全自动洗衣机的PLC控制

1、. . . . 目录摘 要1引 言11绪论11.1设计选题背景11.2选题的目的与意义12全自动洗衣机与PLC概论12.1洗衣机发展概述与工作原理12.2PLC的定义与特点12.3 PLC的分类13电气控制系统硬件设计13.1电动机的控制线路设计13.2 PLC控制系统硬件部分的设计13.2.1 PLC输入元件选择13.2.2PLC输入元件选择13.2.3PLCI/O元件分配表13.2.4 PLC I/O接线图24 主要器件的选择24.1 电动机的选择24.2 传感器的选择24.2.1 水温传感器的选择24.2.2 水位传感器的选择24.2.3 浑浊度传感器的选择24.2.4 衣质传感器的选择

2、24.3 可编程控制器外部设计24.3.1 可编程控制器的选择24.3.2 可编程控制器I/O口分配24.3.3 外围接线图25 软件设计25.1 系统的顺序功能图设计25.2 全自动洗衣机的控制要求25.3 控制系统顺序功能图25.4 控制系统的梯形图设计36结 论3致 3参考文献3摘 要随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用电器产品。传统洗衣机基于电器的控制，已经不能满足人们对其自动化程度的要求了。洗衣机要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。自动化技术的飞速发展，使得洗衣机由最初的半自动式发展到现在的全自动式，并正在向智能化洗衣机方向发展。洗

3、衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。基于全自动洗衣机的应用日益广泛，本次设计利用西门子公司生产的PLC控制全自动洗衣机，与传统的继电器逻辑控制系统相比较，洗衣机可靠性、节能性得到了提高。PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少，与此同时系统维修简单、维修时间缩短。本文首先介绍了洗衣机的发展，然后重点介绍了洗衣机的设计，对程序流程图与编程软件进行了说明，最后对系统进行了仿真。PLC采样按钮与限位开关外部输入信号的变化，执行相应的程序，然后输出控制电机正反转与脱水处理，控制方式灵活多样。关键词:全自动洗衣机；PLC；简化结构；降低成本引言世界上第一台洗衣机于1858

4、年诞生，但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国发明了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、燃机洗衣机也相继出现。1910年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，美国改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。1932年，美国研制成功第一台前装式滚筒洗衣机。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、

5、并流行至今的波轮式洗衣机。全自动洗衣机从结构上分有波轮式,搅拌式,滚筒式。目前,国市场上销售的大都是波轮式和滚筒式，供应最多的是波轮式洗衣机。波轮式洗衣机的特点是洗净率高,但对衣服的磨损很大,随着人们生活水平不断地提高，丝绸,毛料,羊毛等大量走进普通家庭,厂商又适时地推出了滚筒洗衣机,它最大的优点是磨损率小,但洗净率比波轮式低,价格高。洗衣机产品可以分三类：普通型、半自动型和全自动型。普通型和半自动型洗衣机，都需要人为参与操作，才能完成洗衣、甩干、排水全过程；而全自动洗衣机在整个洗涤、甩干、排水过程中，无需人为操作和监控。1绪论1.1设计选题背景本论题主要着重于全自动洗衣机的控制，要求洗衣机能

6、实现进水、洗涤、排水、脱水、报警，所采用的控制方法操作简单、稳定可靠、维护与维修方便。控制方法确定后投入生产要缩短控制系统的设计的时间、调试周期，且要降低成本。传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，这也是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热与噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间与人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线

7、多，只适用于小型的控制电路。采用PLC控制比继电器控制好的多，我们采用PLC来控制。 （1）可靠性高，抗干扰能力强，高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。（2）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造，PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统

8、设计与建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。（5）体积小，重量轻，能耗低，由于体积小很容易装入机械部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.2选题的目的与意义这次设计是基于PLC的全自动洗衣机控制，采用PLC控制开发的周期短，开发成本低，可以直接用于工业现场控制。PLC控制具有实时性、信号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目，可靠性高，丰富的I/O卡件，质优价廉，性价比高，安装简单，维修方便，PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。因为它是整体模块

9、，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以与通讯联网功能，所以在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统设计的灵活性与控制系统的可靠性。2全自动洗衣机与PLC概论2.1洗衣机发展概述与工作原理从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。世界上第一台洗衣机于1858年诞生，但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人发明了木

10、制手摇洗衣机。1880年，美国发明了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、燃机洗衣机也相继出现。1910年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，美国改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。1932年，美国研制成功第一台前装式滚筒洗衣机。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。90年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较

11、宽围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成，所用的程序控制器可分为电动机驱动式和单片机式。从控制方式的发展阶段上分，全自动洗衣机可分为两大类：第一类：电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。第二类：电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。电动控制全自动洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产品，是自动控制的初级阶段。随着计算机的与微电

12、子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。全自动洗衣机从结构上分有波轮式、搅拌式、滚筒式。目前,国市场上销售的大都是波轮式和滚筒式，供应最多的是波轮式洗衣机。波轮式洗衣机的特点是洗净率高,但对衣服的磨损很大,随着人们生活水平不断地提高，丝绸,毛料,羊毛等大量走进普通家庭,厂商又适时地推出了滚筒洗衣机,它最大的优点是磨损率小,但洗净率比波轮式低,价格高。洗衣机产品可以分三类：普通型、半自动型和全自动型。普通型和半自动型洗衣机，都需要人为参与操作，才能完成洗衣、甩干、排水全过程；而全自动洗衣机在整个洗涤、甩干、排水过程中，无需人为操作和监控。全自动洗衣机

13、的工作原理简介：以日常生活中最常见的波轮式全自动洗衣机为例，洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。桶可以旋转，作脱水（甩水）用。桶的四周有很多小孔，使外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止

14、进水、排水、脱水与报警。排水按钮用来实现手动排水。波轮式全自动洗衣机的实物示意图如图所示。2.2PLC的定义与特点PLC自问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，国际电工委员会（IEC）先后颁布了PLC标准的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程控制器，用于其部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器与基有关外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充基其功能的

15、原则设计的。”总之，可编程控制器是一台专为工业环境而设计的计算机，它是将传统的计算机技术、继电器技术和通信技术相融合而发展起来的一种新型的控制装置。在具体的国工业应用中，由于它不是针对某一具体的工业应用，因此它的硬件应根据实际需要来进行配置，其软件则根据控制要求进行编写。2.3PLC的分类小型PLC连接开关量I/O模块、模拟量I/O模块以与其它各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数 输入/输出点数在128点以下的PLC称为小型PLC。其特点是体积小、结构紧凑，它可以据处理和传送、通信联网以与各种应用指令。中型PLC输入/输出点数在128-512点之间的PLC称为中型PL

16、C。它除了具有小型机所能实现在功能外，还具有强在的网络通信功能、更丰富的指令系统、更大的存容量和更快的扫描速度。大型PLC输入/输出点数大于512的PLC称为大型PLC。它具有强大的软件硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。3电气控制系统硬件设计3.1电动机的控制线路设计电动机控制电气元件的选择电动机M 额定电压 380V 额定电流 0.38V熔断器FU型号 RL1-15热继电器FR型号 JR0-20/3电动机控制线路图3.2 PLC控制系统硬件部分的设计笔墨论文代写团 本团队有

17、数十所名校在读博士、研究生作为论文写手，竭诚为广大毕业学子解决毕业论文之难题。保证质量和速度，价格优惠，性价比高，包修改、包通过，直到满意为止。论文价格硕士论文：需要面议本科论文：400-1200一篇（统招）；200-800一篇（自考）专科论文：200-800一篇（统招）；160-300一篇（自考）以上价格仅作参考，详细价格需根据你的具体要求确定。唯一客服联系 ：275200947； ：2316832301本信息长期有效！3.2.1 PLC输入元件选择基于控制系统的要求，需要选定工作方式:控制按钮SB1SB3、限位开关SQ1SQ2。元件名称元件符号元件功能元件参数限位开关SQ1SQ2检测高、低

18、水位使用温度：-20+60最大绝缘电压为：AC-2500V、50Hz1min触点接触电阻50毫欧按钮SB1SB3实现启动、停止、停止排水工作温度：-25+55最大绝缘电压为：AC-2500V、50Hz1min触点接触电阻50毫欧3.2.2 PLC输入元件选择系统输出量为Y0Y5，一一对应于进水、电机正转、电机反转、排水、脱水和报警，其中排水和脱水通过电磁阀YV1YV2实现最终控制，电机的正反转通过电动机线圈KM1KM2实现最终控制，脱水则通过离合器CL实现最终控制，BE控制报警。元件名称元件符号元件功能元件参数电磁阀YV1YV2分别实现排水和脱水工作温度：-3070最大绝缘电压为：AC-300

19、0V、50Hz1min工作方式：100%ED交流接触器KM1KM2控制电动机正反转交流50Hz或60Hz额定电压380V额定电流995A3.2.3PLCI/O元件分配表输出元件分配表 元件名称 元件符号 输入点编号进水YV1Y0排水YV2Y3电机正转KM1Y1电机反转KM2Y2脱水CLY3报警BEY5输入元件分配表 元件名称 元件符号 输入点编号启动按钮SB1X0手动按钮SB2X3高水位开关SQ1X1低水位开关SQ2X2手动排水SB3X33.2.4 PLC I/O接线图4 主要器件的选择4.1 电动机的选择由于家庭提供的电源限制故选单相电容运转式异步电动机。以3.6公斤全自动洗衣机为例，由于全

20、自动洗衣机的脱水桶直径较大，这一偏心不能不考虑，所以计算时应以洗涤物可能产生前最大偏心为计算依据。脱水时电机功率比洗涤时要大，在确定电机功率时应以脱水时消耗的功率为依据，也就是说脱水时电机功率就是该洗衣机所确定的电机额定功率。由于在计算时一些因素如电机转子的转动惯量等没考虑，造成一些偏差，所以3.6公斤全自动洗衣机电机额定功率选为180瓦。符合全自动洗衣机的功率围120W250W。故选择YY104-180型号单相电容运转式电动机，功率180瓦,额定电压220V，转速1350r/min，电流1.7A。4.2 传感器的选择4.2.1 水温传感器的选择水温检测可用热敏电阻或MTS102 半导体温度检

21、测器。洗衣机水温一般为4 40 ,在该温度围MTS102线性好,温度敏感,水温检测常选用它。4.2.2 水位传感器的选择对于PLC控制的洗衣机,要求水位的检测必须是连续的,谐振式水位传感器是利用电磁谐振电路LC 作为传感器的敏感元件,将被测物体的变化转变为LC 参数的变化,最终以频率参数输出。其工作原理是将水位的高低通过导管转换成一个测试腔气体变化的压力,驱动腔上方的一块隔膜移动,带动隔膜中心的磁芯在某线圈移动,从而线圈电感发生变化。由此引起谐振电路的固有频率随水位变化。故常采用谐振式水位传感器。4.2.3 浑浊度传感器的选择浑浊度传感器主要采用红外光电传感器。由红外发射管发出一定强度的红外光

22、,红外接收管在溶液的另一侧接收红外线。红外线在溶液中透光性的大小就决定接收方产生光电电流的大小,光电流经整形放大和数据处理后,就可以判断出水的浑浊程度。4.2.4 衣质传感器的选择衣质的检测一般在洗涤之前，且主要用来测定所洗衣物属于棉类还是化纤类。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。为了测出衣质,先加入一定的水并让电机转动,突然切断电源,由于惯性作用电机会维持短时间旋转。此时电机处于发电机状态,会产生一定感应电势并逐渐衰减到零。由于衰减速率与布阻抗有一定的线性关系,通过对定子绕组两端电热进行整流和检测,经光电隔离后形成脉冲,脉冲信号多，则布阻抗小,反之亦然。经过几次测量就可以

23、判断出布阻抗,通过推理得出衣质。故选择电阻传感器。4.3 可编程控制器外部设计4.3.1 可编程控制器的选择根据输入信号与输出信号的数量，经过初略计算， 输人点数为6点，输出点数为6点；输人、输出信号都是数字量。增加20%备用量，以便随时增加控制功能：输入点数为： 6(1+20%)=7.2输出点数为： 6(1+20%)=7.2根据I/O点数，可选松下FP0-C16型可编程控制器，其输入点8点，输出点8点，扩展模块可用点数为16点。4.3.2 可编程控制器I/O口分配输入启动高水位传感器低水位传感器浑浊度传感器衣质传感器停止PLC输入X0X1X2X3X4X5输出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5P

24、LC输出报警器进水控制阀正转高速洗涤正转低速洗涤反转高速洗涤反转低速洗涤排水控制阀脱水图6 可编程控制器I/O口分配表4.3.3 外围接线图图7 可编程控制器外围接线图洗衣机要实现衣服的洗涤，漂洗和脱水，就要通过上述动作来实现，而这些动作可以通过PLC控制来实现。同时加上开关和按钮，数码管显示器，蜂鸣报警器和欠电压检测保护电路等，就可以形成完整的PLC控制系统。通过软件编程达到对整个洗衣过程进行检测控制和用户交互。此外，在少数全自动洗衣机上，以继电器作各电气工作部件驱动电路的电源开关，由PLC控制继电器触点开关的通断，实现洗衣机的程序运转。5 软件设计5.1 系统的顺序功能图设计全自动洗衣机工

25、作原理：全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。桶可以旋转，作脱水(甩水)用。桶的四周有很多小孔，使外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电动控制系统，使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水与报警。排水按钮用来实现

26、手动排水。5.2 全自动洗衣机的控制要求1）PLC投入运行，系统处于初始状态准备好启动；2）启动时开始进水；3）水满(上限位)时停止进水并开始洗涤正转；4）正转30s后暂停；5）暂停2s后开始洗涤反转；6）反转30s后暂停；7）暂停2s后，若正、反转未满5次时，返回从正洗开始的动作；8）暂停5s后，若正、反洗涤满5次时则开始排水；9）水位下降到低水位时开始脱水井继续排水；10）脱水30s即完成一次从进水到排水的大循环过程；11）若完成2次大循环，洗完报警3s后自动停机；12）可以按“停止”按钮实现手动停止进水、排水、脱水与报警；13）可以按“排水”按钮实现手动排水；5.3 控制系统顺序功能图图

27、 9 全自动洗衣机控制系统顺序功能图PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。按下启动按钮时开始进水，水满(即水位到达高水位)时停止进水，2s后开始正转洗涤。正转洗涤30s后暂停，暂停2s后开始反转洗涤。反转洗涤30s 后暂停，暂停2s 后，若正、反洗涤未满5 次，则返回从正转洗涤开始的动作; 若正、反洗涤满5 次时，则开始排水。排水水位若下降到低水位时，开始脱水并继续排水。脱水30s即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成2 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2 次大循环，则进行洗完报警。报警3s结束全部过程，自动停机。若按下停止按钮，可以手动排水

28、和手动脱水。5.4 控制系统的梯形图设计图10 PLC控制系统的梯形图按下启动按钮S1，X0 动合触点闭合，部辅助继电器R10得电为“1”，同时R10动合触点闭合自锁; R10动合触点闭合使输出继电器Y1 得电为“1”，进水阀打开，开始注水。到高水位检测传感器，K1 闭合，使其动断触点X1 断开，进水阀关闭; 同时X1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Y2 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，Y2 断电，正转洗涤停止。同时T1 动合触点闭合，计时器T2得电，2s后T2动合触点闭合，输出继电器Y3得电为“

29、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CT100 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，Y2得电，开始正转洗涤，如此循环5次，计数器CT100计数5次后，C100 动合触点闭合，输出继电器Y4 得电为“1”，排水阀打开排水，待排水至低水位检测开关K2时，输入继电器X2动断触点断开，Y4 失电为“0”，停止排水，同时X2 动合触点闭合，输出继电器Y5 得电为“1”，脱水电机运转，开始脱水，同时计时器T5 得电，30s 后T5 动

30、断触点断开，Y5 失电为“0”，脱水停止; 同时T5 动合触点闭合，计数器CT101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CT101 动合触点闭合，输出继电器Y0 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，Y0 失电为“0”，报警停止，自动洗衣过程完成。其中S2为手动排水按钮，S3为手动脱水按钮，S4 为手动停止按钮。6 结 论通过本次课程设计，对全自动洗衣机的控制系统有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点设备进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由PLC计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。可以把上面设定的程序时间定下来,作为固定程序使用,也可以根据衣物的质地,数量与油污的程度来编程。只要稍作改变,就可以设计出诸如要多洗多甩的牛仔类衣物,轻洗轻甩的羊毛类衣物以与