PLC全自动洗衣机的设计(2).pdf

1 郑州电力职业技术学院PLC课程设计题目: 全自动洗衣机的控制院系名称：电力工程系专业班级： 09建筑电气学生姓名：杨晓飞学号： 09401060151指导教师：李栓婷设计地点：实验楼 401 设计时间： 2011-9-25至 2011-9-30 成绩: 2 目录一引言 -------------------------------------------------------------3 二全自动洗衣机的工作原理----------------------------------4 三PLC I/O 口分配 ----------------------------------------------5 四全自动洗衣机的控制要求----------------------------------6 五控制系统顺序功能图----------------------------------------7 六控制系统的梯形图设计及调试----------------------------8 七结束语 ----------------------------------------------------------10 3 一引言随着社会的不断发展， 滚筒式洗衣机已不能满足人们的需求，进而全自动洗衣机已经越来越普遍的应用在人们生活当中，其控制方式也是春兰秋菊各有所长。

PLC(Programmable Logic Controller), 是电力网络路由器，简称电力猫（ZINWELL 兆赫电力猫）是利用传输电流的电力线作为通信载体，将一个电表回路下的任何一个电源插座转换为网络接口，即插即用， 无须另外布线， 就可以和 Internet互联， 并接入 Internet网 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同本文是基于三菱 FX1N系列可编程控制器的全自动洗衣机梯形图控制系列的设计，三菱 FX1N系列可编程控制器具有结构灵活，传输质量高、速度快、宽带稳定，范围广，成本低，适用面广等特点，具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC 其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点本文选用三菱 FX1N-40MR 为核心部件， 着重进行硬件接口设计， 利用梯形图和语句表进行编程，实现了全自动洗衣机的控制系统的自动化关键词：PLC ；步进梯形图；顺序控制4 二全自动洗衣机的工作原理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2 受压而胀起，推动顶杆3 运动而使触点4 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5 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，自动停止脱水运转三 PLC I/O 口分配软件设计主要是指编写工艺流程图，即将整个流程分解为若干步， 确定每步的控制要求及转换条件，配合定时、计数、分支、跳转及某些特殊功能指令即可完成梯形图的设计1. I/O地址分配一览表: I/O 地址信号名称功能说明X000 启动按钮开启洗衣机运行X001 停止按钮关闭洗衣机运行Y000 进水阀进水Y001 高水位洗涤预备Y002 电动机正转线圈正转Y003 电动机反转线圈反转Y004 排水排水Y005 低水位脱水预备Y006 脱水离合器脱水Y007 报警报警2. 输入/ 输出的点数PLC点数可以衡量 PLC规模大小准确统计被控对象的输入信号和输出信号总点数并考虑今后系统的调试和扩充，在实际统计I/O 点数基础上，一般应加上10%-20% 的备用点数6 四全自动洗衣机的控制要求1.控制方案：在工业控制领域， 许多的控制过程都可用顺序控制的方式来实现，使用步进指令实现顺序控制既方便又便于阅读修改，所以在全自动洗衣机的梯形图控制中，采用步进顺序编制。

2. 控制要求：波轮式全自动洗衣机的洗衣桶和脱水桶是以同一中心安装的外桶固定，作为盛水用，内桶可以旋转，作为脱水（甩干）用内桶的四周有许多小孔，使内、外桶的水流相通洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀控制进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开将水由外桶排到机外洗涤和脱水由同一电机拖动， 通过电磁离合器来控制， 使动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）水位高低分别由高低水位开关进行检测启动按钮用来启动洗衣机工作1）. 启动时，首先进水，到高水位时（即进水10s 后）停止进水；2）. 停止 2s，停止 2s 后开始洗涤；3）. 洗涤时，正转 30s，暂停 2s；然后反转 30s, 暂停 2s；4）. 开始排水，到低水位时（即排水10s 后）停止排水，5). 停止 2s，停止 2s 后开始脱水；6). 脱水 30s，报警；7). 按下停止按钮实现洗衣机全自动过程7 水位选择开始启动进水正转 30s是否已洗涤5次到达预设水位暂停 2s暂停 2s反转 30s暂停 2s排水到达水位排水、脱水30s是否反复洗涤3次报警 10s停机是否是否是否手动排水手动排水手动脱水是否五控制系统顺序功能图8 六 控制系统梯形图设计及系统调试6.1 梯形图设计9 6.2 中间变量的记录程序中共用到 8 个计时器， T0 为进水 10s时间计时器 , T1 为关闭进水时暂停 2s 计时器， T2 为正转 30s计时器， T3 为正转 30 后暂停 2s 计时器， T4 为反转 30s计时器， T5 反转后暂停 2s计时器， T6 为排水 10s至低水位时间计时器，T7 为低水位暂停 2s时间计时器， T8 为脱水 30s计时器，程序运行时， PLC 由 STOP状态变为 RUN 状态，并且系统控制进水阀开始进水，开始进水，同时 T0 计时器开始计时， 10s后进水完毕， 计时器 T1 开始计时，从 0 递增到 20，之后正转计时器 T2 开始计时，由 0 递增到 300。

正转 30s后，T3 计时器工作， 从 0 到 20，暂停 2s接着反转计时器 T4 工作，也是从 0 到 300，之后 T5 计时器启动，从 0 到 20 变化T5 计时完毕，开始排水 T6 计时器开始计时，排水至低水位后，从0 到 100 变化， T6 计时完毕， T7 计时器开始计时，从 0 到 20，然后 T8 计时器开始计时，从0 到 300，开始脱水 30s脱水完毕，报警按下停止按钮，停止运行6.3 系统调试连接好 PLC，打开软件，选定合适的通信端口首先用软件远程使PLC 停止工作， RUN 灯熄灭然后把编好的程序写入PLC，再用软件启动PLC，发现PLC 的 RUN 指示灯亮，程序运行时，按下启动按钮X0，控制进水阀开始进水同时 T0 计时器开始计时，进水10s相当于已达到高水位，关闭进水，同时启动T1 计时器暂停 2s计时完毕， T1 常开点闭合，洗衣机开始正转，并开启T2 计时器计时 30s计时完毕，T2 常开点闭合，开启暂停 2s的 T3 计时器计时完毕，T3 常开点闭合，控制电动机反转，同时开启T4 计时器计时 30s计时完毕， T4常开点闭合，开启暂停2s 计时器 T5。

计时到时，开始排水 .，T6 开始计时，当排水至低水位后， T7 计时器开始计时， 2s后,启动脱水，并保持排水，同时开启T8 计时器计时 30sT8 常开触点闭合，开启报警电路，扬声器发出响声提示程序完成，按下停止按钮程序停止10 11 七结束语：通过本系统的设计，对三菱FX1N系列 PLC的特点有了深入的理解全自动洗衣机控制系统利用了三菱FX1N系列 PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化该系统采用PLC为控制核心结构合理、 测试方法可靠， 它具有较强的灵活性， 提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期， 保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果此外，PLC 可以重复使用，降低了测试经费它灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序 PLC 又设有串行接口，方便地与计算机进行连接， 组成测控系统， 给系统的维护和使用带来了很大方便经过这次课程设计我也学到了很多，不光是知识本身还有思维过程的锻炼比如，在这次设计中我就发现自己的想法太片面，缺乏开放性， 在电器匹配上存在不匹配 我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、 生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

12 参考文献〔1〕 廖常初 .PLC基础及应用 . 第 2 版. 北京. 机械工业出版社 .2007. 〔2〕 王振民 .PLC原理及应用『 M 』. 大庆石油学院 .14-61. 〔3〕 刘涳. 常用低压电器与可编程序控制器『M 』. 西安：西安电子科技大学出 版社， 2005.175-180. 〔4〕 马光. 全自动洗衣机中传感器『 J』. 家用电器 .1999. （1） ：19. 〔5〕 熊幸明 . 工厂电气控制技术 . 北京. 清华大学出版社 .2005. 〔6〕 三菱电机 .FX1S、FX1N。