【基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4200字（論文）】

第第頁(yè)基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u44401引言 1115192全自動(dòng)洗衣機(jī)的總體設(shè)計(jì) 225942.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝要求 2143092.2系統(tǒng)的方案確定 378803系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 467963.1稱重傳感器的選型 4212883.2液位傳感器的選型 4117893.3電機(jī)的選型 5137913.4I/O分配設(shè)計(jì) 584033.5可編程控制器的選型 5135494全自動(dòng)洗衣機(jī)流程圖設(shè)計(jì) 63164結(jié)論 718236參考文獻(xiàn) 8摘要：全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)主要通過(guò)根據(jù)衣物重量設(shè)定進(jìn)水量，按照進(jìn)水、浸泡、洗滌、排水、進(jìn)水、漂洗、排水、脫水等步驟的工藝設(shè)計(jì)需求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)利用相關(guān)元件以及單片機(jī)來(lái)完成整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并完成電路系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)的整體控制都是通過(guò)可編程控制器進(jìn)行的，在明確系統(tǒng)具體的工藝設(shè)計(jì)方案以后，找到整體的設(shè)計(jì)思路。在設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)的時(shí)候應(yīng)該著重分析PLC及其他接線進(jìn)的設(shè)計(jì)原理；在設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的時(shí)候有必要先明確整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行流程以及所需的編程指令，從而確定好軟件的程序,滿足系統(tǒng)的所有設(shè)計(jì)要求，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。1引言由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在越來(lái)越忙碌的人們都開(kāi)始使用起了洗衣機(jī)這種家用電器。洗衣機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。工業(yè)洗衣機(jī)主要用于洗滌棉花、羊毛、人造纖維和絲綢等服裝織物。但是傳統(tǒng)洗衣機(jī)的繼電器控制已經(jīng)不能滿足人們?nèi)粘Ｉ顚?duì)于洗衣機(jī)控制的需求。要想洗衣機(jī)從半自動(dòng)洗衣機(jī)向全自動(dòng)洗衣機(jī)轉(zhuǎn)變,需要從新設(shè)計(jì)衣物洗滌整體方案,可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)水量注入和添加洗滌劑,根據(jù)衣服的重量進(jìn)行綜合調(diào)整。然后根據(jù)用戶的需要確定清洗的時(shí)間和強(qiáng)度。最后，清洗完成后，自動(dòng)干燥完成，干燥時(shí)間可自行調(diào)節(jié)。全自動(dòng)洗衣機(jī)為人們節(jié)省了大量的時(shí)間和精力，為人們帶來(lái)更多的便捷與方便。2全自動(dòng)洗衣機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝要求市場(chǎng)上全自動(dòng)洗衣機(jī)的型號(hào)較多，本文以20KG的全自動(dòng)洗衣機(jī)為研究對(duì)象。對(duì)于全自動(dòng)洗衣機(jī)來(lái)說(shuō)，主要的組成部分大致相同，主要由控制單元、旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)、進(jìn)水電磁閥、出水電磁閥、脫水閥、上下液位檢測(cè)開(kāi)關(guān)、稱重傳感器、液位檢測(cè)傳感器以及安全開(kāi)關(guān)等組成。全自動(dòng)洗衣機(jī)工作流程也大致相同，具體工作流程包括衣物稱重、進(jìn)水、浸泡、正反轉(zhuǎn)洗滌、排水、進(jìn)水、正反轉(zhuǎn)漂洗、脫水等環(huán)節(jié)，此外，還要按照衣物重量的不同，進(jìn)行水位控制。對(duì)于全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，按照以下控制工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先進(jìn)行衣物的稱重計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定洗滌的液位，然后按照進(jìn)水-浸泡-洗滌-排水-進(jìn)水-漂洗-脫水等進(jìn)行順序執(zhí)行。系統(tǒng)通過(guò)操作屏確定當(dāng)前的洗滌時(shí)間和漂洗時(shí)間，浸泡時(shí)間以及脫水時(shí)間，通過(guò)時(shí)間設(shè)定，達(dá)到全自動(dòng)洗衣的流程控制。具體控制方案或思路如下：（1）按照當(dāng)前投擲到洗衣機(jī)的衣物重量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按照重量值進(jìn)行水位的計(jì)算，從而確定洗衣的液位值，進(jìn)行洗滌液位的設(shè)定。假設(shè)洗衣機(jī)最大洗滌重量為20KG，因此當(dāng)前衣物的重量除以20KG，得到百分比值，該百分比值乘以50%，得到的計(jì)算值再加上50%，為水位的百分比值，按照此計(jì)算方法進(jìn)行水位的設(shè)定。具體計(jì)算公式如下：比如當(dāng)前衣物監(jiān)測(cè)重量為10KG，除以20KG后，得到的百分比值為50%，該值再乘以50%，為25%。25%加上50%為75%，百分之七十五為當(dāng)前洗衣機(jī)液位的設(shè)定百分比值。（2）洗滌控制當(dāng)按下系統(tǒng)啟動(dòng)后，洗衣機(jī)開(kāi)始注水運(yùn)行，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定水位值后，注水閥關(guān)閉，開(kāi)始按照設(shè)定的浸泡時(shí)間進(jìn)行浸泡。當(dāng)浸泡時(shí)間到后，按照設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行洗滌，洗滌采用電動(dòng)機(jī)高速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)交替，當(dāng)正轉(zhuǎn)10秒鐘后，停止3秒，然后再反轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)10秒鐘后，停止3秒，然后再正轉(zhuǎn)，循環(huán)往復(fù)。當(dāng)洗滌時(shí)間到后，開(kāi)始排水。（3）漂洗當(dāng)洗滌時(shí)間到，排水閥打開(kāi)，當(dāng)液位到達(dá)5%后，排水閥關(guān)閉，注水閥打開(kāi)，進(jìn)行注水，當(dāng)注水水位到達(dá)設(shè)定液位值后，開(kāi)始進(jìn)行漂洗。按照設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行漂洗，漂洗采用電動(dòng)機(jī)低速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)交替，當(dāng)正轉(zhuǎn)10秒鐘后，停止3秒，然后再反轉(zhuǎn)，當(dāng)反轉(zhuǎn)10秒鐘后，停止3秒，然后再正轉(zhuǎn)，循環(huán)往復(fù)。當(dāng)洗滌時(shí)間到后，開(kāi)始排水。（4）脫水當(dāng)排水液位達(dá)到5%后，脫水閥打開(kāi)，電機(jī)開(kāi)始高速正轉(zhuǎn)，脫水時(shí)間按照設(shè)定值進(jìn)行脫水，當(dāng)脫水時(shí)間到后，脫水結(jié)束，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束。（5）保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置上液位開(kāi)關(guān)和下液位開(kāi)關(guān)，主要是為了防止液位傳感器損壞導(dǎo)致意外情況發(fā)生，造成不可估量的損失。2.2系統(tǒng)的方案確定通過(guò)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行控制方案的設(shè)計(jì)和選擇。對(duì)控制方案的選擇，主要考慮現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用環(huán)境、系統(tǒng)的功能要求以及經(jīng)濟(jì)成本的投資考慮等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求務(wù)必做到控制穩(wěn)定、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)環(huán)境、并且能夠?yàn)楹笃谏?jí)改造提供空間?？刂品桨傅倪x擇直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，功能實(shí)現(xiàn)的完整性以及控制方便快捷，為后期的系統(tǒng)升級(jí)改造留有空間，并且能方便進(jìn)行系統(tǒng)的改造升級(jí)。系統(tǒng)按照輸入部分和輸出部分的設(shè)計(jì)，輸入部分主要包括啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、上水限位開(kāi)關(guān)、下水限位開(kāi)關(guān)、重模擬量傳感器、液位模擬量傳感器、電源開(kāi)關(guān)等。輸出部分主要包括電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出、反轉(zhuǎn)輸出、高速輸出、電機(jī)開(kāi)關(guān)、進(jìn)水閥和排水閥、脫水閥狀態(tài)顯示等組成。控制系統(tǒng)組成示意圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)控制方案圖3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1稱重傳感器的選型稱重傳感器選用電阻應(yīng)變式稱重傳感器，型號(hào)為T(mén)SC-300。該稱重傳感器需要的供電電壓為DC24V，測(cè)量的物料重量范圍為0-60KG，輸出的模擬量數(shù)據(jù)類型為電流信號(hào)。TSC-300型號(hào)的稱重傳感器，該硬件接線為四根線，分別為兩根電源線，兩根模擬量輸出線。電源線的電壓等級(jí)為DC24V，模擬量輸出類型為4-20mA。3.2液位傳感器的選型液位傳感器輸出的信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號(hào)，一般包括0-10V和4-20mA。液位傳感器分兩線制和四線制接線方式，在四線制液位傳感器中，其中兩根線為DC24V電源線，輸出模擬信號(hào)通常為0-10V，而電源為DC24V電源線。兩線制液位傳感器為儀表或可編程控制器的電源，正負(fù)極接液位傳感器，感測(cè)標(biāo)準(zhǔn)模擬電流信號(hào)，輸出信號(hào)類型為4-20mA。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要感測(cè)介質(zhì)的液位。綜合考慮設(shè)計(jì)思路和硬件要求，選用兩線制液位傳感器，液位傳感器型號(hào)如下：國(guó)產(chǎn)DATA-52系列。檢測(cè)液位范圍0-1m，輸出模擬信號(hào)4-20mA。本設(shè)備或PLC的電源為DC24V。基于以上選型，液位傳感器的具體選型參數(shù)如表3-1所示。表3-1液位傳感器的選型參數(shù)性能指標(biāo)指標(biāo)值型號(hào)DATA-52供電電壓DC24V測(cè)量范圍0-1.0Mpa精度等級(jí)0.1%FS輸出信號(hào)4-20MA3.3電機(jī)的選型按照洗衣機(jī)的容量進(jìn)行計(jì)算，選擇該電動(dòng)機(jī)的容量。以20KG的洗衣機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明。該洗衣機(jī)的脫水桶直徑相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，需要重點(diǎn)考慮偏心問(wèn)題，所以在計(jì)算的時(shí)候，必須按照洗滌物產(chǎn)生的最大偏心率進(jìn)行計(jì)算。脫水電動(dòng)機(jī)的功率容量，一般情況下要比洗滌電動(dòng)機(jī)的容量大，選擇脫水電動(dòng)機(jī)的功率要根據(jù)消耗功率進(jìn)行計(jì)算，比如要考慮電子轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及偏差帶來(lái)的功率消耗等。所以以20KG的洗衣機(jī)為例，選擇的電動(dòng)機(jī)額定功率為750W，選擇型號(hào)為YY104-180型號(hào)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)，功率750瓦,額定電壓220V，轉(zhuǎn)速1350r/min，電流2.7A。3.4I/O分配設(shè)計(jì)對(duì)于全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的I/O分配設(shè)計(jì)，主要的作用是進(jìn)行系統(tǒng)的外部輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的地址分配，通過(guò)該地址分配設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)的硬件以及軟件的設(shè)計(jì)。表3-2I/O點(diǎn)的分配表輸入動(dòng)作輸入I點(diǎn)分配輸出動(dòng)作輸出O點(diǎn)分配系統(tǒng)啟動(dòng)I0.0運(yùn)行指示Q0.0系統(tǒng)停止I0.1洗滌指示Q0.1電源開(kāi)關(guān)I0.2脫水指示Q0.2高液位傳感器I0.3漂洗指示Q0.3低液位傳感器I0.4電機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.4手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)I0.5電機(jī)反轉(zhuǎn)Q0.5稱重模擬量AIW0高速輸出Q0.6液位模擬量AIW2電機(jī)開(kāi)關(guān)Q0.7進(jìn)水閥Q1.0排水閥Q1.1脫水閥Q1.23.5可編程控制器的選型隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化快速普及，由此而來(lái)各大自動(dòng)化控制集成商開(kāi)始研制各自的產(chǎn)品，以適應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的局面。在中國(guó)自動(dòng)化控制工控產(chǎn)品市場(chǎng)，比較常見(jiàn)的品牌主要為德國(guó)西門(mén)子自動(dòng)化生產(chǎn)的S7系列的可編程控制器，日本三菱公司生產(chǎn)的FX系列的可編程控制器，歐姆龍公司生產(chǎn)的CP系列的可編程控制器，這些產(chǎn)品占據(jù)中國(guó)較大的工控市場(chǎng)份額。每個(gè)公司產(chǎn)品都具有相應(yīng)的開(kāi)發(fā)編程軟件，特別是西門(mén)子公司這幾年研發(fā)的大型編程軟件-博途軟件，編程軟件將設(shè)備組態(tài)設(shè)計(jì)、STEP7編程設(shè)計(jì)、WINCC可視化設(shè)計(jì)等集合在一個(gè)軟件，方便開(kāi)發(fā)應(yīng)用。三菱公司的GX-WORKS編程軟件功能比較強(qiáng)大，能夠進(jìn)行在線仿真，通過(guò)在線仿真能夠觀察當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。歐姆龍公司的CX系列軟件使用比較方便。這幾家大型工控產(chǎn)品生產(chǎn)商，在市場(chǎng)的應(yīng)用中各有優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前工控自動(dòng)化領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。4全自動(dòng)洗衣機(jī)流程圖設(shè)計(jì)對(duì)于自動(dòng)洗衣機(jī)的控制流程功能如圖6所示。圖3-1系統(tǒng)控制功能流程圖（1）系統(tǒng)上電后，進(jìn)入初始化狀態(tài)，并準(zhǔn)備好啟動(dòng)；（2）投擲需要洗的衣物后，根據(jù)衣物重量傳感器進(jìn)行衣物的稱重，計(jì)算水位設(shè)定值；（3）系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)水閥打開(kāi)，水位開(kāi)始上升，當(dāng)水位上升到設(shè)定水位值時(shí)，進(jìn)水閥停止，與此同時(shí)按照浸泡設(shè)定的時(shí)間，對(duì)衣物進(jìn)行浸泡。（4）當(dāng)浸泡時(shí)間到后，開(kāi)始進(jìn)行洗滌，按照設(shè)定的洗滌時(shí)間進(jìn)行運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)交替，高速正轉(zhuǎn)10秒鐘，停止3秒鐘，高速反轉(zhuǎn)10秒鐘，停止3秒鐘，循環(huán)交替運(yùn)行，直到洗滌時(shí)間到達(dá)設(shè)定時(shí)間，完成洗滌。（5）當(dāng)洗滌時(shí)間到后，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，將排水閥打開(kāi)，進(jìn)行排水，當(dāng)排水水位到達(dá)下限值時(shí)，關(guān)閉排水閥，打開(kāi)注水閥。開(kāi)始進(jìn)行注水，當(dāng)，當(dāng)水位上升到設(shè)定水位值時(shí)，進(jìn)水閥停止。（6）當(dāng)進(jìn)水閥關(guān)閉后，開(kāi)始進(jìn)行漂洗，按照設(shè)定的漂洗時(shí)間進(jìn)行運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)進(jìn)行低速正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)交替，低速正轉(zhuǎn)10秒鐘，停止3秒鐘，低速反轉(zhuǎn)10秒鐘，停止3秒鐘，循環(huán)交替運(yùn)行，直到漂洗時(shí)間到達(dá)設(shè)定時(shí)間，完成漂洗。（7）當(dāng)漂洗完成后，進(jìn)行排水，當(dāng)排水水位到達(dá)下限值時(shí)，關(guān)閉排水閥，打開(kāi)脫水閥。通過(guò)脫水閥動(dòng)作，進(jìn)行脫水運(yùn)行，按照設(shè)定脫水時(shí)間進(jìn)行動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)高速正轉(zhuǎn)。脫水時(shí)間到，系統(tǒng)停止，洗衣結(jié)束。本系統(tǒng)根據(jù)工藝流程圖的設(shè)計(jì)和思路，采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和順序控制法相結(jié)合的控制思路，進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)。結(jié)論洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)的選擇基于PLC的許多優(yōu)點(diǎn)。例如，它易于編程，易于使用，易于初學(xué)者使用，并且具有良好的抗干擾能力，相對(duì)穩(wěn)定，廣泛使用，相對(duì)易于使用和維護(hù)。在工業(yè)上，選擇PLC進(jìn)行控制，尤其是它的順序控制特別被使用，而本文中的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)選擇PLC控制來(lái)使用順序控制。PLC控制和變頻技術(shù)的集成降低了洗衣機(jī)投放市場(chǎng)時(shí)的設(shè)計(jì)成本。工業(yè)洗衣機(jī)采用PLC來(lái)控制，主要是利用PLC順序控制特點(diǎn)，對(duì)于洗衣整體流程存在很大優(yōu)勢(shì)，并且易于程序編寫(xiě)操作。而PLC控制和變頻處理技術(shù)的集成降低了洗衣機(jī)設(shè)計(jì)成本，并且更加易于維護(hù)修理。故障時(shí)間短，具有節(jié)能的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)趙艷芬.基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2020,28(35):38-39.黃淵,李旭波,唐偉,劉朝彤,陳宏.