全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、WORD13/15WORD摘要全自動(dòng)洗衣機(jī)是通過 HYPERLINK :/baike.so /doc/769023.html t :/baike.so /doc/_blank 水位開關(guān)與電磁 HYPERLINK :/baike.so /doc/5047547.html t :/baike.so /doc/_blank 進(jìn)水閥配合來控制進(jìn)水、排水以與電機(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。本次課程設(shè)計(jì)，主要是選擇和修改關(guān)于控制方式的方案，包括器件的選擇、方案的論證還有實(shí)地監(jiān)測(cè)的效果。這樣才能實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的用途，人們可以輕松使用它。本文對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)做了簡(jiǎn)單說明，并且通過使用

2、PLC控制器對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌過程進(jìn)行了控制與模擬。通過本次課程設(shè)計(jì)，了解并掌握全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)原理，加強(qiáng)對(duì)可編程控制器的認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 PLC控制 模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc23220 目錄 PAGEREF _Toc23220 1 HYPERLINK l _Toc1201 1 引言 PAGEREF _Toc1201 2 HYPERLINK l _Toc7918 1.1背景意義 PAGEREF _Toc7918 2 HYPERLINK l _Toc16453 1.2 洗衣機(jī)發(fā)展歷史 PAGEREF _Toc16453 2 HY

3、PERLINK l _Toc8715 1.3課題研究的目的與意義 PAGEREF _Toc8715 2 HYPERLINK l _Toc10634 1.4 課程設(shè)計(jì)的主要容 PAGEREF _Toc10634 3 HYPERLINK l _Toc20997 2 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定 PAGEREF _Toc20997 3 HYPERLINK l _Toc2908 2.1控制系統(tǒng)的特點(diǎn) PAGEREF _Toc2908 3 HYPERLINK l _Toc14320 2.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc14320 4 HYPERLINK l _Toc

4、5529 2.3 PLC的設(shè)計(jì)步驟 PAGEREF _Toc5529 4 HYPERLINK l _Toc19171 3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc19171 5 HYPERLINK l _Toc5858 3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造 PAGEREF _Toc5858 5 HYPERLINK l _Toc11068 3.2 洗滌脫水系統(tǒng) PAGEREF _Toc11068 5 HYPERLINK l _Toc4447 3.3 排水和進(jìn)水系統(tǒng) PAGEREF _Toc4447 6 HYPERLINK l _Toc4308 3.4電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng) PAGEREF _Toc

5、4308 6 HYPERLINK l _Toc27271 4 電氣控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc27271 6 HYPERLINK l _Toc19498 4.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc19498 6 HYPERLINK l _Toc13884 4.2 控制系統(tǒng)原理 PAGEREF _Toc13884 7 HYPERLINK l _Toc31115 5 主要器件的選擇 PAGEREF _Toc31115 7 HYPERLINK l _Toc24508 5.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc24508 7 HYPERLINK l _Toc16059 5.2 可編程控制

6、器的選擇 PAGEREF _Toc16059 7 HYPERLINK l _Toc18236 6 軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc18236 8 HYPERLINK l _Toc28335 6.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc28335 8 HYPERLINK l _Toc24866 6.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求 PAGEREF _Toc24866 8 HYPERLINK l _Toc3160 6.3 控制系統(tǒng)順序功能圖 PAGEREF _Toc3160 9 HYPERLINK l _Toc3124 6.4系統(tǒng)資源分布 PAGEREF _Toc3124 9 HYPERLI

7、NK l _Toc11414 7 總結(jié) PAGEREF _Toc11414 10 HYPERLINK l _Toc15938 參 考 文 獻(xiàn) PAGEREF _Toc15938 11 HYPERLINK l _Toc30905 附錄一 HYPERLINK l _Toc25358 附錄二 HYPERLINK l _Toc24144 附錄三1 引言1.1背景意義洗衣機(jī)的發(fā)明和使用使得人們能從繁重的家務(wù)活動(dòng)中解放出來，既省時(shí)又省力，由傳統(tǒng)的普通洗衣機(jī)進(jìn)一步發(fā)展成如今的全自動(dòng)洗衣機(jī)，同時(shí)，洗衣機(jī)的洗滌方式也變得多種多樣?？删幊炭刂破鱌LC的出現(xiàn)使得洗衣機(jī)擺脫了傳統(tǒng)的人工操作，能自動(dòng)完成洗滌、漂洗、脫水

8、的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制。1.2 洗衣機(jī)發(fā)展歷史從古代到現(xiàn)今現(xiàn)代化社會(huì)，洗衣服一直是困擾無數(shù)人的難題，傳統(tǒng)的手洗不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且效率不高，人們不得不把時(shí)間浪費(fèi)在洗衣服上，雖然先人前輩想出無數(shù)辦法改進(jìn)洗衣過程，然而收效甚微。不論是沖刷還是手搓這些耗費(fèi)體力的勞動(dòng)往往帶給人們的是辛苦和疲憊。因此在洗衣機(jī)問世以前，這項(xiàng)勞動(dòng)一直得不到很好地改善。全自動(dòng)洗衣機(jī)它不需要人們來操作漂洗、脫水和洗滌這三個(gè)過程，能夠自動(dòng)完成，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)切換。閥門用來控制其進(jìn)水、排水過程，其中所用的程控器可分為兩類。第一類：程控器由電動(dòng)原件組成的電動(dòng)控制洗衣機(jī).第二類：程控器由微型計(jì)算機(jī)組成的電腦控制洗衣機(jī)。由于隨著微電子科學(xué)的研

9、究深入和計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，硬件化正逐步成為現(xiàn)代化自動(dòng)控制系統(tǒng)的目標(biāo)。波輪式洗衣機(jī)由于采用了不銹鋼的筒，這樣衣物在漂洗的過程中能減少磨損。由于它是同心洗，它的主軸和電動(dòng)機(jī)軸是安裝在一起的，使得振動(dòng)減小，噪聲降低。1.3課題研究的目的與意義本次設(shè)計(jì)要求洗衣機(jī)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過程的轉(zhuǎn)換，自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)硬件軟化，控制方法簡(jiǎn)單、能可靠穩(wěn)定運(yùn)行、便于維護(hù)。使用PLC有許多好處：（1）能夠抵抗較強(qiáng)信號(hào)干擾，使用讓人信服；方便人們使用，控制方式靈活；PLC的編程語言是梯形圖語言，它比較容易學(xué)會(huì)，使用起來也很方便，而且它是直接控制過程的。不需要用戶具有很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)能力，只要用戶具備一定的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識(shí)即可。深受廣

10、大技術(shù)人員歡迎。PLC作為通用可編程控制器，是面向各大生產(chǎn)廠家以與企業(yè)的工控設(shè)備；便于維修，工作量小；很輕便，消耗的功率低。1.4課程設(shè)計(jì)的主要容本次設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)出穩(wěn)定性高、操作便利的的全自動(dòng)洗衣機(jī)電氣控制系統(tǒng)方案，因此本系統(tǒng)采用可編程控制器PLC控制。研究的具體容包括：1）設(shè)計(jì)與繪制電氣原理圖（主電路和控制電路）或PLC外部接線圖、梯形圖和主電路圖，選擇電器元件（接觸器、熔斷器、熱繼電器要有計(jì)算過程），制訂元件目錄表；2）繪制電氣布置圖；3）繪制電氣接線圖；4）編制設(shè)計(jì)說明書與設(shè)計(jì)小結(jié)；5）列出設(shè)計(jì)參考資料目錄，不少于5個(gè)。2 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定2.1控制系統(tǒng)的特點(diǎn)PLC系

11、統(tǒng)的特點(diǎn)：1）抗干擾能力強(qiáng)，作為一種通用的可編程邏輯控制器，它能夠應(yīng)用與工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域并且能夠在各種不同的復(fù)雜的工作環(huán)境中實(shí)現(xiàn)正常工作。2）使用便利，可以根據(jù)需要改變。3）采用梯形圖語言進(jìn)行編程，容易掌握，面向廣大用戶。4）易于安裝、調(diào)試、維修。5)網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，采用微電子設(shè)計(jì)，體積小，重量輕。2.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)概述采用可編程控制器PLC的全自動(dòng)洗衣電氣控制系統(tǒng)機(jī)采用PLC控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，滿足客戶多種需求，而且省時(shí)節(jié)力、可靠性高。用單片機(jī)作為全自動(dòng)洗衣機(jī)電氣控制系統(tǒng)的中心來控制洗衣機(jī)進(jìn)水、漂洗、排水、脫水四個(gè)程序。但是，相比較于PLC，單片機(jī)的控制語言和指令

12、程序比較繁瑣復(fù)雜，不太容易被掌握。而且，我們?cè)谠O(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)電氣控制系統(tǒng)時(shí)，必須要考慮到各種保護(hù)電路的裝置，例如過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過載保護(hù)等。這樣一來，毫無疑問，增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，并且成本相對(duì)較高。如果，洗衣機(jī)發(fā)生故障，那么可見這將大大增加維修調(diào)試的難度和費(fèi)用。但是，如果利用PLC就能克服這些困難。因?yàn)槟K化的設(shè)計(jì)使得PLC應(yīng)用靈活、使用方便；易于安裝、調(diào)試、維修。采用梯形圖語言進(jìn)行編程，容易掌握，面向廣大用戶。2.3 PLC的設(shè)計(jì)步驟一般PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟有以下幾個(gè)流程：控制要求分析確定輸入/輸出設(shè)備選擇合適的PLCI/O點(diǎn)數(shù)分配PLC程序設(shè)計(jì)模擬調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試整理技術(shù)文件

13、由于這兩種控制方式在在各自的結(jié)構(gòu)組成和控制原理的不同導(dǎo)致它們存在很大的區(qū)別。所謂程序控制洗衣機(jī)就是用戶在使用它時(shí)可以通過要漂洗的衣物的量，衣物布質(zhì)的好壞和衣服的污垢的多少來選擇不同的程序洗衣服。它的操作程序是由生產(chǎn)廠家設(shè)定的。從而達(dá)到隨時(shí)隨地監(jiān)控衣物漂洗情況以與全自動(dòng)洗衣機(jī)工作情況。因此，這種控制方式是智能全自動(dòng)化控制，代表著目前自動(dòng)控制的發(fā)展方向。但是由于這種洗衣機(jī)部存在這大量的傳感器以與各種控制器，所以他在制造成本上相對(duì)比較高。3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造現(xiàn)在主要有三種類型的洗衣機(jī)。由于三種類型的洗衣機(jī)部構(gòu)造和原理不同，它們的優(yōu)缺點(diǎn)大不一樣。首先，波輪式洗衣機(jī)

14、。波輪式洗衣機(jī)它的筒是不銹鋼造的，在它的底部有一個(gè)渦輪，而且洗衣機(jī)的主軸和電動(dòng)機(jī)主軸是連在一起的。這樣，在漂洗衣服時(shí)，渦輪能夠帶動(dòng)水流旋轉(zhuǎn)，和洗衣機(jī)部不停接觸搓洗，使得衣服得到洗滌。優(yōu)點(diǎn)：洗滌衣物時(shí)，振動(dòng)噪聲很低，能夠在很大程度上減輕衣物的磨損并能把衣物洗滌干凈。攪拌式洗衣機(jī)：它在漂洗衣物時(shí)，讓攪拌器旋轉(zhuǎn)使得流水不停滾動(dòng)，這樣衣服也就隨著一起不斷滾動(dòng)，衣物之間摩擦去掉污垢。優(yōu)點(diǎn)：洗凈度高，衣物不會(huì)纏繞。缺點(diǎn)：衣物的損害大，部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不便。滾筒式洗衣機(jī)：這種洗衣機(jī)部安裝一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的筒，這樣在工作時(shí)電動(dòng)機(jī)將筒帶動(dòng)使得衣物到一定高度時(shí)釋放，達(dá)到摩擦去污的功能。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)衣服損害小，利用高溫洗滌還

15、有一定的滅菌作用。缺點(diǎn)：漂洗時(shí)間過長(zhǎng)，部結(jié)構(gòu)比較繁瑣。3.2 洗滌脫水系統(tǒng)1）盛水桶：它是用來存放清水和洗滌精的器件，它是由塑料注塑成型的，固定在洗衣機(jī)底部的。盛水桶底端的圓孔與離合器水封配合能夠有效防止洗衣機(jī)漏水。在桶的底端設(shè)置有排水口，通過排水閥排去污水。桶壁上香柚小孔，這樣可以在水或者肥皂泡過量時(shí)排出去。它的下端開有導(dǎo)氣口利用軟管和洗衣機(jī)水位控制開關(guān)相連接，以此來控制水位的高低。2)洗滌脫水桶：洗滌脫水桶也叫做離心桶。它的壁上設(shè)計(jì)有許多凹槽和凸起來的梗，這樣在洗滌衣物時(shí)能起到手搓摩擦的功能。在脫水桶的凹槽設(shè)計(jì)有許多小孔，這樣可以使得洗衣機(jī)的水從這些小孔排除達(dá)到脫水的目的。脫水桶的壁上還鑲

16、嵌有回水管，它與波輪互相作用，漂洗時(shí)，洗滌精被波輪旋轉(zhuǎn)泵出，從回水管上端流出，于是經(jīng)過反反復(fù)復(fù)的的來回，裝有平衡圈的脫水桶就能實(shí)現(xiàn)脫水的功能，還可以減少振動(dòng)噪聲。3.3 排水和進(jìn)水系統(tǒng)全自動(dòng)洗衣機(jī)的給排水系統(tǒng)通過閥門和各種水位開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水位不停地檢查，然后反饋回?cái)?shù)據(jù)。閥門分為進(jìn)水閥和出水閥進(jìn)水閥能夠控制洗衣機(jī)的進(jìn)水開關(guān)，而排水電磁閥控制洗衣機(jī)的排水開關(guān)。通電時(shí)，閥門打開，洗衣機(jī)向外排水：斷電時(shí)，閥門關(guān)閉，使得水流不出去。3.4電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)一般情況下，離合器使洗衣機(jī)在工作時(shí)轉(zhuǎn)速一樣。但是對(duì)于大波輪洗衣機(jī)一般利用減速離合器，波輪的轉(zhuǎn)速在漂洗工作時(shí)較慢，在脫水時(shí)較快。一般來說，電動(dòng)機(jī)的功率較

17、大以滿足洗滌容量。電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)帶連接。當(dāng)洗衣機(jī)漂洗衣物時(shí)，經(jīng)過部的行星齒輪減速，得到低轉(zhuǎn)速。此時(shí)，脫水桶靜止。脫水時(shí)，脫水桶和波輪通過離合器輸出的高轉(zhuǎn)速來運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣使得洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)得到改善。4 電氣控制系統(tǒng)4.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖然因?yàn)橄匆聶C(jī)的型號(hào)差異使得他們的控制系統(tǒng)不大一樣，但是洗衣機(jī)的電氣控制系統(tǒng)都要有電動(dòng)機(jī)、程控器、閥門以與各種傳感器和開關(guān)等部件，而且它們的原理都是一樣的。程控器是全自動(dòng)洗衣機(jī)的的核心，洗衣機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化就是因?yàn)槌炭仄鞯目刂谱饔谩?.2 控制系統(tǒng)原理全自動(dòng)洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)、閥門、開關(guān)和傳感器都是用程序控制器來控制運(yùn)行的，一般來說，用戶通過開關(guān)選擇程序后，程控

18、器就會(huì)指揮洗衣機(jī)各個(gè)部件來完成工作。一般全自動(dòng)洗衣機(jī)部都安裝有安全開關(guān)，它能實(shí)時(shí)保護(hù)洗衣機(jī)的運(yùn)行過程，避免因誤操作造成的損失和傷害。前者它的程序組成量大，因此可靠性高，而且能穩(wěn)定工作，不受干擾。PLC在整個(gè)控制系統(tǒng)中起著舉足若輕的作用。水位信號(hào)通過PLC控制閥門和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。通過整個(gè)原理圖我們可以看到PLC在整個(gè)控制系統(tǒng)中的起著實(shí)時(shí)監(jiān)控、發(fā)送指令、通過反饋系統(tǒng)返回的數(shù)據(jù)信息再經(jīng)過PLC進(jìn)行分析處理然后下達(dá)給各個(gè)指令機(jī)構(gòu)執(zhí)行。由此我們可以看到，利用可編程控制器PLC我們就能實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的全自動(dòng)化，作為控制系統(tǒng)的核心，與各個(gè)指令執(zhí)行模塊組成了全自動(dòng)洗衣機(jī)的電氣控制系統(tǒng)。5 主要器件的選擇5.1 電動(dòng)

19、機(jī)的選擇一般來說，家庭用的全自動(dòng)洗衣機(jī)大多數(shù)是單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@是受到家庭電源的限制?？紤]到全自動(dòng)洗衣的偏心率，一般洗衣機(jī)的脫水桶直徑，而且必須以最大的偏心數(shù)據(jù)來計(jì)算漂洗的衣物。由于電動(dòng)機(jī)在脫水時(shí)比在漂洗時(shí)功率消耗較大，所以必須要用脫水時(shí)的功率來設(shè)置電動(dòng)機(jī)功率。5.2 可編程控制器的選擇本次課程設(shè)計(jì)是全自動(dòng)洗衣機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我選用的是西門子公司的S7-200PLC。它能可靠完成用戶需要的功能，穩(wěn)定性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)。它的編程語言對(duì)于廣大用戶比較簡(jiǎn)單，易于掌握和聯(lián)機(jī)調(diào)試，而且它能適應(yīng)各種復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。目前，PLC正朝著體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低的方向發(fā)展。PLC

20、是整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的“靈魂”，由它來控制驅(qū)動(dòng)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成用戶指定的目標(biāo)程序。閥門、傳感器、開關(guān)和電動(dòng)機(jī)組成了PLC控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控洗衣機(jī)工作狀態(tài)，并能與時(shí)反饋信息調(diào)整程序以達(dá)到自動(dòng)化的目的。根據(jù)實(shí)時(shí)反饋的數(shù)據(jù)，經(jīng)過PLC進(jìn)行處理分析，形成新的指令下達(dá)給各個(gè)功能模塊，完成用戶所需要的功能。6 軟件設(shè)計(jì)6.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì)水流在渦輪的作用下，帶動(dòng)衣物高速旋轉(zhuǎn)與桶壁發(fā)生摩擦，反反復(fù)復(fù)，不斷摔打沖刷，就像手洗一樣洗凈污垢。而且由于水流和衣服存在運(yùn)動(dòng)差，這樣就會(huì)使它們發(fā)生相對(duì)摩擦，也能洗掉污垢。同時(shí)，由于在洗衣機(jī)的筒壁上有許多凸槽，這就加大了衣服與桶壁的摩擦，使衣物能洗得更干凈

21、。6.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求1）選擇合適的水位開關(guān)，按下“啟動(dòng)”按鈕；2）洗衣機(jī)進(jìn)水；3）水滿時(shí)停止進(jìn)水，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；4）正轉(zhuǎn)30s暫停；5）暫停2s開始反轉(zhuǎn)；6）反轉(zhuǎn)30s暫停；7）暫停2s后，沒有達(dá)到五次的話返回；8）排水；9）當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)開始脫水；10）脫水30s說明完成了一次大循環(huán)；11）當(dāng)2次大循環(huán)結(jié)束，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)；12）可按“停止”按鈕達(dá)到手動(dòng)停止；13）可按“排水”按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；6.3 控制系統(tǒng)順序功能圖用戶在使用全自動(dòng)洗衣機(jī)的時(shí)候，打開啟動(dòng)按鈕，洗衣機(jī)開始進(jìn)水直到洗衣機(jī)的液位達(dá)到設(shè)定值就停止。暫停2秒洗衣機(jī)就開始漂洗衣服，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)波輪先是正轉(zhuǎn)30秒然后停止，暫停兩秒后洗衣機(jī)再反轉(zhuǎn)30秒。這樣連續(xù)5次。經(jīng)過5次洗衣正反轉(zhuǎn)后，衣服洗好后，洗衣機(jī)開始自動(dòng)排水。直到洗衣機(jī)將桶污水全部排空后，這時(shí)，洗衣機(jī)開始自動(dòng)進(jìn)行脫水。經(jīng)過整個(gè)流程運(yùn)行后，全自動(dòng)洗衣機(jī)就能實(shí)現(xiàn)用戶所需要的功能，能夠達(dá)到自動(dòng)化的目的，節(jié)省人力物力。6.4系統(tǒng)資源分布數(shù)字量輸入部分我設(shè)計(jì)了11個(gè)開關(guān)按鈕，它們能夠?qū)崿F(xiàn)用戶所需要的各種功能，