全自动洗衣机自动控制系统的设计

PAGEPAGE11/38重庆XXX毕业设计（论文）课题名称：全自动洗衣机专业班级：学生姓名：指导教师：二OO 年 月重庆XXX毕业设计（论文）任务书系 部：二OO 年 月毕业设计（论文）任务书课题名称全自动洗衣机自动控制系统的设计内容及要求

1、课题简介：2、随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活。洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业，通过本课题的设计，使学生掌握全自动洗衣机的硬件和软件系统的结构及设计，将所学PLC等理论知识应用于实践中。2、技术指标、按下启动按钮后，洗衣机开始进水。水满时（即水位OFFON，PLC15S3S3S33、水位信号下降到低水位时（ONOFF）10S3310S、要求可以按排水按钮手动排水；按停止按钮以实现手要求：1．详细了解被控对象的控制要求，确定必须完成的动作及完成的顺序，归纳出工作循环和状态流程图。PLC根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/OI/O（数字量、模拟量等）当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大形机器PLC的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定价PLC硬件设计PLC的资料结合实际需求，同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计，绘制电器控制系统总装配图和接线图。软件设计并上机调试（1）在进行硬件设计的同时可以同时着手软件的设计工作。软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形PLC体表现。在程序设计的时候建议将使用的软继电器（定时器、计数器等）列表，标明用途以便于程序设计、调试和系统运行维护，检修时候查阅。（2）程序初调也成为模拟调试。将设计好的程序通过程序编辑工具下载到PLC控制单元中。由外接信号源加入测试信号，通过各种状态指示灯了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，并及时修改和调整程序，消除缺陷，直到满足设计的要求为止。完成设计说明书说明书格式要求按学院要求格式执行。3、主要参考资料：蒋金周 全自动洗衣机的PC智能控制 机一体化谢克明夏路易.可编程控制器原理与程序设计 电子工业出版社吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用 .家用电器科技，2000年廖常初 可编程序控制器应用技术（第四版） 重庆大学出版社2002年基本工作量要求

一周时间了解设计要求，收集资料；两周时间了解被控对象的控制要求，确定必须完成的动作及完成的顺序，归纳出工作循环和状态流程图；一周时间根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/OI/O（数字量、模拟量等）适当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大形机器PLCPLC一周时间进行硬件设计；三周时间进行软件设计并上机调试两周时间编写《毕业设计说明书》，准备答辩。进度计划 起止时间 工作内容201120111026—1030了解设计要求，收集资料2011112—1113定必须完成的动作及完成的顺序，归纳出工作循环和状态流程2011116-1120图20111123-1127PLC20111130-1218进行硬件设计20111228-1231进行软件设计并上机调试备答辩[1]蒋金周PC机电一体化[2]谢克明，夏路易.可编程控制器原理与程序设计电子工业出版社[3]PLC参考文献技，2000[4]廖常初可编程序控制器应用技术（第四版）重庆大学出版社2002指导教师： 教研室主任： 系主任：引言从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对完善，并向智能化发展。PLCPLC梯形图以及输入输出端子的分配方案。文章在介绍洗衣机结构的同时，对全自动洗衣机的控制系统进行分PLC了论证,根据洗衣机的工作原理对程序及其流程进行了设计,具有智能化程度高、安全可靠等特点。对按钮，电磁阀，开关等其它一些输入/点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化控制。目 录引言 7第一章概述 8洗衣机发展历程 9洗衣机发展结构变化 10总体控制方案确定 10控制系统的比较 112.2.2洗衣机的PLC控制系统概述 11第三章全自动洗衣机的基本结构 13全自动洗衣机的原理和构造 13洗涤脱水系统 16排水和进水系统 17电动机及传动系统 17第四章电气控制系统 18控制系统结构 19控制系统原理 19检测电路系统 20第五章主要器件的选择 21电动机的选择 19传感器的选择 21可编程控制器外部设计 22变频器的选择及参数设置 24主要元器件的布置图 31第六章软件设计 31系统的顺序功能图设计 31全自动洗衣机的控制要求 32控制系统顺序功能图 33控制系统的梯形图设计 34第七章结束语 35致谢 36参考文献 37年份1874

概述标志性事件美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。1880191119227090

美国出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。之后，水力洗衣机，内燃机洗衣机也相继出现。美国试制成功世界上第一台电动洗衣机。美国玛依塔格公司研制成搅拌式洗衣机。微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向。由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。调节，诞生了许多新水流洗衣机。洗衣机发展结构变化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。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程.可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与各种控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原。第二章全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定总体控制方案确定控制系统的比较（主要与单片机比较PLC此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选PLC机控制容易。单片机系统的特点：1）2）编程和PLC相比比较麻烦2.2.2洗衣机的PLC控制系统概述PLC在设计控制系统硬件时．要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率PLC典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图1所示：图1PLC控制系统的硬件组成框图PLC的设计步骤PLC因素，选择不同的洗衣程序。程序控制全自动洗衣机的控制按钮很多，对程序的选择需要有一定的洗衣经验。模糊控制洗衣机以其内部设置的各种传感器为信息采集源的输入、输出点;2）根据工作循环图,画出继电器梯形图;按梯形图编写指令程序表;3系统调试:根据设计要求,对程序进行调试和修改,必要时还可对硬件进行修改,直到满足要求；12/38PAGEPAGE14/38第三章 全自动洗衣机的机3全自动洗衣机的基本结构全自动洗衣机的原理和构造3其他类型为辅。首先做一下比较：滚筒式洗衣机具有如下性能：1）使洗后的衣物柔软而蓬松。磨损低，没有缠绕，机械传动部分简单可靠，寿命长于波轮式洗衣机。提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物质与污物的油污的粘附作用，从而可在同样的洗净比下大幅度降低洗涤过程对机械力的需求。温度高有利于污物在水中的扩散且高温能有效的杀死一些细菌。洗涤过程噪声小，滚筒式洗衣机属封闭式洗涤，可以有效屏蔽内桶转动和电磁阀动作声音也很大。磨损率大大高于滚筒式洗衣机。波轮式洗衣机的特点：1）的拳击棒，松下的双瀑布，荣事达的网络水流等都采用了这种水流。擦力，从而减轻衣物的磨损。使洗涤和脱水时洗衣桶振动减小，噪声降低。变频波轮式洗衣机可以对不同质地的衣物自动选择不同的电动机转速原来的机械式程序控制器基本上已被淘汰。各厂家生产的各种型号的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣机中，单片机通过采集水位传感器，布量传感器，光传感器的信号以及电动机的转速，判断出衣物的质地，多少，赃物程度，从而自动调整对衣物进行合理的洗涤。波轮式全自动洗衣机通常都采用将洗涤（脱水）桶套装在盛水桶内的同轴5如图所示：全自动套筒洗衣机内部结构图。图2 全自动套筒洗衣机内部结构图洗涤脱水系统4160mm的涡卷式水流和大波轮（300mm）新水流两类。排水和进水系统进行检测和控制，洗衣机上都安装有水位控制器（水位开关。波轮式全自动套315/38而排水电磁阀是全自动洗衣机上的自动排水装置，同时还起改变离合器工作状排水时使用，220V交流电压与电磁阀线圈接通，形成磁场，电磁线圈吸合。自电动机及传动系统图3 采用减速离合器的全自动套桶洗衣机传动系统的原理图16/38第四章 电气控制部分控制系统结构图4 波轮式全自动套桶洗衣机控制系统的基本原理方框图控制系统原理17/38单片机）控制的全自动洗衣机各种动作典型的系统结构如图所示：5全自动洗衣机各种动作典型的系统结构图PLCPLC阀，排水阀和电动机是洗衣机各种动作的执行机构。其中进水阀和排水阀由PLCPLC检测电路系统检测电路主要由各类传感器组成。在洗衣过程中起决定作用的物理量有衣量、衣质、水位、水温和浑浊度等,这些物理量都需要有适当的传感器来获取信息,并转换成PLC能接收的电信号。1）水位传感器2）水温传感器18/38PAGEPAGE20/38注水结束时的温度为水温，将所测温度信号输给PLC。第五章 主要器件的选择电动机的选择3.63.6180120W～250W。故选择YY104-1801801350r/min，1.7A。传感器的选择水温传感器的选择水温检测可用热敏电阻或MTS102半导体温度检测器。洗衣机水温一般为4℃～40℃,在该温度范围内MTS102线性好,温度敏感,水温检测常选用它。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内腔气体变化的压力,驱动内腔上方的一块隔膜移动,带动隔膜中心的磁芯在某线圈内移动,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。浑浊度传感器的选择光,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。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可编程控制器外部设计可编程控制器的选择6620%功能：输入点数为：6×(1+20%)=7.2输出点数为：6×(1+20%)=7.2I/OFP0-C168816输入启动输入启动高水位低水位传感器浑浊度传感器衣质传感停止传感器器PLC输X0X1X2X3X4X5入输出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC输报警进水控正转正转反转高反转低速排水控制脱水出器制阀高速低速速洗涤洗涤阀洗涤洗涤可编程控制器I/O口分配表外围接线图图6可编程控制器外围接线图PLCPLC到对整个洗衣过程进行检测控制和用户交互。变频器的运用及参数设置（一）变频器操作面版说明21/38图7 变频器外部结构图①键表示按键键键键

说明正转运行指令键可用于选择操作模式或设定模式用于确定频率和参数的设定用于连续增加或降低运行频率。按下这个键可改变频率。键在设定模式中按下此键，则可连续设定参数。键 用于给出正转指令键 用于给出正转指用于停止运行。键用于保护功能动作输出停止时复位变频器。②单位表示，运行状态表示表示 说明HZ 表示频率时，灯亮。22/38ARUNMONPUEXT

表示电流时，灯亮。变频器运行时灯亮。正转/灯亮，反转时/闪亮监示显示模式时灯亮。PU操作模式时灯亮外部操作模式时灯亮（二）参数设置方法除一部分参数之外，参数的设定仅在用Pr.79选择PU操作模式时可以实施。一个参数值的设定既可以用数字键设定也可以用1.5s写入设定值并更新。

键增减按下 键例：将Pr.72（外部操作模式）1（PU）的情况。图8 变频器显示图23/38（三）简单模式参数简单模式参数如表1-1所示。

内容的上限的下限设定电机的额定转矩的频率RH-ON的频率RM-ON的频率RL-ON的频率速时间速时间定电流PR16 点动加减速速时间

可以设定启动是的频率表1-1参数表1-1参数变频器简单参数一览表名称 单位初始值范围PR1上限频率 0.01HZ120/60HZ0~120HZPR2下限频率 0.01HZ0HZ0~120HZPR3基准频率 0.01HZ50HZ0~400HZPR4多段速度设定(高速)50HZ0~400HZPR5多段速度设定0.01HZ(中速)50HZ0~400HZPR6多段速度设定0.01HZ(低速)50HZ0~400HZPR7加速时间 0.1/0.01S5S/15S0~3600/360SPR8减速时间 0.1/0.01S5S/15S0~3600/360SPR9电子多电流保0.1/0.01A护变频器额定输出电流0~500/0~3600APR13启动频率 0.01HZ0.5HZ0~60HZPR15点动频率 0.01HZ5HZ0~400HZ0.5S 0~3600/360S 24/38间PR79运行模式选择100外部/PU切换模式1PU运行模式固定2外部运行模式固定3外部/PU组合运行模式14外部/PU组合运行模式2（四）错误信息及对策错误信息及对策如表1-2所示。操作上的故障用消息的形式显示。不切断输出。操作面板显示名称

HOLD操作面板锁定内容检查要点

设定了操作锁定模式，除了图6-5。

之外的操作无效。如措施操作面板显示

按Er1

键2秒钟后操作锁定将解除。名称 禁止写入错误Pr.77参数写入选择中设定为禁止写入，这样的内容 情况下采取写入动作时。频率跳变的设定范围重复时。25/38检查要点

V/F5PU请确认Pr.77参数写入选择的设定值。Pr.31～Pr.36（频率跳变）的设定值。Pr.100～Pr.109(V/F5PU操作面板显示名称

Er2运行中写入错误Pr.772（任何运行模式下都可写入的情况内容 下在运行中或STF置为ON时采取参数写动作时1请确认Pr.77的设定值检查要点措施

2是否是运行中Pr.77=2。停止运行后进行参数的写入动作。名称内容检查要点名称内容检查要点

Er3校正错误模拟输入的偏置，增益的校正值过于接近时请确认参数C3，C4，C6，C7（校正功能）的设定值。Er4模式指定错误Pr.772参数设定时。运行模式是否为“PUPr.77的设定值26/38措施 1.把运行模式切换“PU运行模式后进行参数设定2.请设置为Pr.77=2后进行参数设定。主要元器件的布置图第六章 软件设计系统的顺序功能图设计27/38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、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。PLC30s2s30s2s后，若正、反洗涤未5530s22次大循环，则进行洗完报警。报警3s全自动洗衣机的控制要求1、按下启动按钮后，洗衣机开始进水。水满时（OFF15S15S3S33、水位信号下降到低水位时（ONOFF）开始脱水并继10S3、若完成了310S控制系统顺序功能图28/38图9 控制系统顺序功能图控制系统的梯形图设计29/38PAGEPAGE38/38图9 PLC控制系统的梯形图第七章 结束语在本次毕业设计的整个过程中，以及毕业设计的写作、修改和定稿的过程中，曾得到许多实习老师的热心帮助，在这里像他们表示最诚挚的谢意。另外还在我最迷惘的毕业设计初期给我信心和动力，替我指明了研究的方向，不断启发，这使我如沐春风，受益终身。另外，我要感谢我那些可歌可敬的亲朋好友，他们在我身后给予支持，给步中不焦不躁，沉稳向前。望在这里接受我诚挚的谢意。其次，我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，一直默默的支持我，无怨无悔，谢谢你们。最后，谨以此文献给我多年学习生活中一直在默默支持、鼓励我的亲人和致谢PLC已经成为当今空前活跃的领域，在生活中可以PLC要的。PLC以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。参考文献魏志精.可编程控制器应用基础【M】．电子工业出版社,2003M潘月琴.全自动洗衣机的维修【M】．北京科学技术出版社,2004廖常初.PLC基础及应用．北京：机械工业出版社,2003李国厚.PLC原理及应用设计.化学工业出版社,2005潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制[J].电子世界，2003（3）吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J].设计与开发,1999王玉梅.全自动洗衣机的模糊控制系统[J].潍坊学院学报,2000余剑生.基于模糊控制的智能洗衣机的程序控制系统[J].学报,2005周德林.电脑的程序控制系统.家用电器,2005荣俊昌.全自动洗衣机原理与维修.高等教育出版社,1998钱如竹.快修家用洗衣机.北京：人民邮电出版社,2003邱士安.机电一体化技术.西安电子科技大学出版社,1997[M]．倪远平．模糊控制器的硬件电路实现[J]．电工技术,1998王俊普．模糊集和及其应用[M]．上海：上海科学技术出版社,1983世纪的核心技术——模糊逻辑控制技术董儒胥.电工电子实训[M].北京:高等教育出版社,2002.窦振中．PIC社,1997张凤珊.电气控制及可编程序控制器.中国轻工业出版社,1998-重庆XXX毕业设计（论文）指导纪要系 部： 自动化系专业班级： 09机电302指导教师： 黄伟姓名：王龙毕业论文（设计）题目：全自动洗衣机控制系统设计姓名：王龙毕业论文（设计）题目：全自动洗衣机控制系统设计第1次指导主要内容记录教师要求：履一份毕业设计进度计划。学生采取的措施：按要求完成。学生签名：王龙 指导教师签名： 2011年10月10日第2次指导主要内容记