程中我完全按照軟件設(shè)計步驟的要求來進(jìn)展，從課題分析開場，再進(jìn)展總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計,最后到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。每一步都讓我將理論學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用到實(shí)踐中去。也使我掌握了一整套標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計操作流程。在課題分析階段，由于本次是設(shè)計一個PLC控制系統(tǒng)，所以對其中的PLC的工作分析尤為重要。對指導(dǎo)教師提供的資料必須要吃透。這是關(guān)鍵，從查閱資料、提出問題，到慢慢一一解決問題，教師給了我很大的幫助。在總體設(shè)計階段，由于課題分析做的對比全面，很快就對系統(tǒng)的功能，控制機(jī)制有了充分的認(rèn)識，形成了裝備流水線的控制詳細(xì)設(shè)計階段，首先考慮各電路模塊的主要功能及軟件的設(shè)計，分別進(jìn)展安裝調(diào)試。其次，將寫好的程序進(jìn)展上機(jī)調(diào)試，這時就遇到了非常大的困難，煩瑣的接口采集數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù),檢測，調(diào)用，很容易出錯。最后，系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)。對已完成的程序和硬件系統(tǒng)相結(jié)合。調(diào)試時，由于控制邏輯上出現(xiàn)了一點(diǎn)問題，使得硬件和軟件不能完全統(tǒng)一。當(dāng)時我心里是非常焦急的，