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1、 电气控制技术课程设计说明书 全自动洗衣机PLC控制设计 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师： 职称 教 授 专 业： 自 动 化 班 级： 自本0803班 学 号： 完成时间： 2011-10-17 摘 要 可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。在现代的社会，全自动洗衣机进入各个家庭，本文介绍了PLC用于全自动洗衣机的控制系统，其可改进现有技术的不足，简化结构，有利于降低成本和提高可靠性。关键词：全自动洗衣机；可编程控制器；Ab
2、stractPLC is takes core to control devised the calculator technique as the in general use automation control equip to computer skills. Its function is strong, the reliability is high, the plait distance is simple, the usage is convenient, the physical volume is cleverly made, in these years, PLC is
3、the extensive application, and drive for contemporary the industrial automation mainly pays one of the pillars. In the modern time, the Full-automatic washer is entering every family. The article introduces a new decelerating clutch, which is used in fully-auto washing machine, it can improve the cu
4、rrent technology, simplify structure. It is also helpful to reduce cost and increases reliability.Key words：Fully-auto Washing Machine； Programmable Controller目 录1 概 述32.1 总体控制方案确定42.1.1 控制系统的比较42.1.2 洗衣机的PLC控制系统概述52.2 全自动洗衣机的工艺要求及动作流程52.3 PLC控制要求63 主电路设计63.1 全自动洗衣机电路图及其分析74 全自动洗衣机的硬件设计94.1 控制流程图94.
5、2 控制梯形图及程序设计104.3 I/O分布表104.5 控制操作114.6 主要参数计算及元器件选择114.6.1 水位传感器的选择114.6.2 可编程控制器的选择115 设计总结12参考文献13致 谢14附 录15附录1： 程序指令表15附录2： 程序梯形图161 概 述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。全自动洗衣机可分为两大类：第一类电动控制洗衣机，它的
6、程序控制器由电动元件组成。第二类是电脑控制洗衣机，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。随着计算机的及微电子技术的发展，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。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,
7、易于扩充其功能的原则设计。2 全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定2.1 总体控制方案确定2.1.1 控制系统的比较 PLC系统的特点： 1、可靠性高，PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。 2、使用方便灵活，PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，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择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。 3、编程简单，PLC的优越性主要体现在它采用了独特的
8、，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。2.1.2 洗衣机的PLC控制系统概述全自动洗衣机采用PLC控制系统能大大提高工作效率和适应工作环境的能力。全自动洗衣机电气控制系统包括微处理器、排水电磁铁、电容器、门开关、按键开关、指示灯、中间继电器，水位压力开关、蜂鸣器及进水电磁阀等部件组成。通过微处理器，能自动完成进水，洗涤（正反转）、排水、脱水、报警等全部程序，只需设计软件就可以来达到预想控制的目的。
9、2.2 全自动洗衣机的工艺要求及动作流程 洗衣机的应用现在比较普遍。全自动洗衣机的实物示意图如下图1所示。 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
10、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。 图1 自动洗衣机示意图2.3 PLC控制要求全自动洗衣机PLC控制设计要求如下： 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
11、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。3 主电路设计3.1 全自动洗衣机电路图及其分析全自动洗衣机主电路如图2所示：图2 全自动洗衣机主电路电路中包括的电器元件有：电源隔离开关、熔断器、接触器、三相交流异步电动机、变压器、电磁阀。电源隔离开关的作用：用于低压配电电路中不频繁通断控制，隔离器主要是在电源切除后，将线路与电源明显的隔开，以保障检修人员的安全。熔断器的作用：熔断器在电路中主要起短路保护作用，用于保护线路。 接触器的作用：接触
12、器主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等。能频繁地接通或断开交直流主电路，实现远距离自动控制。 电磁阀的作用：接在控制电路中，其作用是电磁阀线圈通电和断电，进行进水和停止进水，排水和停止排水作用，来达到水量的控制，使程序控制过程得到顺利进行。电磁离合器的作用：当电磁离合器通电时，电磁离合器吸住内筒，同时电动机正转，起到脱水效果。电动机起的作用：电动机在主电路图的作用是起到拖动作用。 变压器的作用：将220V的交流电压变成24V的交流电压,再经过整流滤波电路后产生24V的直流电源，这个电压用来做LED灯和蜂鸣器电源。4 全自动洗衣机的硬件设计4.1 控制流程图图3 控制流程图4.2 控
13、制梯形图及程序设计 控制梯形图及其程序见附录1和附录2。4.3 I/O分布表输入继电器输出继电器功能作用元件地址功能作用元件地址启动开关SB1X0进水电磁阀YV1Y1停止开关SB2X1排水电磁阀YV2Y2手动排水SB3X3正转接触器KM2Y3水位开关SA1X2反转接触器KM3Y4高水位SL1X4脱水电磁离合器YC1Y5低水位SL2X5指示灯HL1Y6报警蜂鸣器LSY7表1 I/O分配表4.4 PLC控制电路设计 PLC控制电路的接线布置图如图4所示：图4 PLC控制接线图4.5 控制操作 按下X000为启动按钮，然后按下水位选择开关X002，Y001开始进水，当上水位检测装置X004检测到水满
14、，即水位到达高水位时，停止进水。计时2S后，电机正转得电。开始正转，运转15S后停止3S，然后开始反转15S，再停止3S，如此反复3次，即计数器C0计数满。阀门Y002开启，开始排水，当X005检测到排水完后，洗衣机开始脱水Y005，脱水10S。即完成一次大循环，然后重复以上动作3S，即计时器C1计数满，然后执行下一步。报警器开始报警，并伴随有灯闪烁，持续10S后自动停止，并且所有计时器复位，洗衣机停止工作，一次洗衣完成。4.6 主要参数计算及元器件选择4.6.1 水位传感器的选择 容器内的水位传感器，将感受到的水位信号传送到控制器，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差
15、，然后根据偏差的性质，向给水电动阀发出开关的指令，保证容器达到设定水位。进水程序完成后，温控部份的计算机向供给热媒的电动阀发出开的指令，于是系统开始对容器内的水进行加热。到设定温度时。控制器才发出关阀的命令、切断热源，系统进入保温状态。程序编制过程中，确保系统在没有达到安全水位的情况下，控制热源的电动调节阀不开阀，从而避免了热量的损失与事故的发生。现在的洗衣机中大多采用鉴频式水位传感器，也称之为谐振式水位传感器。4.6.2 可编程控制器的选择 根据输入信号及输出信号的数量，经过初略计算， 输人点数为6点，输出点数为7点；根据I/O点数，可以选用我们比较熟悉的三菱FX-2N系列PLC中的FX-2
16、N-16MR-001型可编程控制器，其输入点8点，输出点8点。 其他电器元件根据合理要求进行选择。5 设计总结 电气控制技术在工业生产、科学研究以及其他各个领域都有广泛的应用，已经成为实现生产过程自动化的重要手段之一。全自动洗衣机只是PLC自动控制应用领域的之一。 通过本次控制系统的设计，对三菱FX-2N系列PLC有了一定的深入了解。利用PLC控制的特点，对按钮、电磁阀、开关等输入输出点进行控制，使得洗衣机洗衣过程全自动化。 虽然此次课程设计用时不是很长，做得也不是很好，但是在这短短的一段设计时期里，我感觉自己收获很大。首先，在之前的PLC学期中并不是很用心，对于指令和控制编程方法很不熟悉，在
17、完成自己课程设计的过程中，我对课本知识又有了进一步的掌握和认识；其次，在对有关PLC编程及仿真器件的运用过程中，对相应的操作也有了较深刻的掌握；最后，在把理论与实践相结合的过程中，对于具体问题寻求解决方法，这都要求自己能够具体问题具体分析。特别是在解决一个现实控制问题的时候才能把书上所学的知识真正的运用到现实中，从而锻炼自己遇到问题、思考问题、解决问题的能力。这次的课程设计是一次自我知识和能力的检验，同时也为以后积累了一笔财富。参考文献1史国生.电气控制与可编程控制技术. 北京：化学工业出版社，2010.5.2王永和.现代电气及可编程控制技术. 北京： 北京航空航天大学出版社，2002.3张万
18、忠.可编程控制器应用技术. 北京：化学工业出版社，2002.4张兴国.可编程控制器技术及应用. 北京：中国电力出版社，2006.5陈立定等.电气控制与可编程序控制器的原理及应用. 北京：机械工业出版社，2004.6王兆义.可编程控制器教程M. 北京：机械工业出版社，2005. 致 谢 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新日异，PLC已经成为当今空前活跃的领域，而对于我们学电气自动化专业的大学生来说，学好PLC是很重要的，也是必须的。 这次的课程设计对我来说很有压力，但是在熟悉PLC的同学的帮助和指导下，通过查询一些资料和重温教材，经过一段时间的修改终于完成的这次的课程设计。在此，非常感谢那些帮助我的同学们，这也让我更加的了解到团队的重要性，毕竟一个人的思绪是有限的，通过团队的合作，能够弥补自己的不足和不了解的地方。虽然，在这次设计没用咨询过老师的意见，但还是感谢老师的谆谆教诲，通过这次设计，让我知道自己的问题所在。 附 录附录1： 程序指令表附录2： 程序梯形图
