課程設(shè)計(jì) - 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制

1、2012屆課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)模板全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系、部:系學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:職稱(chēng)教授專(zhuān)業(yè):自動(dòng)化班級(jí):完成時(shí)間:2011年10月24日電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)系:電氣與信息工程系年級(jí):專(zhuān)業(yè): 隨著社會(huì)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高,家庭電器全自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。全自動(dòng)洗衣機(jī)的生產(chǎn)極大的方便了人們的生活。全自動(dòng)洗衣機(jī)綜合運(yùn)用了大量力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等知識(shí)。洗衣機(jī)的洗滌過(guò)程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤(rùn)濕、分散作用下,將污垢拉入水中來(lái)實(shí)現(xiàn)洗凈的目的。本次課程設(shè)計(jì)就PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)中的應(yīng)用做了詳細(xì)的介紹。實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)由進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報(bào)警到自動(dòng)停止

2、的循環(huán)過(guò)程。設(shè)計(jì)了相應(yīng)的程序,結(jié)合相應(yīng)的硬件系統(tǒng),并通過(guò)三菱FX2N系列PLC仿真系統(tǒng)模擬出全自動(dòng)洗衣機(jī)的運(yùn)行過(guò)程。關(guān)鍵詞:全自動(dòng)洗衣機(jī)可編程控制器控制程序AbstractAlong with the social economy development and raise the level of science and technology, the automation of household appliances become inevitable trend of development. Automatic washing machine production great con

3、venience in people's lives. Full-automatic washing machine is integrated with a mechanical, electrical, optical knowledge. The washing machine washing process is basically a flyash produced in machinery, scour mechanical function and scour the wetting, dispersion, pull into the water to realize

4、the dirt wash purpose. This course design of full-automatic washing machine is PLC in the control of the application of the system are described in detail. Realize by water, washing machine washing, drainage, dehydration, alarm to automatic stop cycle. The corresponding program design, combined with

5、 the corresponding hardware system, and through the mitsubishi FX2N series PLC simulation system of automatic washing machine model the operation.Keywords: automatic washing machine PLC control procedures1 概述 . - 4 -1.1 洗衣機(jī)的工作原理. - 4 -1.2 全自動(dòng)洗衣機(jī). - 4 -1.2洗衣機(jī)的智能化. - 4 -2 設(shè)計(jì)目的及其設(shè)計(jì)要求 . - 6 -2.1 工藝要求及動(dòng)作

6、流程. - 6 -2.2 控制要求. - 6 -2.3 設(shè)計(jì)任務(wù). - 7 -3 PLC控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) . - 8 -3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 . - 8 -3.2 PLC的選型 . - 8 -3.3電機(jī)拖動(dòng). - 10 -3.4 指示/顯示方式選擇 . - 11 -3.5 保護(hù)措施. - 11 -4 電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì) . - 12 -4.1主電路設(shè)計(jì). - 12 -4.2 洗衣機(jī)工作流程圖. - 16 -4.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)調(diào)試. - 17 -5 課程設(shè)計(jì)總結(jié) . - 22 -參考文獻(xiàn) . - 23 -致謝 . - 24 -附錄 . - 24 -1 概述1.1 洗

7、衣機(jī)的工作原理洗衣機(jī)的洗滌過(guò)程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤(rùn)濕、分散作用下,將污垢拉入水中來(lái)實(shí)現(xiàn)洗凈的目的。首先充滿(mǎn)于波輪葉片間的洗滌液,在離心力的作用下被高速甩向桶壁,并沿桶壁上升。在波輪中心處,因甩出液體而形成低壓區(qū),又使得洗滌液流回波輪附近。這樣,在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流的作用下,作螺旋式回轉(zhuǎn),吸入中心后又被甩向桶壁,與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū),衣物易被吸在波輪附近,不斷地與波輪發(fā)生摩擦,如同人工揉搓衣物,污垢被迫脫離衣物。其次,當(dāng)衣物被放進(jìn)洗滌液之后,由于慣性作用運(yùn)動(dòng)緩慢,在水流與衣物之間存在著速度差,使得兩者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),水流

8、與衣物便發(fā)生相對(duì)摩擦,這種水流沖刷力同樣有助于污垢離開(kāi)衣物。再次由于洗衣涌形狀的不規(guī)則,當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后,其速度和方向都發(fā)生了改變,形成湍流。在湍流的作用下,衣物做無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)并翻滾,其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長(zhǎng),衣物相互相摩擦,增大了洗滌的有效面積,提高衣物的洗凈的均勻性。1.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)全自動(dòng)洗衣機(jī)是通過(guò)水位開(kāi)關(guān)與電磁進(jìn)水閥配合來(lái)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(mén)關(guān)閉,水流不通。當(dāng)電磁線圈通電后,移動(dòng)鐵芯在磁力作用下上移,離開(kāi)膜片

9、,并使膜片的中心小孔打開(kāi),于是膜片上方的水通過(guò)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(mén)開(kāi)啟,水流導(dǎo)通。水位開(kāi)關(guān)實(shí)際上是一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)。氣室的入口與洗衣桶中的貯氣室相聯(lián)接。當(dāng)水注入洗衣桶后,貯氣室口很快被封閉,隨水位上升,貯氣室的水位也上升,被封閉的空氣壓強(qiáng)亦增大,水位開(kāi)關(guān)中的波紋膜片受壓而脹起,推動(dòng)頂桿運(yùn)動(dòng)而使觸點(diǎn)改變,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通斷。1.2洗衣機(jī)的智能化智能型模糊控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)還可以自動(dòng)判斷水溫、水位、衣質(zhì)衣量、衣物的臟污情況,決定投放適量的洗滌劑和最佳的洗滌程序。當(dāng)洗衣桶內(nèi)衣物的多少和質(zhì)地不同,而注入

10、水使其達(dá)到相同的水位時(shí),其總重量是不同的。利用這一點(diǎn),通過(guò)對(duì)洗衣電動(dòng)機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)后的慣性測(cè)量,可以判斷衣質(zhì)和衣量。方法是:在洗衣桶內(nèi)注入一定量水后使電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn),平穩(wěn)后快速斷電,洗衣桶在慣性作用下帶動(dòng)電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí),電機(jī)繞組產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì),對(duì)其半波整流并放大整形后獲得一矩形脈沖系列。通過(guò)分析脈沖個(gè)數(shù)和脈沖寬度。就能得到衣質(zhì)衣量情況。衣物的臟污程度是通過(guò)水的透明度來(lái)判斷的。在洗衣桶的排水口處加一紅外光電傳感器,使紅外光通過(guò)水而進(jìn)入另一側(cè)的接收管。若水的透明度低,接收管獲得的光能小,說(shuō)明衣物較臟。脫水時(shí)采用壓電傳感器。當(dāng)脫水桶高度旋轉(zhuǎn)時(shí),從脫水桶噴射出來(lái)的水作用于壓電傳感器上,根據(jù)這個(gè)壓力變化,自

11、動(dòng)停止脫水運(yùn)轉(zhuǎn)2 設(shè)計(jì)目的及其設(shè)計(jì)要求2.1 工藝要求及動(dòng)作流程洗衣機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)在比較普遍。全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如下圖1所示。 圖1 自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖全自動(dòng)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(kāi),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(kāi),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(pán)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

12、轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開(kāi)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。2.2 控制要求PLC投入運(yùn)行,系統(tǒng)處于初始狀態(tài),準(zhǔn)備好啟動(dòng)。(1按下啟動(dòng)按扭及水位選擇開(kāi)關(guān),開(kāi)始進(jìn)水,水滿(mǎn)(即水位到達(dá)高低時(shí)停止進(jìn)水。(22秒后開(kāi)始洗滌。(3洗滌時(shí),正轉(zhuǎn)15秒后暫停,暫停3秒后開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌,反轉(zhuǎn)洗滌15秒后暫停,暫停3秒。(4如此循環(huán)3次后開(kāi)始排水,排空后(水位下降到低位開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水。脫水10秒即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過(guò)程。(5若未完成3次大循環(huán),則返回從進(jìn)水開(kāi)始的全部動(dòng)作,進(jìn)行下一次大循環(huán);若完成了3次大循環(huán)

13、,則進(jìn)行洗完報(bào)警。(6報(bào)警10秒結(jié)束全部過(guò)程,自動(dòng)停機(jī)。(7此外按排水按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水;按停車(chē)按扭可停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。2.3 設(shè)計(jì)任務(wù)1.畫(huà)出全自動(dòng)洗衣機(jī)運(yùn)行框圖。2.根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)程序及必要的硬件系統(tǒng)。3.PLC選擇及I/O及其它PLC元器件分配。4.選擇電器元件,編制元件目錄表。5.繪制梯形圖。6.用計(jì)算機(jī)繪制主電路圖、PLC控制電路圖、電器元件布置圖。7.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及設(shè)計(jì)小結(jié)。3 PLC控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1 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

14、限度地滿(mǎn)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(mǎn)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?？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,

15、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. 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(mǎn)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PLC、輸入/

16、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(mǎn)足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。3.2 PLC的選型1.邏輯控制功能邏輯控制功能是PLC最基本功能之一,是PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域,可取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機(jī)控制、多機(jī)群控和自動(dòng)生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應(yīng)用實(shí)例。2.定時(shí)控制功能定時(shí)控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC中有許多可供用戶(hù)使用的定時(shí)器,功能類(lèi)似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。定時(shí)器的設(shè)定值(定時(shí)時(shí)間可以在編程時(shí)設(shè)定,也可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)需要進(jìn)行修改,使用方便靈活。同時(shí)PLC還提供了高精度的時(shí)鐘脈沖,用于準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制。3.計(jì)數(shù)控制功能計(jì)數(shù)控制功能是

17、PLC的最基本功能之一。PLC為用戶(hù)提供許多計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí),產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)(計(jì)數(shù)值到,利用該狀態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時(shí)設(shè)定,也可以在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)需要進(jìn)行修改。輸入/輸出接口通常也稱(chēng)I / O 單元或I / O 模塊,是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接通道。PLC輸入接口-用戶(hù)設(shè)備需輸入PLC的各種控制信號(hào),如限位開(kāi)關(guān)、操作按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及其它一些傳感器輸出的開(kāi)關(guān)量或模擬量(要通過(guò)模數(shù)變換進(jìn)入機(jī)內(nèi)等,通過(guò)輸入接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理單元能夠接收和處理的信號(hào),用這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。PLC輸出接口-路將

18、中央處理單元送出的弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出,以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、電機(jī)等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。I / O 接口的作用:電平轉(zhuǎn)換功能:由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的,而PLC內(nèi)部CPU的處理的信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。I / O 接口的類(lèi)型:開(kāi)關(guān)量輸入/輸出接口模擬量輸入/輸出接口輸入/輸出(I/O點(diǎn)數(shù):PLC的I/O點(diǎn)數(shù)是指PLC的I/O接口所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)的總和。本次設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)需要8個(gè)輸入點(diǎn),11個(gè)輸出點(diǎn)。PLC的輸出類(lèi)型有繼電器和晶體管兩種類(lèi)型,兩者的工作參數(shù)差別較大,1.繼電器和晶體管輸出工作原理繼電器是一種電子控制器件,它具有控

19、制系統(tǒng)(又稱(chēng)輸入回路和被控制系統(tǒng)(又稱(chēng)輸出回路,通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中。電磁式繼電器是一種機(jī)電元件,通過(guò)機(jī)械動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)的通斷,是有觸點(diǎn)元件。晶體管是一種電子元件,它是通過(guò)基極電流來(lái)控制集電極與發(fā)射極的導(dǎo)通。它是無(wú)觸點(diǎn)元件。2.繼電器與晶體管輸出的主要差別由于繼電器與晶體管工作原理的不同,導(dǎo)致了兩者的工作參數(shù)存在了較大的差異。(1驅(qū)動(dòng)負(fù)載不同繼電器型可接交流220V或直流24V負(fù)載,沒(méi)有極性要求;晶體管型只能接直流24V負(fù)載,有極性要求。繼電器的負(fù)載電流比較大可以達(dá)到2A,晶體管負(fù)載電流為0.2-0.3A。同時(shí)與負(fù)載類(lèi)型有關(guān)。(2響應(yīng)時(shí)間不同繼電器響應(yīng)時(shí)間比較慢(約10ms-20ms,晶體

20、管響應(yīng)時(shí)間比較快,約0.2ms-0.5ms,Y0、Y1甚至可以達(dá)到10 us。(3使用壽命不同繼電器由于是機(jī)械元件受到動(dòng)作次數(shù)的壽命限制,且與負(fù)載容量有關(guān),隨著負(fù)載容量的增加,觸點(diǎn)壽命幾乎按級(jí)數(shù)減少。晶體管是電子原件只有老化,沒(méi)有使用壽命限制。3.繼電器與晶體管輸出選型原則繼電器型輸出驅(qū)動(dòng)電流大,響應(yīng)慢,有機(jī)械壽命,適用于驅(qū)動(dòng)中間繼電器、接觸器的線圈、指示燈等動(dòng)作頻率不高的場(chǎng)合。晶體管輸出驅(qū)動(dòng)電流小,頻率高,壽命長(zhǎng),適用于控制伺服控制器、固態(tài)繼電器等要求頻率高、壽命長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合。在高頻應(yīng)用場(chǎng)合,如果同時(shí)需要驅(qū)動(dòng)大負(fù)載,可以加其他設(shè)備(如中間繼電器,固態(tài)繼電器等方式驅(qū)動(dòng)。 綜上所述:全自動(dòng)洗衣機(jī)

21、控制采用三菱公司的FX2N系列整體式PLC。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,故選擇PLC的型號(hào)為FX2N-32MR001,如圖2所示。3.3電機(jī)拖動(dòng)單相交流的洗衣機(jī)電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn):正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)交替運(yùn)轉(zhuǎn):電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)是把電容器串接在副繞組上,使通過(guò)副繞組的電流超前主繞組電流90 電角度,從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是一種兩相電動(dòng)機(jī)。正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)相同。也就是說(shuō),電動(dòng)機(jī)無(wú)論是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn),都要有相同的輸出功率、相同的額定轉(zhuǎn)速、相同的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩及相同的最大轉(zhuǎn)矩等,以達(dá)到相同的洗滌效果。啟動(dòng)性能好:由于洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)是在洗衣桶內(nèi)放人額定水量、額定洗滌物的情況下啟動(dòng)的,故啟動(dòng)負(fù)

22、荷比較大,而且需要頻繁啟動(dòng),中洗每分鐘大約2次,弱洗每分鐘大約4次,這就要求電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,啟動(dòng)電流小。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,可以縮短啟動(dòng)時(shí)間;啟動(dòng)電流小,可以延長(zhǎng)定時(shí)器的使用壽命。過(guò)載能力強(qiáng):洗衣機(jī)在工作過(guò)程中,由于衣物相對(duì)于波輪的位置不同及衣物散開(kāi)還是成團(tuán)的狀態(tài)不同,故造成電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷極不穩(wěn)定,經(jīng)常有超負(fù)荷的情況出現(xiàn),這就要求電動(dòng)機(jī)有較強(qiáng)的過(guò)載能力。為此,洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)荷的情況下,主繞組和副繞組的電流夾角不是900電角度,而是設(shè)計(jì)成1000 -1100電角度。在過(guò)載10-30%的情況下,主繞組和副繞組的電流夾角才是90o電角度,以獲得較強(qiáng)的過(guò)載能力。一般規(guī)定,洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)

23、矩的1.8倍,輸出功率為120 W洗滌電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般達(dá)12-13 kg·cm。對(duì)效率的要求比較低:電動(dòng)機(jī)的效率是指輸出功率與輸人功率的比,用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。輸出功率為120 W的洗滌電動(dòng)機(jī),效率一般規(guī)定為50%。也就是說(shuō),它的輸人功率是240 W。洗衣機(jī)是一種短時(shí)工作的家用電器,平均每天使用的時(shí)候很短,電動(dòng)機(jī)效率低一些,對(duì)電能損耗不大,卻能獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大的轉(zhuǎn)矩,以提高洗衣機(jī)工作的可靠性并延長(zhǎng)壽命。3.4 指示/顯示方式選擇LED發(fā)光二極管優(yōu)點(diǎn):壽命長(zhǎng)、耗能低,價(jià)格低廉,應(yīng)用非常靈活,控制極為方便,只要調(diào)整電流,就可以隨意調(diào)光,不同光色的組合變化多端。LCD是一種液晶顯示

24、器,其有微功耗,顯示豐富,質(zhì)量高,接口簡(jiǎn)單,超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)。CTR的優(yōu)點(diǎn)是顯示面積大,效率高。綜上所述:使用LED比較合適,因?yàn)橄匆聶C(jī)上的顯示不需要太復(fù)雜,LED使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便又便宜,而LCD的顯示亮度不夠,CTR比較占空間使用不方便。3.5 保護(hù)措施過(guò)載保護(hù):就是當(dāng)電源停電或者由于某種原因電源電壓降低過(guò)多(欠壓時(shí),保護(hù)裝置能使電動(dòng)機(jī)自動(dòng)從電源上切除。因?yàn)楫?dāng)失壓或欠壓時(shí),接觸器線圈電流將消失或減小,失去電磁力或電磁力不足以吸住動(dòng)鐵心,因而能斷開(kāi)主觸頭,切斷電源。熱繼電器是比較理想的自我保護(hù)的設(shè)備,在工業(yè)應(yīng)用中一般,都用熱繼電器來(lái)過(guò)載保護(hù)。失壓保護(hù):就是當(dāng)電源停電或者由于某種原因電源電壓降低過(guò)

25、多(欠壓時(shí),保護(hù)裝置能使電動(dòng)機(jī)自動(dòng)從電源上切除。因?yàn)楫?dāng)失壓或欠壓時(shí),接觸器線圈電流將消失或減小,失去電磁力或電磁力不足以吸住動(dòng)鐵心,因而能斷開(kāi)主觸頭,切斷電源。過(guò)流保護(hù):很多電子設(shè)備都有個(gè)額定電流,不允許超過(guò)額定電流,不然會(huì)燒壞設(shè)備。所以有些設(shè)備就做了電流保護(hù)模塊。當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定電流時(shí)候,設(shè)備自動(dòng)斷電,以保護(hù)設(shè)備。4 電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1主電路設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)主接線路圖如圖3所示。通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn),并且實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)按預(yù)先設(shè)置的程序自動(dòng)執(zhí)行,完成洗衣。當(dāng)需要手動(dòng)排水與脫水時(shí),可以強(qiáng)制止自動(dòng)程序的運(yùn)行,掏出自動(dòng)切換到手動(dòng)操作。為防止全自動(dòng)洗衣機(jī)在工作過(guò)程中,電路發(fā)生短路

26、,損壞電動(dòng)機(jī)和電路的各種電氣設(shè)備,因此在主電路中安裝了熔斷器,當(dāng)電路出現(xiàn)短路故障時(shí),能迅速、可靠的斷開(kāi)電源。全自動(dòng)洗衣機(jī)的電機(jī)容量較小,主電路中的熔斷器可同時(shí)作為控制電路的短路保護(hù),所以在主電路中使用熔斷器就足夠了。PLC部分和開(kāi)關(guān)電源那的熔斷器也是為了防止電路過(guò)電流,保護(hù)電路和電路中的電器元件。全自動(dòng)洗衣機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間工作下,為了防止電機(jī)繞組的溫升超過(guò)額定值而損壞,采用熱繼電器作為保護(hù)元件,與熔斷器搭配使用,可靠地保護(hù)電動(dòng)機(jī)。人機(jī)接口部分的按鈕等都選擇低壓電器元件,保護(hù)操作者的安全。220V 圖3 主接線路圖1、I/O口分配表: 圖4 PLC硬件連接線路圖3、線圈保護(hù)裝置全自動(dòng)洗衣機(jī)的排水、進(jìn)水

27、電磁閥是一個(gè)很重要的部件,他的作用控制著排水、剎車(chē)帶的放松和收緊、棘爪的升起和降落(即棘爪和棘輪的分離。它的負(fù)擔(dān)很重、受力很大,由于它是雙線圈電磁閥,通過(guò)機(jī)械觸點(diǎn)進(jìn)行切換,在此過(guò)程中,觸點(diǎn)間存在較為嚴(yán)重的大火現(xiàn)象,因此,觸電的燒傷、電腐蝕在所難免,損壞的幾率是比較大的。因此在線圈的兩端并聯(lián)了電容與電阻串聯(lián)的電路構(gòu)成回路,起到釋放線圈中電流的作用。線圈保護(hù)裝置如圖5所示: 圖5 線圈保護(hù)裝置4.2 洗衣機(jī)工作流程圖 洗衣機(jī)開(kāi)始洗衣時(shí),在接通電源后,第一步是調(diào)節(jié)水位,再按啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān),開(kāi)始進(jìn)水,水滿(mǎn)(即水位到設(shè)定水位時(shí)停止進(jìn)水。2秒后開(kāi)始洗滌。洗滌時(shí),正轉(zhuǎn)15秒后暫停,暫停3秒后開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌,反轉(zhuǎn)

28、洗滌15秒后暫停。暫停3秒。如此循環(huán)3次后開(kāi)始排水,排空后開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水。脫水10秒即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過(guò)程。未完成3次大循環(huán),則返回從進(jìn)水開(kāi)始的全部動(dòng)作,進(jìn)行下一次大循環(huán);完成了3次大循環(huán),則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警10秒結(jié)束全部過(guò)程,自動(dòng)停機(jī)。圖6 運(yùn)行流程圖NN4.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)調(diào)試編程軟件采用三菱公司為其生產(chǎn)的PLC而設(shè)計(jì)的編程軟件GX Developer 8.86版本。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語(yǔ)言程序設(shè)計(jì),網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定,可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試,具

29、有異地讀寫(xiě)PLC程序功能,結(jié)構(gòu)化程序的編寫(xiě)(分部程序設(shè)計(jì),可制作成標(biāo)準(zhǔn)化程序, 在其它同類(lèi)系統(tǒng)中使用。本軟件包適用于三菱(MITSUBISHI FAFX0N/1N/1S/2N/2NC、AnS/AnA、MELSEC-全系列工控PLC系統(tǒng)的程序編制。1、調(diào)節(jié)水位程序段 啟動(dòng)洗衣機(jī)時(shí)第一步是調(diào)節(jié)水位,該洗衣機(jī)有三個(gè)水位,分別為“少”、“中”、“高”,本程序段將水位默認(rèn)設(shè)為中水位,可以通過(guò)按按鈕X005來(lái)調(diào)節(jié)水位,順序?yàn)? Y010、Y011、Y012(即:中、高、少,依次循環(huán)。2、啟動(dòng)、手動(dòng)停止、手動(dòng)排水程序段 X000表示啟動(dòng)洗衣機(jī),Y007是啟動(dòng)運(yùn)行指示燈,Y000是進(jìn)水電磁閥。但按下按鈕X00

30、0后,Y007和Y000通電,運(yùn)行指示燈亮起,進(jìn)水電磁閥開(kāi)啟進(jìn)水。按下按鈕X001起到手動(dòng)停止運(yùn)行功能。按下按鈕X002起到手動(dòng)排水功能。3、到達(dá)指定水位開(kāi)始運(yùn)行程序段 X003、X007、X006分別為指定高度水位的傳感器輸入信號(hào),T0為當(dāng)水位到達(dá)指定水位是暫停2S時(shí)間。4、小循環(huán)洗衣程序段 暫停2S之后,Y001開(kāi)始運(yùn)行(即洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)洗滌15S,T2為正轉(zhuǎn)洗滌15S 后暫停3S,Y002開(kāi)始運(yùn)行(即洗衣機(jī)反轉(zhuǎn)洗滌15S,T4為反轉(zhuǎn)洗滌15S后暫停3S,再跳到Y(jié)001正轉(zhuǎn)洗滌,以此循環(huán)3次后(即C0為3,Y003導(dǎo)通開(kāi)始排水。5、正轉(zhuǎn)脫水和大循環(huán)程序段 當(dāng)排水時(shí)水位到達(dá)低水位X004感應(yīng),使離合器Y004導(dǎo)通,離合器合上,Y005導(dǎo)通開(kāi)始正轉(zhuǎn)脫水,時(shí)間10S后,脫水結(jié)束,這時(shí)