【中文摘要】

隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和社會(huì)飛速發(fā)展，洗衣機(jī)成為人民日常生活息息相關(guān)的家用電器產(chǎn)品。

洗衣機(jī)的全自動(dòng)化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向。基于全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，本次設(shè)計(jì)利用來(lái)PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)，與傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)相比較，洗衣機(jī)可靠性、節(jié)能性得到了提高。PLC控制不需要大量的活動(dòng)部件和電子元器件，它的接線也大大減少，與此同時(shí)系統(tǒng)維修簡(jiǎn)單、維修時(shí)間縮短。

本次設(shè)計(jì)基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制，課題源于市場(chǎng)上洗衣機(jī)產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)以操作簡(jiǎn)單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計(jì)方向。 【關(guān)鍵詞】 全自動(dòng) 洗衣機(jī) PLC

目錄

中文摘要 ………………………………………………………………………1

第1章 PLC控制系統(tǒng)概述 ………………………………………………2

1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原 ……………………………………………2 1.2 系統(tǒng)的控制要求 …………………………………………………………2

第2章 主電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………2

2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 …………………………………………………2 2.2 主電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………………3

第3章 PLC選擇及I/O連接圖

3.1 PLC和選擇 …………………………………………………………………3 3.2系統(tǒng)資源分配 ………………………………………………………………3 3.3 I/0連接圖 …………………………………………………………………4

第4章 流程圖、梯形圖

4.1 洗衣機(jī)工作流程圖 …………………………………………………………5 4.2 梯形圖 ……………………………………………………………………5

第5章 元器件選擇

5.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位開關(guān) …………………………………………………12

課程設(shè)計(jì)總結(jié) …………………………………………………………………13 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………13 致謝 ……………………………………………………………………………13

第1章

1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則

PLC控制系統(tǒng)概述

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，以提高生產(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：

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)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，以確保控制系統(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），也能正常工作。

3. 在滿足控制要求的前提下，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．考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選用PLC時(shí)，在I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量上適當(dāng)留有余地。 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)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。

5． 軟件設(shè)計(jì)主要是指編寫程序，要求程序結(jié)構(gòu)清楚，可讀性強(qiáng)，程序簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，掃描周期短。

1.2 系統(tǒng)的控制要求

（1） 按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn)水直到高（中、低）水位，自動(dòng)關(guān)水 （2） 進(jìn)水結(jié)束2秒后開始洗滌

（3） 洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒 （4） 如此循環(huán)5次，總共320秒后開始排水，排空后脫水30秒 （5） 開始清洗，重復(fù)（1）～（4），清洗兩遍 （6） 清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)

（7） 具有手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)）

（8） 設(shè)有門開關(guān)保護(hù)，打開門后所有工作結(jié)束， 關(guān)門后繼續(xù)洗滌

（9） 洗衣機(jī)設(shè)有洗滌剩余時(shí)間顯示、高低水位顯示、工作過(guò)程指示

第2章 主電路設(shè)計(jì)

2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理

以日常生活中最常見的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，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(lái)執(zhí)

 

行。進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)

水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來(lái)檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如圖1.1所示。

2.2 主電路設(shè)計(jì)

～家用洗衣機(jī)電相為單相電機(jī)，常采用電容啟動(dòng)，單相電機(jī)改變轉(zhuǎn)向的原理是：副繞組的電流超前或者滯后于主繞組便可以正傳或者反轉(zhuǎn)。根據(jù)這個(gè)原理你可以調(diào)換主繞組或者副繞組的接線端即可。

圖2.1 單相電機(jī)正反轉(zhuǎn)接線圖

圖2.1 單相電機(jī)正反內(nèi)部線路示意圖

第3章 PLC選擇及I/O連接圖

3.1 PLC選擇

本系統(tǒng)涉及器件較多，需用到輸入口13個(gè)，輸出口14個(gè)，故選擇S7-200系列CPU226型PLC,另外顯示要用到TD200文本顯示器顯示剩余時(shí)間。

3.2系統(tǒng)資源分配

1. 輸入地址分配

全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)、停止、高水位、中水位、低水位、手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水按鈕以及高水位、中水位、低水位和排空檢測(cè)開關(guān)等共15個(gè)輸入點(diǎn)。具體的輸入分配如表3-1所示。

表

 

 

 

2. 輸出地址分配

全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電機(jī)繼電器、主電機(jī)正/反轉(zhuǎn)洗滌繼電器、蜂鳴器、指示燈等。具體的輸出分配如表3-2所示。

表

 

 

通電啟動(dòng)

停止

開始洗滌

門開關(guān)高水位選擇中水位選擇

低水位選擇

手動(dòng)排水手動(dòng)脫水

高水位壓力

開關(guān)中水位壓力

開關(guān)

低水位壓力

開關(guān)

排空檢測(cè)開

關(guān)

通電指示燈主電機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器主電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器排水電機(jī)繼

電器進(jìn)水電磁閥主電機(jī)脫水繼電器進(jìn)水指示燈

洗滌指示燈

脫水指示燈蜂鳴器高水位指示

燈中水位指示

燈低水位指示

燈排水指示燈

第4章 流程圖、梯形圖

4.1 洗衣機(jī)工作流程圖

 

圖4.1洗衣機(jī)工作流程圖

4.2 梯形圖

 

通電標(biāo)志

 

M0.0

 

高水位選擇指示

全自動(dòng)洗衣機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6

中水位選擇指示

低水位指示

高水位標(biāo)志

中水位標(biāo)志

低水位標(biāo)志

自動(dòng)洗滌標(biāo)志 M0.2

調(diào)用自動(dòng)洗滌子程序

手動(dòng)排水標(biāo)志

手動(dòng)排水

手動(dòng)脫水標(biāo)志

 

全自動(dòng)洗衣機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7

手動(dòng)脫水

自動(dòng)洗滌程序

開蓋停止所有工作

顯示數(shù)據(jù)地址

進(jìn)水

 

 

全自動(dòng)洗衣機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8

等待 2S

洗滌正轉(zhuǎn) 30S

等待 2S

 

全自動(dòng)洗衣機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

9

洗滌反轉(zhuǎn) 30S

等待 2S

判斷正反洗滌次數(shù)是否達(dá)到 5 次

 

 

10

 

11

 

 

 

12

第5章 元器件選擇

5.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位開關(guān)

本系統(tǒng)采用機(jī)械式控制水位開關(guān)（水位傳感器）。機(jī)械式水位開關(guān)原理是在正常情況下，微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位開關(guān)在沒有受到水壓時(shí)，兩插片的觸點(diǎn)是斷開的。在選定洗滌程序、選擇水位后，洗衣機(jī)開始工作，先進(jìn)水，當(dāng)水位到一定高度后，盛水桶氣室中的氣壓達(dá)到一定值，通過(guò)導(dǎo)氣管把氣壓傳到水位開關(guān)橡膠密封圈上，克服水位開關(guān)彈簧、扭簧的力而推動(dòng)橡膠密封圈動(dòng)作，使兩插片觸點(diǎn)接通，這樣就給微電腦一個(gè)信號(hào)，說(shuō)明已到所選水位。同樣選定脫水程序，在洗衣機(jī)排水后，水位退到一定高度時(shí)，由于彈簧力作用，水位開關(guān)橡膠密封圈復(fù)原，而使兩觸點(diǎn)斷開，給微電腦一個(gè)動(dòng)作信號(hào)，過(guò)一段排水時(shí)間后，微電腦就控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，開始脫水。

課程設(shè)計(jì)總結(jié)

本設(shè)計(jì)具有性能可靠，外圍電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)思路清晰，程序簡(jiǎn)單明了。但由于篇幅限制，很多細(xì)節(jié)沒有進(jìn)行相應(yīng)描述。鑒于水平有限，有不對(duì)之處，望多提出批評(píng)指導(dǎo)。

本次課程設(shè)計(jì)使我深有感觸，只要付出就有回報(bào)，遇到問(wèn)題多與老師同學(xué)交流，利用網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)。

致謝

在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過(guò)程中，我得到了許多人的幫助。

首先我要感謝在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。

其次，我要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)上的難題。同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。

最后再一次感謝所有在設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1] 于桂音，鄧洪偉 電氣控制與PLC .中國(guó)電力出版社

[2] 謝克明，夏路易 可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì) [M] .北京：電子工業(yè)出版社 [3] 廖常初 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)（第四版） 重慶大學(xué)出版社 2002

[4] 王永華 現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù) [M] .北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，2003. [5] 蔣金周 全自動(dòng)洗衣機(jī)的PC智能控制 機(jī)電一體化

[6] 吳存宏 淺談PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)中運(yùn)用 .家用電器科技，2000