全自动洗衣机讲解
可编程序控制器课程设计 题目： 全自动洗衣机的控制 院 系： 机械工程学院 专业班级： 机械1022 学生姓名： 卞郡 学 号： 1030116222 指导教师： 蒋全胜 苏州科技学院机械工程学院2013年11月 目 录目 录I第一章 课程设计任务2第二章 总体方案分析42.1 分析控制要求42.2 选择PLC型号42.3 分配I/O点6第三章 PLC控制系统设计83.1 输入/输出电路设计(参照P125页图4-13)83.2 控制程序设计83.2.1 梯形图设计83.2.2 指令表123.3 控制程序分析15第四章 课程设计小结16参 考 文 献1716第一章 课程设计任务洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断，从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小孔流入洗衣桶内。由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。水位开关实际上是一个压力开关。气室的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片受压而胀起，推动顶杆运动而使触点改变，从而实现自动通断。智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。当洗衣桶内衣物的多少和质地不同，而注入水使其达到相同的水位时，其总重量是不同的。利用这一点，通过对洗衣电动机低速转动后的惯性测量，可以判断衣质和衣量。方法是：在洗衣桶内注入一定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转动。此时，电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获得一矩形脉冲系列。通过分析脉冲个数和脉冲宽度。就能得到衣质衣量情况。 衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。 脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。第二章 总体方案分析2.1分析控制要求 PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（1） 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。（2）2秒后开始洗涤。（3）洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。（4） 如此循环3次后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。（5） 若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。（6）报警10秒结束全部过程，自动停机。（7） 此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。2.2选择PLC型号2.2.1 控制功能1.逻辑控制功能逻辑控制功能是PLC最基本功能之一,是PLC最基本的应用领域，可取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。2.定时控制功能定时控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器线路中的时间继电器。定时器的设定值(定时时间)可以在编程时设定，也可以在运动过程中根据需要进行修改，使用方便灵活。同时PLC还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确实时控制。 3.计数控制功能计数控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC为用户提供许多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号(计数值到)，利用该状态信号实现对某个操作的计数控制。 计数器的设定值可以在编程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改。2.2.2 I/O模块及点数输入/输出接口通常也称I / O 单元或I / O 模块，是PLC与工业生产现场之间的连接通道。PLC输入接口-用户设备需输入PLC的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量(要通过模数变换进入机内)等，通过输入接口电路将这些信号转换成中央处理单元能够接收和处理的信号，用这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据。PLC输出接口-路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执行元件。I / O 接口的作用：电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信号是标准电平信号。I / O 接口的类型：开关量输入/输出接口模拟量输入/输出接口输入/输出（I/O）点数：PLC的I/O点数是指PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数的总和。本次设计的全自动洗衣机需要8个输入点，11个输出点。2.2.3 PLC输出类型选择PLC的输出类型有继电器和晶体管两种类型，两者的工作参数差别较大，1继电器和晶体管输出工作原理继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中。电磁式继电器是一种机电元件，通过机械动作来实现触点的通断，是有触点元件。晶体管是一种电子元件，它是通过基极电流来控制集电极与发射极的导通。它是无触点元件。 2继电器与晶体管输出的主要差别 由于继电器与晶体管工作原理的不同，导致了两者的工作参数存在了较大的差异。（1）驱动负载不同 继电器型可接交流220V或直流24V负载，没有极性要求；晶体管型只能接直流24V负载，有极性要求。继电器的负载电流比较大可以达到2A，晶体管负载电流为0.2-0.3A。同时与负载类型有关。（2）响应时间不同继电器响应时间比较慢（约10ms-20ms），晶体管响应时间比较快，约0.2ms-0.5ms，Y0、Y1甚至可以达到10 us。（3）使用寿命不同继电器由于是机械元件受到动作次数的寿命限制，且与负载容量有关，随着负载容量的增加，触点寿命几乎按级数减少。晶体管是电子原件只有老化，没有使用寿命限制。3继电器与晶体管输出选型原则继电器型输出驱动电流大，响应慢，有机械寿命，适用于驱动中间继电器、接触器的线圈、指示灯等动作频率不高的场合。晶体管输出驱动电流小，频率高，寿命长，适用于控制伺服控制器、固态继电器等要求频率高、寿命长的应用场合。在高频应用场合，如果同时需要驱动大负载，可以加其他设备（如中间继电器，固态继电器等）方式驱动。综上所述：全自动洗衣机控制采用三菱公司的FX2N系列整体式PLC。根据设计要求，故选择PLC的型号为FX2N-32MR001，如图2所示。2.3分配I/O点类别元件端子符号功能作用输入SB0X0启动按钮SB1X1停止按钮SB2X2排水按钮SB3X3高水位开关SB4X4低水位开关SB5X5调节水位开关SB6X6中水位开关SB7X7少水位开关输出KM6、LED1Y0进水口KM1Y1洗涤正转KM2Y2洗涤反转KM7、LED2Y3排水口KM8、LED3Y4内同离合器KM1Y5内筒正转BELLY6报警LED4Y7启动指示灯KM3、LED5Y10高水位传感器开关KM4、LED6Y11中水位传感器开关KM5、LED7Y12低水位传感器开关第三章 PLC控制系统设计3.1输入/输出电路设计3.2控制程序设计3.2.1梯形图设计3.2.2指令表3.3控制程序分析 1、调节水位程序段启动洗衣机时第一步是调节水位，该洗衣机有三个水位，分别为“少”、“中”、“高”，本程序段将水位默认设为中水位，可以通过按按钮X005来调节水位，顺序为：Y010、Y011、Y012（即：中、高、少），依次循环。2、启动、手动停止、手动排水程序段X000表示启动洗衣机，Y007是启动运行指示灯，Y000是进水电磁阀。但按下按钮X000后，Y007和Y000通电，运行指示灯亮起，进水电磁阀开启进水。按下按钮X001起到手动停止运行功能。按下按钮X002起到手动排水功能。3、到达指定水位开始运行程序段X003、X007、X006分别为指定高度水位的传感器输入信号，T0为当水位到达指定水位是暂停2S时间。4、小循环洗衣程序段暂停2S之后，Y001开始运行（即洗衣机正转洗涤）15S，T2为正转洗涤15S后暂停3S，Y002开始运行（即洗衣机反转洗涤）15S，T4为反转洗涤15S后暂停3S，再跳到Y001正转洗涤，以此循环3次后（即C0为3），Y003导通开始排水。5、正转脱水和大循环程序段当排水时水位到达低水位X004感应，使离合器Y004导通，离合器合上，Y005导通开始正转脱水，时间10S后，脱水结束，这时T5为10S，复位C0、Y000到Y005，指令跳到“启动、手动停止、手动排水程序段”开始新的洗涤，直到C1为3时，大循环3次结束。6、洗涤结束报警程序段Y006为报警T6为10S报警时间，10S报警结束后，复位C1、Y007，整个洗涤过程结束。第4章 课程设计小结经过两周的奋战我
