工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（機(jī)電一體化綜合項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作 ）選題:匚業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名:級(jí):指導(dǎo)教師:機(jī)電工程系制一、項(xiàng)目概述 二、設(shè)備控制要求分析1.三、設(shè)備總體方案設(shè)計(jì)，方案概述1）、機(jī)動(dòng)力 2）、進(jìn)出水及水位判斷 3）、安全連鎖 4）、控制系統(tǒng)2.設(shè)備元件配置 四、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、硬件設(shè)計(jì)1）、主電路設(shè)計(jì)2）、PLC輸入/輸出接口電路及輔助電路2、軟件設(shè)計(jì)1）、控制流程圖 2）、I/O地址分配表 3）、PLC梯形圖程序及說明3.電氣安裝工藝設(shè)計(jì)1）、布置圖 2）、接線圖 3）、明細(xì)表五、總結(jié)六、參考文獻(xiàn)工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目概述工業(yè)洗衣機(jī)常用于大型賓館及專業(yè)洗滌企業(yè)，進(jìn)行批量

2、化洗滌處理由于洗滌容量較大（15-100Kg），其運(yùn)行控制的關(guān)鍵在于低速洗滌時(shí)應(yīng)具有平滑的力矩，脫水時(shí)應(yīng)具有較高的旋轉(zhuǎn)速度。因此，通常應(yīng)用變頻器實(shí)現(xiàn)低速時(shí)大起動(dòng)力矩和動(dòng)態(tài)的響應(yīng)性能。并且實(shí)現(xiàn)大容量電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)控 制，能有效避免洗衣機(jī)運(yùn)行時(shí)對賓館其他設(shè)備造成的供電電源波動(dòng)等不良 影響。圖1工業(yè)洗衣機(jī)工業(yè)洗衣機(jī)采用一臺(tái)三相異步電機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力，傳送系統(tǒng)由電機(jī)通 過二級(jí)三角膠帶傳至滾筒主軸，驅(qū)動(dòng)內(nèi)膽轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小，經(jīng)久 耐用。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)的內(nèi)筒進(jìn)行正向與反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)水和衣 物作不同步運(yùn)動(dòng)，使水和衣物等相互摩擦、搓揉，達(dá)到洗凈的目的。，從在洗衣機(jī)內(nèi)部設(shè)置“進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥及

3、水位檢測幵關(guān)” 而滿足全自動(dòng)洗滌和脫水的控制需求。為了保證洗衣機(jī)安全可靠運(yùn)行，在 內(nèi)筒門蓋上裝有安全鎖緊機(jī)構(gòu)，并在外筒門蓋上設(shè)置電氣互鎖安全裝置即安裝“電磁鎖和磁性開關(guān)” ），采用磁性開關(guān)檢測門的“打開、關(guān)閉” 狀態(tài)，應(yīng)用電磁鎖控制洗衣機(jī)外筒門上鎖。設(shè)備控制要求分析本設(shè)備要求應(yīng)用“傳感器與 PLG變頻器及電磁閥”等組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“進(jìn)水f洗滌f排水f脫水”自動(dòng)控制的工作流程，具體控制 要求如下： 接通設(shè)備電源時(shí)， “電源”指示燈亮； 自動(dòng)洗滌流程按動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕f洗滌指示燈亮f幵啟進(jìn)水電磁閥進(jìn)水f當(dāng)水位升到指定水位時(shí)自動(dòng)停止注水f電磁鎖控制外筒門上鎖（門閉鎖”指示燈亮）f啟動(dòng)電機(jī)低速運(yùn)行

4、（約600rpm）f延時(shí)5秒后電機(jī)中速運(yùn)行（約 1200rpm）,并按照“正轉(zhuǎn)30秒宀-反轉(zhuǎn)30秒”循環(huán)運(yùn)行30分鐘后停止運(yùn)行f“洗滌”指示燈滅。自動(dòng)脫水流程以上洗滌流程結(jié)束延時(shí) 5秒后f “脫水”指示燈亮f幵啟出水電磁閥 排水f約60秒后關(guān)閉電磁閥停止排水f啟動(dòng)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，約分鐘之后自動(dòng)停止運(yùn)行，f“脫水”指示燈滅f延時(shí)10秒后f解除外筒門的“閉鎖” f發(fā)出“提示”信號(hào)，提醒用戶取出衣物f當(dāng)外筒門打幵時(shí),提示信號(hào)停止，結(jié)束自動(dòng)洗衣工作流程。暫?？刂圃谧詣?dòng)洗滌過程中，按下“暫停”自鎖按鈕時(shí)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)“暫 ?！卑粹o旋轉(zhuǎn)復(fù)位后，洗衣機(jī)則繼續(xù)洗滌運(yùn)行。安全運(yùn)行連鎖控制為了保證洗衣機(jī)安全

5、可靠運(yùn)行，必須在洗衣機(jī)外筒門已關(guān)閉、并且門已上鎖（閉鎖）的狀態(tài)下，才允許啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；在洗衣機(jī)自動(dòng)洗滌和脫水過程中，當(dāng)外筒門被意外打幵時(shí)應(yīng)控制電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。主要部件技術(shù)參數(shù)1. 三相電動(dòng)機(jī)：Y100L-2 型，1.2KW AC380V 3A,2900r/min;2.變頻器：三菱 FR-E740-1.5-CH型，輸入電源：三相 AC380V,1.5KW;3.電磁閥:6014 型，AC220V 40* 0.2A;4.電磁門鎖:WD-6004C型，AC220V 20W,0.1A,（內(nèi)置磁性幵關(guān)）5.液位幵關(guān):UQK-01型，工作電壓 DC24V繼電器輸出型1NO+1NC;6.蜂鳴指示燈：DN16

6、-22FS,AD/AC220 20mA7.P LC自選：三菱FX 2N系列或西門子S7-200系列產(chǎn)品。（2）小組任務(wù)分工表:表1小組任務(wù)分工序號(hào)項(xiàng)目組成員主要工作任務(wù)1設(shè)備總體方案設(shè)計(jì)2電器安裝工藝設(shè)計(jì)3元器件的選型與安裝4電器原理設(shè)計(jì)設(shè)備控制要求分析本設(shè)備要求應(yīng)用“傳感器與 PLG變頻器及電磁閥”等組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“進(jìn)水T洗滌T排水T脫水”自動(dòng)控制的工作流程，具體控制 要求如下： 接通設(shè)備電源時(shí)， “電源”指示燈亮； 自動(dòng)洗滌流程按動(dòng)“啟動(dòng)”按鈕T洗滌指示燈亮T幵啟進(jìn)水電磁閥進(jìn)水T當(dāng)水位升到指定水位時(shí)自動(dòng)停止注水T電磁鎖控制外筒門上鎖（“門閉鎖”指示燈亮）T啟動(dòng)電機(jī)低速運(yùn)行（約600

7、rpm）T延時(shí)5秒后電機(jī)中速運(yùn)行（約 1200rpm），并按照“正轉(zhuǎn)30秒.反轉(zhuǎn)30秒”循環(huán)運(yùn)行30分鐘后停止運(yùn)行T “洗滌”指示燈火。自動(dòng)脫水流程以上洗滌流程結(jié)束延時(shí)5秒后T “脫水”指示燈亮T幵啟出水電磁閥 排水T約60秒后關(guān)閉電磁閥停止排水T啟動(dòng)電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，約分鐘之后自動(dòng)停止運(yùn)行，T“脫水”指示燈滅T延時(shí)10秒后T解除外筒門的“閉鎖” T發(fā)出“提示”信號(hào)，提醒用戶取出衣物T當(dāng)外筒門打幵時(shí),提示信號(hào)停止，結(jié)束自動(dòng)洗衣工作流程。暫停控制在自動(dòng)洗滌過程中，按下“暫停”自鎖按鈕時(shí)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)“暫?！卑粹o旋轉(zhuǎn)復(fù)位后，洗衣機(jī)則繼續(xù)洗滌運(yùn)行。安全運(yùn)行連鎖控制因保證洗衣機(jī)安全運(yùn)行，需在洗衣機(jī)

8、外筒門已關(guān)閉、且門已上鎖（閉鎖）的狀態(tài)下，才允許啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；在洗衣機(jī)自動(dòng)洗滌和脫水時(shí)候，當(dāng) 外筒門被打開時(shí)應(yīng)控制電機(jī)立即停止。設(shè)備總體方案設(shè)計(jì)1.方案概述1）洗衣機(jī)動(dòng)力三相異步電機(jī)提供動(dòng)力；洗滌功能由三相異步電機(jī)中速正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)；脫水 功能由三相異步電機(jī)額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)；調(diào)速有變頻器實(shí)現(xiàn)。2）進(jìn)出水及水位判斷進(jìn)出水由電磁閥控制，進(jìn)水電磁閥閉合，排水電磁閥打幵；水位由液位幵 關(guān)控制。3）安全連鎖電磁門鎖實(shí)現(xiàn)安全連鎖，蜂鳴指示燈實(shí)現(xiàn)發(fā)出“提示”信號(hào)。4）控制系統(tǒng)PLC FX2N-32MR實(shí)現(xiàn)控制。2. 設(shè)備元件配置三菱PLC因?yàn)楣I(yè)洗衣機(jī)的電壓要求較高，所以我們采用交流220V的電 壓?？紤]到I/

9、O地址的輸入和輸出的總點(diǎn)數(shù)選擇相應(yīng)規(guī)模的可編程控制器并留有10%-15%的I/O裕量。根據(jù)本次項(xiàng)目可知，這次共有 4個(gè)輸入，12個(gè)輸出，由此我們選擇的是三菱的 FX2N-32MR,AC220V勺 PLC電感式傳感器：無活動(dòng)觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長；分辨率高；靈敏 度高；線性度高、重復(fù)性好；測量范圍寬。電感式傳感器主要用于位 移測量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量 水位幵關(guān)：液位幵關(guān)：UQK-01型滿足需求，因工作電壓 DC24V繼電器輸出型 1N0+1NC;變頻器：根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)：Y100L-2型，1.4KW，AC380V,3A,2900r/min，按照變頻器的額定容量大于等于負(fù)載的額

10、定功率的額原則，因此選擇變頻器的額定容量為1.5KW。因此我們選擇的是三菱公司的 FR-E740-1.5K 型，電源三相 AC380V,1.5KW三相電動(dòng)機(jī)：Y100L-2 型，1.2KW AC380V 3A,2900r/min;變頻器：三菱 FR-E740-1.5-CH型，輸入電源：三相 AC380V,1.5KW;電磁閥:6014 型，AC220V 40* 0.2A;電磁門鎖:WD-6004C型，AC220V 20W,0.1A,（內(nèi)置磁性幵關(guān)）液位幵關(guān):UQK-01型，工作電壓 DC24V繼電器輸出型1NO+1NC;蜂鳴指示燈：DN16-22FS,AD/AC22Q 20mA四、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1

11、、硬件設(shè)計(jì)1）、主電路設(shè)計(jì)圖2主電路2）、PLCt入/輸出接口電路及輔助電路圖 3 PLC 輸入/輸出接口電路及輔助電路PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，脫水是通過水位幵關(guān)，作為 PLC的輸入信號(hào)控制幵關(guān)，PLC的輸出信號(hào)決定電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥工作狀態(tài)以及電機(jī)工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高中低水位，電磁進(jìn)水閥起著通斷水源 的作用。 進(jìn)水時(shí)， 電磁進(jìn)水閥打開， 將水注入， 排水時(shí)， 電磁排水閥打開， 將水排出，洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，脫水時(shí)，脫水桶啟動(dòng)。工作過程；a)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動(dòng)，洗滌燈亮b)開啟電磁閥開始進(jìn)水c)當(dāng)注入的水

12、達(dá)到設(shè)定水位值時(shí)停止進(jìn)水d)外桶蓋上鎖，門鎖燈亮e)電機(jī)低速運(yùn)行f)5S后電機(jī)中速運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)正轉(zhuǎn) 30S,反轉(zhuǎn)30Sg)30 分鐘后停止，洗滌燈滅h)5S后脫水燈亮，幵啟出水電磁閥排水i)60S后關(guān)閉電磁閥停止排水，電機(jī)高速正轉(zhuǎn)j)2 分鐘后電機(jī)停轉(zhuǎn)，脫水燈 滅k)10S后外筒解鎖，發(fā)出提示信號(hào)l)外筒門打開，提示信號(hào)停止，結(jié)束。2、軟件設(shè)計(jì)1）、控制流程圖?圖4控制流程圖2）、I/O地址分配表表2 I/O地址分配表輸入地址信號(hào)說明輸出地址信號(hào)說明X0開始按鈕SB1Y0KA1控制變頻器正轉(zhuǎn)STFX1暫停自鎖按鈕SB2Y1KA2控制變頻器反轉(zhuǎn)STRX2液位開關(guān)（檢測水位）SQ1Y2KA3控制變頻器

13、高速RHX3電磁門鎖的磁性開關(guān)SQ2Y3KA4控制變頻器中速RMY4KA5控制變頻器低速RLY5洗滌指示燈Y6門閉指示燈Y7脫水指示燈Y8提示蜂鳴指示燈Y9進(jìn)水電磁閥Y10出水電磁閥Y11 I電磁門鎖3）、PLC梯形圖程序及說明圖5 PLC梯形圖程序3. 電氣安裝工藝設(shè)計(jì)1)布置圖圖6底板布置圖圖7操作板布置圖2)接線圖圖8接線圖1圖9接線圖23)明細(xì)表表3明細(xì)表代號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注M1三相異步電動(dòng)機(jī)Y100L-2 型1.4KWAC380V,3A,2900r/mi n1正泰INV1變頻器FR-E740-1.5K-CH 型電源三相 AC380V,1.5KW1施耐德QF斷路器DZ47-603P

14、 ,10A1施耐德FU熔斷器FS-10Ue=220V,le=10A,Ifn=2A2施耐德KA1-5繼電器MY2N-JAC220V5施耐德PLC可編程序控制器FX2N-32MRAC220V1三菱SB1啟動(dòng)按鈕NP 4-11BN3AC220V 2.5A1施耐德SB2常開旋鈕NP 4-11XD5AC220V,2.5A1施耐德SQ1液位開關(guān)UQK-01 型工作電壓DC24V繼電器輸出型1NO+1N1-/施耐德SQ2電磁門鎖WD-6004（型AC220V 20W,0.1A1施耐德HL1-4指示燈ND16AC220V,20mA4施耐德HL5蜂鳴指示燈ND16-22FSAC220V 20mA1施耐德YV1-2電磁閥6014 型AC220V 20W 0.1A2施耐德TC變壓器BK-220VA380V/220V,1施耐德五、總結(jié)課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對三菱FX系列的特點(diǎn)有了更深的理解，工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了三菱 FX系列PLC與MCG組態(tài)軟件的特點(diǎn)，對按扭、電磁閥、幵關(guān)等其他一些輸入 /輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。這次在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我及時(shí)與老師交流，并嚴(yán)格按照進(jìn)度表按 時(shí)完成各階段的任務(wù)。通過這次設(shè)計(jì)，學(xué)到了許多