全自动洗衣机PLC

目录一、任务------------------------------------------21）控制要求---------------------------------------------------------22）设计任务---------------------------------------------------------2二、实物示意图及动作流程--------------------------31）全自动洗衣机的实物示意图-----------------------------------------32）全自动洗衣机的动作介绍如下---------------------------------------33)设备功能和工作流程介绍-------------------------------------------3三、设计方案--------------------------------------51)电动机驱动-------------------------------------------------------52）PLC控制方案------------------------------------------------------53)保护措施---------------------------------------------------------64）指示-------------------------------------------------------------7四、PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配-------------81)系统输入输出设计-------------------------------------------------82）PLC选择----------------------------------------------------------83）I/O分配表--------------------------------------------------------84）元件选择---------------------------------------------------------8五、自动洗衣机运行框图、梯形图设计-----------------91）自动洗衣机运行框图-----------------------------------------------92）梯形图设计-------------------------------------------------------10六、课程设计小结---------------------------------11湖南工学院电气与信息工程系全自动洗衣机PLC控制电气自动化0501董振华1一、任务1）控制要求PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。（2）2秒后开始洗涤。（3）洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。（4）如此循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。（5）若未完成3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3次大循环，则进行洗完报警。（6）报警10秒结束全部过程，自动停机。（7）此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。2）设计任务1．画出全自动洗衣机运行框图。2．根据控制要求设计程序及必要的硬件系统。3．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。4．选择电器元件，编制元件目录表。5．绘制梯形图。6．用计算机绘制主电路图、PLC控制电路图、电器元件布置图。7．编写设计说明书及设计小结。湖南工学院电气与信息工程系全自动洗衣机PLC控制电气自动化0501董振华2二、实物示意图及动作流程1）全自动洗衣机的实物示意图如下图1所示。进水口启动按钮停止按钮排水按钮控制器高水位开关低水位开关排水口内桶外桶波盘洗涤电机图1自动洗衣机示意图2）全自动洗衣机的动作介绍：全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。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，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。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、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。3）设备功能和工作流程介绍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、湖南工学院电气与信息工程系全自动洗衣机PLC控制电气自动化0501董振华3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，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。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、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满(至高低水位)时停止进水,2秒后开始洗涤。洗涤时正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水降到低位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若完成了3次大循环，则进行洗报警10秒结束全部过程，自动停机。此外按排水按钮可实现手动排水。湖南工学院电气与信息工程系全自动洗衣机PLC控制电气自动化0501董振华4三、设计方案1）电动机驱动1、直流电动机的调速优点直流电动机的突出优点是能在很大的范围内具有平滑，平稳的调速性能。转速调节的主要技术指标是：调速范围D和负载变化时对转速的影响即静差率，以及调速时的允许负载性质等。调速范围是根据生产机械工艺要求提出的，例如龙门刨床主拖动要求D=10—30；螺纹磨床要求D=20—60。静差率就是表示在负载变化时拖动装置转速降落的程度。静差率越小，表示转速稳定性越好，对生产机械，如机床加工的零件，其加工的精度及表面光洁度就于高。调速指标中，静差率的值要求在规定的范围内，即在最高转速与最低转速之间的任何转速都要满足。显然这就限制了某一调速方法的范围。反过来说，即只有满足静差率的调速范围还是有效的。通常生产机械的负载与转速之间有一定的关系，如起重机械，机床的进给机构及某些精加工机床的主传动等，都可看成是恒转矩负载，也就是说这些机构在不同的速度下运行时，其负载转矩基本上保持不变。而车床主轴传动等则往往要求在负载功率不变的情况下调整转速，即在低速下切削量往往较大，负载力矩较大，因而要保持负载功率基本不变，在电动机调速时，最好能符合这些不同的负载特性，而直流电动机却正好具有恒功率和恒转矩的调速方式，故可根据生产机械的要求选择不同的调速方法。2、直流电动机的调速方法根据直流电动机原理可知，直流电动机的转速为：式中，Ｕ－电枢回路的电源电压；Ｉａ—电枢电流；Ｒａ－电枢绕组；Ｒｓ－电枢回路串接电阻；Ｃｅ－由电动机结构决定的电动势常数；－电动机励磁磁通。由上式可以看出，调节直流电动机转速的方法有三种：（１）电枢回路串电阻；（２）改变励磁电流；（３）改变电枢回路的电源电压；2）PLC控制方案1.实时性（1）由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度快。（2）基于信号处理和程序运行的速度，PLC经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护。（3）更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。2.高可靠性（4）所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离，使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离。（5）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms。湖南工学院电气与信息工程系全自动洗衣机PLC控制电气自动化0501董振华5（6）各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。（7）采用性能优良的开关电源。（8）对采用的元器件进行严格的筛选。（9）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采取有效措施，以防止故障扩大。大型控制器还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,以及实现电源模块冗余、IO模块冗余，使可靠性更进一步提高。3.系统配置简单灵活（1）控制器产品种类繁多，规模可分大、中、小等。（2）I/O卡件种类丰富，可根据自控工程实现功能要求不同，而进行不同的配置。（3）满足控制工程需要前提下，I/O卡件可灵活组合。4.丰富的I/O卡件控制器针对不同的工业自控工程的现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。5.控制系统采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制器均采用模块化结构。控制器的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。6.价格优势质优价廉，性价比高。7.安装简单，维修方便可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。8.控制器实现的功能逻辑控制.定时控制计数控制.顺序控制PID控制.数据计算通讯和联网其它：还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块3）保护措施1、过载保护电气线路中允许连续通过而不至于使电线过热的电流量，称为安全载流量或安全电流。如导线流过的电流超过了安全载流量，就叫导线过载。一般导线最高湖南工学院电气与信息工程系全自动洗衣机PLC控制电气自动化0501董振华6允许工作温度为65°C。过载时，温度超过该温度，会使绝缘迅速老化甚至于线路燃烧。发生过载的主要原因有导线截面选择不当，实际负载已超过了导线的安全电流；在线路中接入了过多的大功率设备，超过了配电线路的负载能力。热继电器是比较理想的自动过载保护的设备，在工业应用中一般，都用热继电器来做过载保护。2、失压保护失压保护是指电动机在供电电源中断后，能自动切断总控制电路，以防止电源恢复供电后，电动机在无人操作的情况下自动起动而造成事故。3、过流保护用保护器的常闭触点动作实行保护这就是要求保护器在主回路不工作和正常工作时执行继电器不动作，而在电机起动和工作中发生故障时动作。这样的保护器适宜于与计算机输出和逻辑群控电路、多速及正反转电机以及与各种主开关接口，使用无局限性。4）指示1发光二极管LED长处有三点：一是寿命长、耗能低之，应用非常灵活，可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品；二是控制极为方便，只要调整电流，就可以随意调光，不同光色的组合变化多端，利用时序控制电路，更能达到丰富多彩的动态变化效果；三是价格低廉。LCD优点：液晶显示器以其微功耗、显示形式丰富,显示质量高,接口简单,体积小、显示内容丰富、超薄轻巧。CTR优点：