PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計

...wd......wd...PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計本文介紹了利用三菱FX2N系列PLC對全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制,闡述了控制方案。實現(xiàn)全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制有多種，可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路。近年來隨著科技的飛速開展，單片機、PLC的應用不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術的不斷更新。本文采用日本三菱公司生產的FX2N-48MR型PLC作為核心控制器進展全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計，并且設計出了系統(tǒng)構造圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。同時根據全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制要求和特點,確定PLC的輸入輸出分配,并進展現(xiàn)場調試關鍵字：PLC全自動洗衣機控制系統(tǒng)PLC程序設計目錄1引言22全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定32.1總體控制方案確定32.1.1控制系統(tǒng)的對比32.2.2洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述33全自動洗衣機的基本構造53.1全自動洗衣機的原理和構造53.2洗滌脫水系統(tǒng)73.3排水和進水系統(tǒng)73.4電動機及傳動系統(tǒng)84電氣控制系統(tǒng)94.1控制系統(tǒng)構造94.2控制系統(tǒng)原理94.3檢測電路系統(tǒng)105主要器件的選擇115.1電動機的選擇115.2傳感器的選擇115.3可編程控制器外部設計126軟件設計146.1系統(tǒng)的順序功能圖設計146.2全自動洗衣機的控制要求146.3控制系統(tǒng)順序功能圖156.4控制系統(tǒng)的梯形圖設計166.5程序語句表18設計體會……………187完畢語181引言從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務勞動，在洗衣機出現(xiàn)以前，這項勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是辛苦勞累。1874年，“手洗時代〞受到了前所未有的挑戰(zhàn)——美國人比爾·布萊克斯創(chuàng)造了木制手搖洗衣機。1880年，美國又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機，蒸汽動力開場取代人力。之后，水力洗衣機，內燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。1911年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機，標志著人類家務勞動自動化的開端。1922年，電動洗衣機迎來一種嶄新的洗衣方式——攪拌式。攪拌式洗衣機由美國瑪依塔格公司研制成功。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機出現(xiàn)引領新的開展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動機調速技術的提高，洗衣機實現(xiàn)了較寬范圍的轉速變換與調節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。全自動洗衣機其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉換，整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套筒式構造，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預先設計好的程序不斷發(fā)出指令，驅動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完成。所用的程序控制器可分為電動機驅動式和單片機式。從控制方式的開展階段上分：全自動洗衣機可分為兩大類：第一類電動控制洗衣機，它的程序控制器由電動元件組成。第二類是電腦控制洗衣機，它的程序控制器由微型計算機組成。電動控制全自動洗衣機是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，其產品類型還屬于傳統(tǒng)的機械產品，是自動控制的初級階段。隨著計算機的及微電子技術的開展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。因此，電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺。可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程.可編程序控制器及其有關設備,都應按易于與各種控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴大其功能的原則設計。2全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定2.1總體控制方案確定2.1.1控制系統(tǒng)的對比PLC系統(tǒng)的特點：1〕可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。2〕使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的構造形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅動能力等都可以根據實際控制要求進展選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。3〕編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要表達在它采用了獨特的，多種面向廣闊工程設計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術人員的傳統(tǒng)習慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機控制容易。單片機系統(tǒng)的特點：1〕要求環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應能力較低，可靠性差。2〕編程和PLC相比難以學習，主要是單片機采用匯編語言或者是C語言，這些高級語言和PLC語言相比，難以學習。3〕功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它構造簡單，處理速度快。2.2.2洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述全自動洗衣機采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應工作環(huán)境的能力。在全自動洗衣機中，洗衣機洗滌、脫水程序是由單片機為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復雜，編寫洗滌、脫水程序相對復雜；其次，在設計控制系統(tǒng)硬件時．要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等這樣增加了硬件的復雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運用的PLC能抑制單片機的缺點。它是整體模塊，集中了驅動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示：圖1PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2.2.3PLC的設計步驟

開發(fā)應用PLC的設計任務分為硬件和軟件設計兩局部。硬件設計主要包括:

1〕確定安排PLC的輸入、輸出點;

2〕設計外圍電路,包括主電路;

3〕選購PLC并進展現(xiàn)場安裝接線等內容；軟件設計,大多數(shù)用梯形圖和指令程序,主要包括:

1〕設計控制流程,根據工藝要求先畫出工作循環(huán),如有必要再畫詳細的狀態(tài)流程圖;2〕根據工作循環(huán)圖,畫出虛擬的電路圖———繼電器梯形圖;按梯形圖編寫指令程序表;3系統(tǒng)調試:根據設計要求,對程序進展調試和修改,必要時還可對硬件進展修改,直到滿足要求；在電腦控制的全自動洗衣機中，又存在著兩種不同的控制方式，即程序控制和模糊控制。由于控制方式的不同，兩種洗衣機在構造和原理上都有很大的區(qū)別。程序控制洗衣機以洗衣機生產廠家設定的數(shù)十種操作程序為根基，用戶在使用時可根據洗衣量，布質的輕重以及衣物的臟污程度性質等因素，選擇不同的洗衣程序。程序控制全自動洗衣機的控制按鈕很多，對程序的選擇需要有一定的洗衣經歷。模糊控制洗衣機以其內部設置的各種傳感器為信息采集源，對傳感器傳回的洗衣量，衣物布質，臟污程度以及臟污性質信息進展模糊邏輯推理，從而自動設置相應的洗滌參數(shù)，并對洗衣的全過程進展實時的檢測與控制。模糊控制全自動洗衣機的洗衣按鈕只有很少幾個。從控制類型上來說，模糊控制屬于智能控制，是自動控制的較高形式，代表著自動控制的開展方向。但是，受自動控制水平的限制，目前的模糊控制洗衣機還不能實現(xiàn)全功能上的模糊控制，另外由于使用了各種傳感器和模糊邏輯控制器，使模糊控制洗衣機的成本遠高于程序控制洗衣機。故一般不采用。3全自動洗衣機的基本構造3.1全自動洗衣機的原理和構造全自動洗衣機在構造上大致可分為3中類型，即波輪式，滾筒式和攪拌式。我國的洗衣機在構造上主要有波輪式和滾筒式兩類，產品的類型以波輪式為主，其他類型為輔。首先做一下對比：滾筒式洗衣機具有如下性能：1〕更好的軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松。2〕提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質與污物的化學反響速度，提高洗衣粉中酶的活性，同時有利于溶解汗?jié)n，血漬，降低灰塵，油污的粘附作用，從而可在同樣的洗凈比下大幅度降低洗滌過程對機械力的需求。3〕溫度高有利于污物在水中的擴散。4〕高溫能有效的殺死一些細菌。沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機無論若何的水流，要到達一定的洗凈比，都必須有足夠的機械力，而機械力對衣物是由損傷的，這就決定了波輪式洗衣機的磨損率大大高于滾筒式洗衣機。各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞，增大水流的沖刷力以用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間的摩擦方式相比，水流沖刷對衣物的損傷較小。滾筒式洗衣機有如下特點：1〕磨損低，沒有纏繞，機械傳動局部簡單可靠，壽命長于波輪式洗衣機。2〕自動化程度高，可以自動投放洗衣粉，漂白粉等，為不同質地的棉制品，化纖制品，羊毛制品設計了不同的洗滌程序和洗滌溫度，使洗滌更為科學。設有防皺浸泡功能，可將洗好的衣物浸泡在清水里，到晾曬前再甩干，防止衣物甩干后不能及時取出晾曬而起皺。省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機不需要水位高過衣物，從而可節(jié)約用水，并可減少洗衣粉的投放量。高溫洗滌有一定的滅菌作用。洗滌過程噪聲小，滾筒式洗衣機屬封閉式洗滌，可以有效屏蔽內桶轉動聲和水流聲；而波輪式洗滌的水流聲，脫水內桶轉動聲是不可防止的且剎車裝置和電磁閥動作聲音也很大。由于滾筒式洗衣機的價格大大高于波輪式洗衣機，所以波輪式洗衣機仍然受到普遍歡送。波輪式洗衣機的特點：水流方面?，F(xiàn)在波輪式全自動洗衣機出現(xiàn)了一種新水流的形式。如LG的拳擊棒，松下的雙瀑布，榮事達的網絡水流等都采用了這種水流。程序控制器。新推出的波輪式全自動洗衣機均采用單片機程序控制器，原來的機械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產的各種型號的波輪式全自動洗衣機的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣機中，單片機通過采集水位傳感器，布量傳感器，光傳感器的信號以及電動機的轉速，判斷出衣物的質地，多少，贓物程度，從而自動調整對衣物進展合理的洗滌。不銹鋼內桶。波輪式洗衣機采用了不銹鋼內桶，減小衣物和內桶壁摩擦力，從而減輕衣物的磨損。同心洗。同心洗是直接把電動機軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅動。使洗滌和脫水時洗衣桶振動減小，噪聲降低。變頻波輪式洗衣機可以對不同質地的衣物自動選擇不同的電動機轉速，從而給不同質地的衣物以恰當?shù)南礈鞆姸龋诒ＷC洗得干凈的同時，也最大限度地降低衣物的磨損。同時還可以在脫水甩干時，由慢到快地啟動，使衣物在桶內分布均勻，脫水效果好，同時由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小振動，降低噪聲，但是價格較貴。波輪式全自動洗衣機通常都采用將洗滌〔脫水〕桶套裝在盛水桶內的同軸套桶式構造，雖然它們各自牌號和型號都不同，但其構造都是由洗滌，脫水系統(tǒng)，進，排水系統(tǒng)，電動機和傳動系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)以及支撐機構5大局部組成的。支撐機構主要有箱體，吊桿及控制臺組成，它除了安裝和連接洗衣機的各種零件外，還具有減振及防護，裝飾的作用。如以以下圖：全自動套筒洗衣機內部構造圖。圖2全自動套筒洗衣機內部構造圖3.2洗滌脫水系統(tǒng)它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶，主要用來盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過4根吊桿懸掛在洗衣機箱體上。電動機，離合器，排水閥等部件都裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶，也稱為內桶，它的主要功能是用來盛放衣物，在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動洗衣機中對衣物產生機械作用的主要部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪〔直徑在160mm左右〕的渦卷式水流和大波輪〔直徑在300mm左右〕新水流兩類。3.3排水和進水系統(tǒng)波輪式全自動洗衣機的進排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內的水位進展檢測和控制，洗衣機上都安裝有水位控制器〔水位開關〕。波輪式全自動套桶洗衣機使用最多的水位開關是空氣壓力式開關，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點開關3局部組成，用來監(jiān)視水位的上下。此外電磁閥分進水和排水電磁閥，進水電磁閥是洗衣機上的自動進水開關，它受水位開關動斷觸點的控制。而排水電磁閥是全自動洗衣機上的自動排水裝置，同時還起改變離合器工作狀態(tài)。進水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場的原理，洗衣機電磁閥在進，排水時使用，220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場，電磁線圈吸合。自動翻開香蕉閥門，洗衣機里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場消失，電磁鐵松開，橡膠閥門自動關閉，洗衣機里的水就流不出去了。3.4電動機及傳動系統(tǒng)波輪式全自動套桶洗衣機的電動機及傳動系統(tǒng)主要由電動機和離合器組成，離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機上，這種洗衣機在洗滌或者漂洗時波輪的轉速和脫水時離心桶的轉速一樣，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時波輪的轉速較慢，而脫水時離心桶的轉速較快。電動機同時作為洗滌和脫水時的動力源，普遍采用主，副繞組完全對稱的電容式電動機。由于一般全自動套桶洗衣機的額定洗滌容量較大，因此電動機的功率較大。采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理如以以下圖：圖3采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理圖電動機與固定在離合器下端的大傳動帶盤之間用V帶傳動。經第一級減速后大傳動帶盤得到150r/min的轉速。當洗衣機處于洗滌或漂洗狀態(tài)時，再經離合器內部的行星齒輪減速后，使波輪得到175r/min低轉速。此時，洗滌〔脫水〕桶不動。當洗衣機處于脫水狀態(tài)時，離合器輸出的是未經減速的850r/min的高轉速，驅動脫水桶和波輪作同步高速運轉。對于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機來說，有區(qū)別的僅僅是離合器內部沒有行星齒輪減速機構，因此在洗滌或漂洗時其波輪的轉速與脫水時的轉速時一樣的。4電氣控制系統(tǒng)4.1控制系統(tǒng)構造波輪式全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機型號的不同而不盡一樣，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動機，進水電磁閥，排水電磁閥，水位開關，安全開關及各種功能選擇開關等組成的，控制的基本原理也都一樣。全自動洗衣機能實現(xiàn)洗衣的自動化，整個洗衣過程都是在程序控制器的“指揮〞下進展的。如把離合器比作全自動套桶洗衣機的心臟，則程序控制器就是全自動洗衣機的“大腦〞。如以以下圖以程序控制器為核心的波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。圖4波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(tǒng)的基本原理方框圖4.2控制系統(tǒng)原理程序控制器中存儲著多種程序，一旦通過選擇開關選好某種程序后，程序控制器便按這種程序自動實施對電動機，進水和排水電磁閥的控制。安全開關又稱為蓋開關，在洗衣機運行過程中起安全保護作用，它的功能為：在洗衣機工作時誤開蓋，安全開關便會切斷電動機電源，自動中斷程序；在脫水過程中如桶內衣物擺放不均勻而產生大幅度振動時，安全開關自動中斷脫水過程，啟動蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同，波輪式全自動套桶洗衣機的電氣控制電路可分為電動機驅動式程序控制器和單片機式程序控制器電路。電動機驅動式程序控制器又稱為機械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點，單片機程序控制器具有構造緊湊，操作簡便，功能齊全，運行可靠等優(yōu)點。目前，機械式程序控制器基本上已被淘汰。用PLC〔單片機〕控制的全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)構造如以以下圖：圖5全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)構造圖PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關的PLC的輸入信號控制開關，進水閥，排水閥和電動機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定，而電動機的正反轉狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。4.3檢測電路系統(tǒng)檢測電路主要由各類傳感器組成。在洗衣過程中起決定作用的物理量有衣量、衣質、水位、水溫和渾濁度等,這些物理量都需要有適當?shù)膫鞲衅鱽慝@取信息,并轉換成PLC能接收的電信號。1〕水位傳感器水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強度、洗滌時間等參數(shù)。2〕渾濁度傳感器人工洗衣時可以隨時用眼睛檢查衣物是否洗凈，但在洗滌桶內的衣物不斷地進展翻滾運行，無法直接撿測衣物的洗凈程度。全自動洗衣機通過采用光傳感器檢測洗滌液的透光率，從而間接撿測了洗凈程度。在洗衣機排水管兩側分別安裝紅外發(fā)光管和光電接收管。洗滌前，排水管中充滿清水，光電接收管受光導通，以此時光敏三極管輸出電壓為設定值。洗滌開場后，衣物上的污垢不斷地擴散到洗滌液中，洗滌液逐漸變渾濁，致使透光率降低．相應地，光敏三極管的輸出電壓也隨之下降。經過一段時間后，該輸出電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過程完畢，然岳進漂洗階段。3〕衣質傳感器衣質傳感器又叫布質傳感器，它是為檢測衣物的質地而設置的。根據衣物纖維中棉纖維、化學纖維所占比例的大小，衣物的布質分為“柔軟棉〞、“較硬棉〞、“棉與化纖〞以及“化纖〞四個擋。4〕衣量傳感器衣量傳感器又稱衣物負載傳感器，它是用來檢測洗衣時衣物量多少的。當洗滌桶內注入一定量的清水后將衣物放入桶內，這時讓驅動電機以斷續(xù)通電運轉的方式工作一分鐘左右。利用電機繞組上產生的感應電動勢，經光電隔離及對比整型，產生脈沖信號。這種矩形脈沖數(shù)目與電機慣性轉過的角度成比例。假設衣物多，則電機受到的阻力大，電機慣性轉過的角度就小，相應地，傳感器產生的脈沖就少，這樣就間接地“測量出了衣物量的多少。下一步需要做的就是，根據衣物量來設定水位。衣質傳感器和衣量傳感器是同一個裝置，只是檢測的方法不同。在進展衣質檢測時。首先使洗滌桶內的水位比設定水位低一個擋級，然后仍按照測衣物量的方法讓驅動電機以通斷電的方式工作一段時間。檢測每次斷電期間衣量傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)并求其平均值。用測衣量時得到的脈沖數(shù)減去測衣質時得到的脈沖數(shù)，二者之差即可以判別衣質。假設桶內的衣物棉纖維所占比例大，脈沖數(shù)差就大，假設化學纖維所占比例大脈沖數(shù)差就小。5〕水溫傳感器適當?shù)南匆聹囟扔欣谖酃傅淖兓？梢蕴岣呦礈煨Ч?。水溫傳感器裝在洗滌桶的下部。以熱敏電阻為檢測元件。測定翻開洗衣機開關時的溫度為環(huán)境溫度，注水完畢時的溫度為水溫，將所測溫度信號輸給PLC。5主要器件的選擇5.1電動機的選擇由于家庭提供的電源限制應選單相電容運轉式異步電動機。以3.6公斤全自動洗衣機為例，由于全自動洗衣機的脫水桶直徑較大，這一偏心不能不考慮，所以計算時應以洗滌物可能產生前最大偏心為計算依據。脫水時電機功率比洗滌時要大，在確定電機功率時應以脫水時消耗的功率為依據，也就是說脫水時電機功率就是該洗衣機所確定的電機額定功率。由于在計算時一些因素如電機轉子的轉動慣量等沒考慮，造成一些偏差，所以3.6公斤全自動洗衣機電機額定功率選為180瓦。符合全自動洗衣機的功率范圍120W～250W。應選擇YY104-180型號單相電容運轉式電動機，功率180瓦,額定電壓220V，轉速1350r/min，電流1.7A。5.2傳感器的選擇5.2.1水溫傳感器的選擇水溫檢測可用熱敏電阻或MTS102半導體溫度檢測器。洗衣機水溫一般為4℃～40℃,在該溫度范圍內MTS102線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。5.2.2水位傳感器的選擇對于PLC控制的洗衣機,要求水位的檢測必須是連續(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,將被測物體的變化轉變?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上下通過導管轉換成一個測試內腔氣體變化的壓力,驅動內腔上方的一塊隔膜移動,帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內移動,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。5.2.3渾濁度傳感器的選擇渾濁度傳感器主要采用紅外光電傳感器。由紅外發(fā)射管發(fā)出一定強度的紅外光,紅外接收管在溶液的另一側接收紅外線。紅外線在溶液中透光性的大小就決定接收方產生光電電流的大小,光電流經整形放大和數(shù)據處理后,就可以判斷出水的渾濁程度。5.2.4衣質傳感器的選擇衣質的檢測一般在洗滌之前，且主要用來測定所洗衣物屬于棉類還是化纖類。在一定水位的前提下不同的衣物成分不同,其布阻抗就不同。為了測出衣質,先參加一定的水并讓電機轉動,突然切斷電源,由于慣性作用電時機維持短時間旋轉。此時電機處于發(fā)電機狀態(tài),會產生一定感應電勢并逐漸衰減到零。由于衰減速率與布阻抗有一定的線性關系,通過對定子繞組兩端電熱進展整流和檢測,經光電隔離后形成脈沖,脈沖信號多，則布阻抗小,反之亦然。經過幾次測量就可以判斷出布阻抗,通過推理得出衣質。應選擇電阻傳感器。5.3可編程控制器外部設計5.3.1可編程控制器的選擇根據輸入信號及輸出信號的數(shù)量，經過初略計算，輸人點數(shù)為6點，輸出點數(shù)為6點；輸人、輸出信號都是數(shù)字量。增加20%備用量，以便隨時增加控制功能：輸入點數(shù)為：6×(1+20%)=7.2輸出點數(shù)為：6×(1+20%)=7.2根據I/O點數(shù)，可選松下FP0-C16型可編程控制器，其輸入點8點，輸出點8點，擴展模塊可用點數(shù)為16點。5.3.2可編程控制器I/O口分配輸入啟動高水位傳感器低水位傳感器渾濁度傳感器衣質傳感器停頓PLC輸入X0X1X2X3X4X5輸出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC輸出報警器進水控制閥正轉高速洗滌正轉低速洗滌反轉高速洗滌反轉低速洗滌排水控制閥脫水圖6可編程控制器I/O口分配表5.3.3外圍接線圖圖7可編程控制器外圍接線圖洗衣機要實現(xiàn)衣服的洗滌，漂洗和脫水，就要通過上述動作來實現(xiàn)，而這些動作可以通過PLC控制來實現(xiàn)。同時加上開關和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報警器和欠電壓檢測保護電路等，就可以形成完整的PLC控制系統(tǒng)。通過軟件編程到達對整個洗衣過程進展檢測控制和用戶交互。此外，在少數(shù)全自動洗衣機上，以繼電器作各電氣工作部件驅動電路的電源開關，由PLC控制繼電器觸點開關的通斷，實現(xiàn)洗衣機的程序運轉。6軟件設計6.1系統(tǒng)的順序功能圖設計全自動洗衣機工作原理：全自動洗衣機的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內桶可以旋轉，作脫水(甩水)用。內桶的四周有很多小孔，使內外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電動控制系統(tǒng)，使進水閥翻開，經進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥翻開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進展甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停頓按鈕用來實現(xiàn)手動停頓進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。6.2全自動洗衣機的控制要求1〕PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準備好啟動；2〕啟動時開場進水；3〕水滿(上限位)時停頓進水并開場洗滌正轉；4〕正轉30s后暫停；5〕暫停2s后開場洗滌反轉；6〕反轉30s后暫停；7〕暫停2s后，假設正、反轉未滿5次時，返回從正洗開場的動作；8〕暫停5s后，假設正、反洗滌滿5次時則開場排水；9〕水位下降到低水位時開場脫水井繼續(xù)排水；10〕脫水30s即完成一次從進水到排水的大循環(huán)過程；11〕假設完成2次大循環(huán)，洗完報警3s后自動停機；12〕可以按“停頓〞按鈕實現(xiàn)手動停頓進水、排水、脫水及報警；13〕可以按“排水〞按鈕實現(xiàn)手動排水；6.3控制系統(tǒng)順序功能圖圖9全自動洗衣機控制系統(tǒng)順序功能圖PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。按下啟動按鈕時開場進水，水滿(即水位到達高水位)時停頓進水，2s后開場正轉洗滌。正轉洗滌30s后暫停，暫停2s后開場反轉洗滌。反轉洗滌30s后暫停，暫停2s后，假設正、反洗滌未滿5次，則返回從正轉洗滌開場的動作;假設正、反洗滌滿5次時，則開場排水。排水水位假設下降到低水位時，開場脫水并繼續(xù)排水。脫水30s即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。假設未完成2次大循環(huán)，則返回從進水開場的全部動作，進展下一次大循環(huán);假設完成了2次大循環(huán)，則進展洗完報警。報警3s完畢全部過程，自動停機。假設按下停頓按鈕，可以手動排水和手動脫水。6.4控制系統(tǒng)的梯形圖設計圖10PLC控制系統(tǒng)的梯形圖按下啟動按鈕S1，X0動合觸點閉合，內部輔助繼電器R10得電為“1〞，同時R10動合觸點閉合自鎖;R10動合觸點閉合使輸出繼電器Y1得電為“1〞，進水閥翻開，開場注水。到高水位檢測傳感器，K1閉合，使其動斷觸點X1斷開，進水閥關閉;同時X1動合觸點閉合，計時器T0開場通電計時，2s后T0動合觸點閉合，輸出繼電器Y2得電為“1〞，洗衣機開場正轉洗滌；同時計時器T1得電，30s后T1動斷觸點斷開，Y2斷電，正轉洗滌停頓。同時T1動合觸點閉合，計時器T2得電，2s后T2動合觸點閉合，輸出繼電器Y3得電為“1〞，洗衣機開場反轉洗滌，同時計時器T3得電，30s后T3動合觸點閉合，T4得電，2s后T4動合觸點閉合，計數(shù)器CT100計數(shù)1次;T4動斷觸點斷開，計時器T0、T1、T2、T3、T4失電復位，T4失電后其動斷觸點恢復閉合，T0得電，2s后，Y2得電，開場正轉洗滌，如此循環(huán)5次，計數(shù)器CT100計數(shù)5次后，C100動合觸點閉合，輸出繼電器Y4得電為“1〞，排水閥翻開排水，待排水至低水位檢測開關K2時，輸入繼電器X2動斷觸點斷開，Y4失電為“0〞，停頓排水，同時X2動合觸點閉合，輸出繼電器Y5得電為“1〞，脫水電機運轉，開場脫水，同時計時器T5得電，30s后T5動斷觸點斷開，Y5失電為“0〞，脫水停頓;同時T5動合觸點閉合，計數(shù)器CT101計數(shù)1次。同時T5動合觸點閉合，使高水位進水閥翻開注水，開場第2次大循環(huán)，第2次大循環(huán)完畢后，計數(shù)器CT101動合觸點閉合，輸出繼電器Y0得電為“1〞，報警器報警，同時計時器T6得電，3s后T6動斷觸點斷開，Y0失電為“0〞，報警停頓，自動洗衣過程完成。其中S2為手動排水按鈕，S3為手動脫水按鈕，S4為手動停頓按鈕。6.5程序語句表圖11程序語句表畢業(yè)設計體會經過一個多月的努力我的畢業(yè)設計終于完成了,但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設計的整個過程，頗有心得，其中有苦也有甜，艱辛同時又充滿樂趣,不過樂趣盡在其中！通過本次畢業(yè)設計，沒有承受任務以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。這次畢業(yè)設計要求設計一個全自動洗衣機控制，自行設計這對我將來踏上工作崗位是非常有幫助的。盡管上一屆的同學已經完成的非常出色，但是我仍然希望通過自己的努力完成設計并希望有所突破。這也是我對自己的考驗。于是本次設計過程中我完全按照軟件設計步驟的要求來進展，從課題分析開場，再進展總體設計、詳細設計,最后到系統(tǒng)實現(xiàn)。每一步都讓我將理論學習的知識應用到實踐中去。也使我掌握了一整套標準的設計操作流程。在課題分析階段，由于本次是設計一個PLC控制系統(tǒng)，所以對其中的PLC的工作分析尤為重要。對指導教師提供的資料必須要吃透。這是關鍵，從查閱資料、提出問題，到慢慢一一解決問題，教師給了我很大的幫助。在總體設計階段，由于課題分析做的對比全面，很快就對系統(tǒng)的功能，控制機制有了充分的認識，形成了裝備流水線的控制詳細設計階段，首先考慮各電路模塊的主要功能及軟件的設計，分別進展安裝調試。其次，將寫好的程序進展上機調試，這時就遇到了非常大的困難，煩瑣的接口采集數(shù)據,分析數(shù)據,檢測，調用，很容易出錯。最后，系統(tǒng)運行環(huán)節(jié)。對已完成的程序和硬件系統(tǒng)相結合。調試時，由于控制邏輯上出現(xiàn)了一點問題，使得硬件和軟件不能完全統(tǒng)一。當時我心里是非常焦急的，