PLC工业洗衣机

1、电气控制与PLC课程设计题 目 工业洗衣机控制系统设计 专业班级： 自动化1305班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 任胜杰 成绩：指导老师签名： 日期： 目录1 系统概述21.1 工业洗衣机的简介21.2 PLC的简介21.3 工业洗衣机和PLC的工作原理21.4 工业洗衣机的设计要求32 方案论证42.1 常规低压电器的控制系统42.2 单片机控制的工业洗衣机控制系统42.3 PLC控制的工业洗衣机控制系统43 硬件设计43.1 系统原理方框图43.2 主电路原理图53.3 控制面板53.4 PLC控制接线图63.5 I/O分配表63.6 I/O接线图73.7 元器件选型74 软件设计9

2、 4.1主流程图9 4.2 梯形图105系统调试11设计心得12参考文献13附录114附录214附录3161 系统概述1.1 工业洗衣机的简介目前大部分学校医院宾馆等洗涤场所还采用传统的家用式洗衣机完成大量的洗涤工作但是在大量洗涤的前提下，普通的洗衣机由于不适合长时间，容易损坏电机以及其他部件存在着严重缺陷因此设计了基于PLC设计的全自动工业洗衣机采用PLC进行设计开发周期短，可以直接用于工业控制并且PLC洗衣机的特点是价格相对便宜，能够自动完成洗涤脱水和排水的转化，整个过程不需要人工操作并且在运用的过程中，对外它的编程语言相对简单，可以提高控制系统的可靠性。1.2 PLC的简介现代的可编程控

3、制器是以微处理器为基础的高度集成化的工业控制装置，它以极高的可靠性，多种编程语言，灵活的变成方式，丰富的函数，强大的控制功能，系列的硬件模块，优良的技术性能，便捷的扩展结构，智能的检测手段，杰出的网络通信能力，良好的兼容性，优良的耐恶劣环境能力成为工业控制领域中增长速度最迅猛的工业控制设备，能够胜任大型的集散控制和复杂的过程控制任务，是现代工业自动化的三大支柱（PLC,CAD/CAM,机器人）之一，与早期的PLC所代表的含义及拥有的功能已不能同日而语了。1.3工业洗衣机和PLC的工作原理洗衣机由内桶外桶波盘洗涤电机控制器等组成在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断，比较和选

4、择，再经信息线路反馈给洗衣机各种控制执行机构，决定洗衣机的工作状态PLC在系统中处于中心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关，进水阀，排水阀和电机是洗衣机各种动作的执行机构，其进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；电机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定的，而电机的正反转直接决定了全自动洗衣机的洗涤状态和脱水状态。电动机驱动波盘正转时，洗涤正转；电动机驱动波盘反转时，洗涤反转；脱水时由洗衣机带动内桶正转进行，启动开关用来启动洗衣机工作，停止开关用来手动停止洗衣机正在工作的状态。PLC的工作原理与计算机的工作原理基本一致。PLC按集中输入、集中输出、周期性循环扫描的方式工作。

5、在这种方式下，PLC从第一条指令开始，在无间断或跳转控制的情况下，按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行，直到程序结束。然后再从头开始扫描，并周而复始地重复进行。PLC工作时的扫描过程包括5个阶段：内部处理阶段、通信处理阶段、输入扫描阶段、程序执行阶段、输出处理阶段。1.4工业洗衣机的设计要求洗衣机电机采用三相异步电机1.5KW 380V 50HZ,水位传感器采用干簧管式，进水和排水阀门采用电磁阀DC24V 5W。具体要求如下：1、按下启动按钮及水位选择开关，注水直到（高、中、低）水位，关水2、2s后开始洗涤3、洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s4、如此循环5次，总共320s后开

6、始排水，排空后脱水30s5、开始清洗，重复（2）（5），清洗两遍6、清洗完成，报警3s并自动停机设计外观图：进水阀进水 高水位传感器 中水位传感器 低水位传感器 水排空传感器M 出水 洗衣电机出水阀2 方案论证2.1常规低压电器的控制系统采用常规低压元器件实现工业洗衣机的控制，成本低，但是接线复杂，不具有拓展功能。2.2单片机控制的工业洗衣机控制系统单片机作为一种控制器被广泛的使用在生活中。使用单片机作为系统的控制中心，其硬件电路复杂，软件设计比较麻烦，另外电压不稳时容易造成工业洗衣机不正常工作。2.3 PLC控制的工业洗衣机控制系统可靠性PLC控制的工业洗衣机过程开发简单，接线容易，而且抗干

7、扰能力强、高，软件编写简单，维修方便，具有较强的扩展性。综上所述，本设计选用PLC作为工业洗衣机的控制器，实现控制要求。3 硬件设计3.1 系统原理方框图图3-1 主电路原理图3.2 主电路原理图3-2 主电路原理图3.3 控制面板图3-3 控制面板图3.4 PLC控制接线图见附录13.5 I/O分配表工业洗衣机PLC的I/O分配表如图表一所示输入设备输入点编号输出设备输出点编号启动开关X0进水电磁阀Y0停止开关X1电机正转控制Y1高水位开关X2电机反转控制Y2中水位开关X3排水电磁阀Y3低水位开关X4脱水电磁离合器Y4 高水位检测X5报警蜂鸣器Y5 中水位检测X6 低水位检测X7图3-3 I

8、/O分配表3.6 I/O接线图 图3-4 PLC原理接线图3.7 元器件选型（1）PLC的选型由控制分析可知，系统共有开关量输入点8个，开关量输出点7个。基于上述PLC的输入、输出的特点，在寻求最大限度地满足被控对象的控制要求，保证PLC控制系统安全可靠，另外在经济适用及维修方面的考虑，选择FX2N-32MR PLC作为洗衣机的控制器型号。（2）电动机的选择因为工业洗衣机一般为100KG，故这里三相异步电动机采用上海犇鑫 型号为Y132M-4，相关参数为：额定功率为7.5kW、额定电压为380V、额定电流为15.4A、额定转速为1440r/min功率因素为0.85、效率为87%。（3）组合开关

9、的选择组合开关作为电源系统的总开关，控制的对象是电动机，由于负载电动机功率分别为7.5KW启动电流较小，一般开关即可满足要求。（4）热继电器的选择 三相异步电动机额定电流为15.4A由热继电器器FR1、实现过载保护。选择型号为JR16-20/3D的热继电器。具体参数：额定电压380V，额定电流20A。（5）熔断器的选择熔断器选择螺旋式的，明显的优点是不用任何工具就可取下或更换熔体。熔断器熔体额定电流的选定，由于电路中只有一台电机，熔断器额定电流 ；式中，为电动机额定电流。由计算式得，所以FU1FU3的额定电流为30A，型号选为RT12-32。（6）接触器的选择交流接触器，一般有3对主触头，2对

10、辅助触头。其额定电压应大于或等于所控线路的电压，主触头的电流为电动机的额定电流。因此选额定电流为3A的接触器，型号为CJ20-25A，线圈电压为380V的交流接触器。（7）按钮的选择用启动停止和选择水位按钮来控制工业洗衣机系统。按钮有常开和常闭触头，主要根据所需要的触点数、适用场合及颜色来选择。一般红色按钮表示停止，绿色表示启动，所以选用型号为LAY37（1.7）的按钮。水位按钮选择R13-507。（8）水位传感器采用干式舌簧管ELE324干簧管是干式舌簧管的简称，是一种有触点的无源电子开关元件，具有结构简单，体积小便于控制等优点，其外壳一般是一根密封的玻璃管，管中装有两个铁质的弹性簧片电板，

11、还灌有一种叫金属铑的惰性气体。平时，玻璃管中的两个由特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时，在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，簧片就会吸合在一起，使结点所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开了。因此，作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等等（在安防系统中主要用于门磁、窗磁的制作），同时还被广泛使用于各种通信设备中。在实际运用中，通常用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否，所以被称为“磁控管”。（9）进水和排水阀门采用电磁阀DC24V 5W。DC24V电磁阀线圈通电后，衔铁在电磁力作

12、用下先带动副阀阀塞提起，主阀阀杯上的流体经副阀流走，减少了作用在主阀阀杯上的压力，当主阀阀杯上的压力减少到一定值时，衔铁带动主阀阀杯，并利用压差而使主阀阀杯开启，介质流通。DC24V电磁阀线圈通电后由于吸力作用，动铁芯下移，把副阀阀塞压下，副阀关闭，主阀阀杯内压力上升，当压力升到一定值时，主阀阀杯的上下压差一样，由于电磁力作用，动铁芯推动主阀阀杯下，压紧主阀阀座，阀门关闭。汇总表格：序号名称型号数量1电机Y132M-412热继电器JR16-20/3D33熔断器RT12-3234接触器CJ20-25A65水位传感器干式舌簧管LE324.36进水排水电磁阀DC24V 5W27按钮 

13、60;施耐德ZB2-BE101C88中间继电器HH52P/DC2443-5元器件汇总表4 软件设计4.1 主流程图图4-1工业洗衣机的主流程图2 梯形图见附录25 系统调试根据I/0分配及I/O接线图和程序流程图，具体调试过程如下：按下启动按钮SB1，X0 动合触点闭合，输出继电器Y0 得电为“1”，进水阀打开，开始注水。到高水位检测传感器，使其动断触点X5断开，进水阀关闭; 同时X5动合触点闭合， 计时器T0开始通电计时，2s 后T0 动合触点闭合，输出继电器Y1得电为“1”，洗衣机开始正转洗涤；同时计时器T1 得电，30s 后T1 动断触点断开，Y1断电，正转洗涤停止。同时T1 动合触点闭

14、合，计时器T2得电，2s后T2动合触点闭合，输出继电器Y2得电为“1”，洗衣机开始反转洗涤，同时计时器T3得电，30s后T3动合触点闭合，T4 得电，2s 后T4 动合触点闭合，计数器C0 计数1 次; T4 动断触点断开，计时器T0、T1、T2、T3、T4 失电复位，T4失电后其动断触点恢复闭合，T0得电，2s后，Y1得电，开始正转洗涤，如此循环5次，计数器C0计数5次后，C0动合触点闭合，输出继电器Y3 得电为“1”，排水阀打开排水，待排水至低水位检测到低位时，输入继电器X4动断触点断开，Y3失电为“0”，停止排水，同时X4 动合触点闭合，输出继电器Y4 得电为“1”，脱水电机运转，开始脱

15、水，同时计时器T5 得电，30s 后T5 动断触点断开，Y4 失电为“0”，脱水停止; 同时T5 动合触点闭合，计数器C1计数1 次。同时T5 动合触点闭合，使高水位进水阀打开注水，开始第2 次大循环，第2 次大循环结束后，计数器C1 动合触点闭合，输出继电器Y5得电为“1”，报警器报警，同时计时器T6 得电，3s 后T6 动断触点断开，Y5失电为“0”，报警停止，自动洗衣过程完成。设计心得 通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重

16、视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是