自动洗衣机控制系统

1《电气控制与可编程控制器》课程设计说明书题目：自动洗衣机控制系统《电气控制与可编程控制器》课程设计2目录1.1系统的工艺及要求...........................................................................31.1.1系统的运行工艺.....................................................................31.1.2系统的功能要求.....................................................................31.2PLC控制系统的硬件设计................................................................41.2.1PLC的选型..............................................................................41.2.2I/O扩展模块的选择................................................................51.2.3硬件选取.................................................................................61.2.4PLC控制系统的I/O资源分配表..........................................71.2.5PLC控制系统的电气接线图与说明......................................81.3PLC控制系统的软件设计................................................................91.3.1控制系统的编程程序框图.....................................................91.3.2控制系统的PLC软件程序....................................................91.4课程设计小结.................................................................................141.5参考文献.........................................................................................15《电气控制与可编程控制器》课程设计31.1系统的工艺及要求1.1.1系统的运行工艺1.1.2系统的功能要求起动时，首先进水，到高水位时停止进水，开始洗涤。正转洗涤15s，暂停3s后反转洗涤15s，暂停3s后再正转洗涤，如此反复30次。洗涤结束后，开始排水，当水位下降到低水位时，进行脱水（同时排水），脱水时间为10s。这样完成依次从进水到脱水的大循环过程。经过3次大循环后（第2、3次为漂洗），进行洗衣完成报警，报警10s后结束全过程，自动停机。《电气控制与可编程控制器》课程设计4在洗涤过程中，按下停止按钮。洗衣机停止工作。在洗衣机停止工作时，按下排水按钮，洗衣机排水电磁阀得电排水，当水位下降到低水位开关时，排水电磁阀失电停止排水。1.2PLC控制系统的硬件设计1.2.1PLC的选型I/O点数是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。PLC的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入输出设备情况来确定，一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。PLC常用的内存有EPROM、EEPROM和带锂电池供电的RAM。一般微型和小型PLC的存储容量是固定的，介于1—2KB之间。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略地估算。PLC的功能日益强大，一般PLC都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些PLC还可扩展各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可考虑以下几点：功能与任务相适应，PLC的处理速度应满足实时控制的要求、PLC结构合理、机型统一、在线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单，小型PLC就能满足要求了。由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。综上所述此次设计选用西门子S7-200型PLC。《电气控制与可编程控制器》课程设计51.2.2I/O扩展模块的选择本系统是一个通过PLC控制实现的全自动系统，需要用到的传感器或控制阀如下：⑴水位传感器水位检测的精度直接影响洗净度、水流强度、洗涤时间等参数。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。⑵进水阀、排水阀进水电磁阀是安装在自动洗衣机上的水源控制开关。洗衣机多用具有一定压力的自来水为水源，所以使用的进水电磁阀通常为动作式电磁阀。当线圈不通电时，金属阀芯在弹簧弹力的作用下，将橡皮膜片中心孔紧紧堵住，这时水经橡皮膜片上的平衡小孔进入金属阀芯侧气室形成水压，而使橡皮膜压住出水口，使阀处于关闭状态；当线圈通电时，产生的电磁力克服弹簧力而使金属阀芯离开橡皮膜，这时膜的中心孔开通，又因中心孔远大于平衡小孔，因此金属阀芯侧气室水压低于进水压力，在该压力差的作用下，橡皮膜向阀芯方向移动，打开出水口，进水阀则处于开通状态。排水电磁阀与其类似，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《电气控制与可编程控制器》课程设计6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。⑶去抖开关洗衣机工作过程中抖动通常原因:洗涤的衣物分布不均匀。去抖控制原理：当洗衣机运行出现震动时，去抖开关闭合，停止运行并开始排水，水排空后重新进水到设定水位，重新运行。⑷报警器1.2.3硬件选取（1）变频器本系统采用西门子M440变频器。M440变频器具有默认的工厂设置参数，它是众多简单的电动机控制系统选择的理想变频驱动装置，由于M440变频器具有全面而完善的控制功能，包括U/F控制、二次方U/F控制、可编程多点设定U/F控制、磁通电流控制、无测速矢量控制，在设置相关参数以后它也可用于更高级的电动机控制系统。M440变频器既可用于单机驱动系统，也可集成到自动化系统中。（2）电动机电机是全自动工业洗衣机的执行元件,其作用不言而喻,电机的选择和设备的要求相关,对于全自动工业洗衣机,选择电机主要看两个方面：①转速要求全自动工业洗衣机对转速要求比较高,洗涤-均布-中脱-高脱.电机的极数就是其转速最好的反应.极数反映出电动机的同步转速,2极同步转速是3000r/min,4极同步转速时1500r/min,6极同步转速是1000r/min,8极同步转速是750r/min.而全自动工业洗衣《电气控制与可编程控制器》课程设计7机的最高转速是630r/min.所以极数并不存在问题,而如果转速要求在1000r/min以上的话,那么8极的电机就不合适了.②扭力的要求全自动洗衣机对扭力的要求比较高,不同容量的洗衣机,其扭力要求也不同,通俗一点讲,扭力就是电动机的力量.在所有的型号当中,100KG全自动工业洗衣机所承载的衣物和水是最多的,当然扭力也是最大的,而15KG的扭力是最低的.1.2.4PLC控制系统的I/O资源分配表输入元件输入点编号输出元件输出点编号起动按钮X0进水电磁阀Y0高水位开关X1电机正转控制Y1低水位开关X2电机反转控制Y2停止按钮X3排水电磁阀Y3排水按钮X4脱水电磁离合器Y4报警蜂鸣器Y5《电气控制与可编程控制器》课程设计81.2.5PLC控制系统的电气接线图与说明洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀控制。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。洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁阀离合器来控制，将动力传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）。水位高低分别有高低水位开关进行检测。起动按钮用来起动洗衣机工作。《电气控制与可编程控制器》课程设计91.3PLC控制系统的软件设计1.3.1控制系统的编程程序框图1.3.2控制系统的PLC软件梯形图《电气控制与可编程控制器》课程设计10《电气控制与可编程控制器》课程设计11《电气控制与可编程控制器》课程设计121.3.3控制系统的PLC软件程序《电气控制与可编程控制器》课程设计13《电气控制与可编程控制器》课程设计141.4课程设计小结此次课程设计是利用可编程控制器PLC实现了对洗衣机的全自动控制，且说明了PLC控制的原理方法，优点和特点及控制洗衣机的特色。在介绍了洗衣机结构的同时，又对全自动洗衣机的控制系统进行了非常全面分析，对电磁阀，按钮,开关等其它一些输入/输出点进行控制，从而实现了洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤、排水、脱水的时间由PLC内定时器控制，所以只要改变定时器参数就可以改变相应的控制时间。首先我收集了大量资料，对所选的题目也大概有了一些了解，综合已有的资料来更透彻的分析题目。对硬件的选取大多是基于对资料的理解，也没有太深入的追究，由于平日的PLC课程并没有学的扎实，所以在软件设计的过程中参考了大量已有的程序资料，虽然能将流程图画出来，但梯形图和对应的程序也是无从下手。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。《电气控制与可编程控制器》课程设计151.5参考文献[1]王阿根.《电气可编程控制原理与应用》清华大学出版社[2]马小军束长宝.《可编程控制器及其应用》东南大学出版社[3]钟肇新范建东.《可编程控制器原理》华南理工大学出版社[4]郁汉琪.《电气控制与可编程控制器应用技术》东南大学出版社[5]电气制图及图形符号、国家标准汇编[6]有关FX2N型可编程控制器手册、资料等[7]陈建明.《电气控制与PLC应用》电子工业出版社