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：張志剛 職稱:助教教研室主任：張志剛審核日期：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。由于每遍

2、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第節(jié) 可編程控制器的定義4第 節(jié) 可編程控制器概況4第 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 節(jié) 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造5第節(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)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用 一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存

3、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 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

4、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，都是專門設(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)

5、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/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)

6、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)存有專門開(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)。PLC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，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

7、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）， 也能正常工作。

8、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PLG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

9、滿足今 后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。O模塊的選擇步驟與原則一般I/O模塊的價(jià)格 占PLG價(jià)格的一半以上。PLG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PLG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PLG內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLG 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輸入三 種類型。選擇時(shí)

10、主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周圍環(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 5V、12V、24V、48V、60V等；交 流110V、220V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5V、12V、24V用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如 5V輸入模塊最遠(yuǎn) 不得超過(guò)10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

11、a） 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;輸入門檻電平為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須 考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，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。2、開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸出模

12、塊是將 PLC 內(nèi)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，

13、而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。2）輸出接線方式開(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 許通過(guò)的電流值，如一