自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

1、電氣控制與可編程控制器課程設(shè)計(jì)說明書題目：自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)1電氣控制與可編程控制器課程設(shè)計(jì)目錄1.1 系統(tǒng)的工藝及要求31.1.1 系統(tǒng)的運(yùn)行工藝31.1.2 系統(tǒng)的功能要求31.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)41.2.1 PLC的選型41.2.2 I/O擴(kuò)展模塊的選擇51.2.3 硬件選取61.2.4 PLC控制系統(tǒng)的I/O資源分配表71.2.5 PLC控制系統(tǒng)的電氣接線圖與說明81.3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)91.3.1 控制系統(tǒng)的編程程序框圖91.3.2 控制系統(tǒng)的PLC軟件程序91.4 課程設(shè)計(jì)小結(jié)141.5 參考文獻(xiàn)151.1 系統(tǒng)的工藝及要求1.1.1 系統(tǒng)的運(yùn)行工藝1.1.2

2、系統(tǒng)的功能要求起動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)水，到高水位時(shí)停止進(jìn)水，開始洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌15s,暫停3s后反轉(zhuǎn)洗滌15s,暫停3s后再正轉(zhuǎn)洗滌，如此反復(fù)30次。洗滌結(jié)束后，開始排水，當(dāng)水位下降到低水位時(shí)，進(jìn)行脫水（同時(shí)排水），脫水時(shí)間為10s。這樣完成依次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過程。經(jīng)過3次大循環(huán)后（第2、3次為漂洗），進(jìn)行洗衣完成報(bào)警，報(bào)警10s后結(jié)束全過程，自動(dòng)停機(jī)在洗滌過程中，按下停止按鈕。洗衣機(jī)停止工作。在洗衣機(jī)停止工作時(shí)，按下排水按鈕，洗衣機(jī)排水電磁閥得電排水，當(dāng)水位下降到低水位開關(guān)時(shí)，排水電磁閥失電停止排水。1.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)1.2.1 PLC的選型I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理

3、選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)。PLC常用的內(nèi)存有EPROM、EEPROM和帶鋰電池供電的RAM。一般微型和小型PLC的存儲(chǔ)容量是固定的，介于12KB之間。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。PLC的功能日益強(qiáng)大，一般PLC都具有開關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時(shí)可考

4、慮以下幾點(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求了。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)。綜上所述此次設(shè)計(jì)選用西門子S7-200型PLC。1.2.2 I/O擴(kuò)展模塊的選擇本系統(tǒng)是一個(gè)通過PLC控制實(shí)現(xiàn)的全自動(dòng)系統(tǒng)，需要用到的傳感器或控制閥如下：水位傳感器水位檢測(cè)的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、

5、洗滌時(shí)間等參數(shù)。對(duì)于PLC控制的洗衣機(jī)，要求水位的檢測(cè)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(cè)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高低通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測(cè)試內(nèi)腔氣體變化的壓力，驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動(dòng)，帶動(dòng)隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動(dòng)，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。進(jìn)水閥、排水閥進(jìn)水電磁閥是安裝在自動(dòng)洗衣機(jī)上的水源控制開關(guān)。洗衣機(jī)多用具有一定壓力的自來水為水源，所以使用的進(jìn)水電磁閥通常為動(dòng)作式電磁閥。當(dāng)線圈不通電時(shí)，金屬閥芯在彈簧彈力的作用下，將橡皮膜片中心孔緊

6、緊堵住，這時(shí)水經(jīng)橡皮膜片上的平衡小孔進(jìn)入金屬閥芯側(cè)氣室形成水壓，而使橡皮膜壓住出水口，使閥處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)線圈通電時(shí)，產(chǎn)生的電磁力克服彈簧力而使金屬閥芯離開橡皮膜，這時(shí)膜的中心孔開通，又因中心孔遠(yuǎn)大于平衡小孔，因此金屬閥芯側(cè)氣室水壓低于進(jìn)水壓力，在該壓力差的作用下，橡皮膜向閥芯方向移動(dòng)，打開出水口，進(jìn)水閥則處于開通狀態(tài)。排水電磁閥與其類似，通過水位開關(guān)與電磁進(jìn)水閥配合來控制進(jìn)水、排水以及電機(jī)的通斷：從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。電磁進(jìn)水閥起著通、斷水源的作用。當(dāng)電磁線圈斷電時(shí)，移動(dòng)鐵芯在重力和彈簧力的作用下，緊緊頂在橡膠膜片上，并將膜片的中心小孔堵塞，這樣閥門關(guān)閉，水流不通。當(dāng)電磁線圈通電后，移動(dòng)鐵芯在

7、磁力作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小孔流入洗衣桶內(nèi)。由于中心小孔的流通能力大于膜片兩側(cè)小孔的流通能力，膜片上方壓強(qiáng)迅速減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，水流導(dǎo)通。去抖開關(guān)洗衣機(jī)工作過程中抖動(dòng)通常原因：洗滌的衣物分布不均勻。去抖控制原理：當(dāng)洗衣機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)震動(dòng)時(shí)，去抖開關(guān)閉合，停止運(yùn)行并開始排水，水排空后重新進(jìn)水到設(shè)定水位，重新運(yùn)行。報(bào)警器1.2.3 硬件選取(1)變頻器本系統(tǒng)采用西門子M440變頻器。M440變頻器具有默認(rèn)的工廠設(shè)置參數(shù)，它是眾多簡單的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)選擇的理想變頻驅(qū)動(dòng)裝置，由于M440變頻器具有全面而完善的控制功能，包括U/F控制

8、、二次方U/F控制、可編程多點(diǎn)設(shè)定U/F控制、磁通電流控制、無測(cè)速矢量控制，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。M440變頻器既可用于單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到自動(dòng)化系統(tǒng)中。(2)電動(dòng)機(jī)電機(jī)是全自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)的執(zhí)行元件，其作用不言而喻，電機(jī)的選擇和設(shè)備的要求相關(guān)，對(duì)于全自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)，選擇電機(jī)主要看兩個(gè)方面：轉(zhuǎn)速要求全自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)速要求比較高，洗滌-均布-中脫-高脫.電機(jī)的極數(shù)就是其轉(zhuǎn)速最好的反應(yīng).極數(shù)反映出電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，2極同步轉(zhuǎn)速是3000r/min,4極同步轉(zhuǎn)速時(shí)1500r/min,6極同步轉(zhuǎn)速是1000r/min,8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min.而全自動(dòng)工業(yè)洗衣

9、機(jī)的最高轉(zhuǎn)速是630r/min.所以極數(shù)并不存在問題，而如果轉(zhuǎn)速要求在1000r/min以上的話，那么8極的電機(jī)就不合適了.扭力的要求全自動(dòng)洗衣機(jī)對(duì)扭力的要求比較高，不同容量的洗衣機(jī)，其扭力要求也不同，通俗一點(diǎn)講，扭力就是電動(dòng)機(jī)的力量.在所有的型號(hào)當(dāng)中，100KG全自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)所承載的衣物和水是最多的，當(dāng)然扭力也是最大的，而15KG的扭力是最低的.1.2.4 PLC控制系統(tǒng)的I/O資源分配表輸入元件輸入點(diǎn)編號(hào)輸出元件輸出點(diǎn)編號(hào)起動(dòng)按鈕X0進(jìn)水電磁閥Y0高水位開關(guān)X1電機(jī)正轉(zhuǎn)控制Y1低水位開關(guān)X2電機(jī)反轉(zhuǎn)控制Y2停止按鈕X3排水電磁閥Y3排水按鈕X4脫水電磁離合器Y4報(bào)警蜂鳴器Y5171.2.

10、5 PLC控制系統(tǒng)的電氣接線圖與說明洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別有進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥控制。進(jìn)水時(shí)，控制系統(tǒng)使進(jìn)水電磁閥打開，將水注入外桶；排水時(shí)，使排水電磁閥打開將水由外桶排到機(jī)外。洗滌和脫水由同一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，通過電磁閥離合器來控制，將動(dòng)力傳給洗滌波輪或甩干桶（內(nèi)桶）。電磁離合器失電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)洗滌波輪實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，進(jìn)行洗滌；電磁離合器得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶單向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行甩干（此時(shí)波輪不轉(zhuǎn)）。水位高低分別有高低水位開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)。起動(dòng)按鈕用來起動(dòng)洗衣機(jī)工作01.3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)1.3.1 控制系統(tǒng)的編程程序框圖反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)15罵*停止洗衣計(jì)時(shí)3石喜止進(jìn)水，記時(shí)3M正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)15m.停止洗衣計(jì)時(shí)

11、旌1T1.3.2 控制系統(tǒng)的PLC軟件梯形圖N電網(wǎng)tk：I10210.3Q0,5Ml00.0Q0,IHbHII)N#wk310.3BTMQ.3H)制T37TPINTON2”可1記msNm糊球TWW.0Ti)1的T的Q0.2T4100.(!ID,1CM.JT丁II1丁)C0.3W.0TPYC1T4IINTON30-PllOOms<T<3kt_r.00.4Network161.3.3控制系統(tǒng)的PLC軟件程序ST372-2o4QT673<*9o003QQQT301201302,9036QTDNNHNoeDDADohLooAAoAAA-TNLESNeLrTC21351010002QI

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13、kLDEDLD0CTU00404QITQTNNNooAA-T1.4 課程設(shè)計(jì)小結(jié)此次課程設(shè)計(jì)是利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)的全自動(dòng)控制，且說明了PLC控制的原理方法，優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。在介紹了洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，又對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了非常全面分析，對(duì)電磁閥，按鈕，開關(guān)等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了洗衣過程的自動(dòng)化。由于每遍的洗滌、排水、脫水的時(shí)間由PLC內(nèi)定時(shí)器控制，所以只要改變定時(shí)器參數(shù)就可以改變相應(yīng)的控制時(shí)間。首先我收集了大量資料，對(duì)所選的題目也大概有了一些了解，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。對(duì)硬件的選取大多是基于對(duì)資料的理解，也沒有太深入的追究，由于平日的PLC課程并沒有學(xué)的扎實(shí)，所以在軟件設(shè)計(jì)的過程中參考了大量已有的程序資料，雖然能將流程圖畫出來，但梯形圖和對(duì)應(yīng)的程序也是無從下手。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但