毕业设计48全自动洗衣机

邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 1 前 言 全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识，以下就其原理和构造作一分析。洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断 地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是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。 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 2 第 1 章 全自动洗衣机概述 电磁进水阀起着通、断水源的作用。如图 1，当电磁线圈 1 断电时，移动铁芯 2在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片 3上，并将膜片的中心小孔 4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 5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。 水位开关实际上是一个压力开关。如图 2，气室 1的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片 2受压而胀起，推动顶杆 3运动而使触点 4改变，从而实现自动通断。智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、 水位、衣质衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。当洗衣桶内衣物的多少和质地不同，而注入水使其达到相同的水位时，其总重量是不同的。利用这一点，通过对洗衣电动机低速转动后的惯性测量，可以判断衣质和衣量。方法是：在洗衣桶内注入一定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转动。此时，电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获得一矩形脉冲系列。通过分析脉冲个数和脉冲宽度。就能得到衣质衣量情况。衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电 传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱 水运转。 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 3 第 2 章 FR A540 变频器的简介 多功能、通用型，重负载适用 FR A500 1. 功率范围： 0.4 800KW （ 3 相 220V， FR A540 系列） 2. 采用先进磁通矢量控制方式，调速比可达 1： 120（ 0.5-60Hz） 3. 可拆卸式风扇和接线端子，维护方便。 4. 柔性 PWM，实现更低噪音运行。 5. 内置 RS485 通信口，并可支持各种常用的现场。 6. PID 等多种功能适合各种应用场合。 第 2.1 节 概述 交流变频调速技术是现代电力传动技术重要发展方向，随着电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中的应用，变频交流调速已逐渐取代了过去的滑差调速，变极调速，直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于工业生产和日常生活的许多领域。 随着变频调速器的广泛应用，许多工程技术人员对它也有了相当的了解 ,一般通用型变频器大致包括以下几个部分 :1整流电路 ， 2直流中间电路， 3逆变电路， 4控制电路。而产生可调电压和可调频率的逆变电路，又应该是变 频 器各组成部分的核 心技术。 第 2.2节 驱动电路 逆变电路主要包括 :逆变模块和驱动电路。由于受到加工工艺，封装技术，大功率晶体管元器件等因数的影响，目前逆变模块主要由日本 (东芝 ,三菱 ,三社 ,富士 ,三肯。 )及欧美 (西门子 ,西门康 ,摩托罗拉 ,IR)等少数厂家能够生产。 驱动电路作为逆变电路的一部分，对变频器的三相输出有着巨大的影响。驱动电路的设计一般有这样几种方式 、 分立插脚式元件组成的驱动电路 、 光耦驱动电路 、厚膜驱动电路 、 专用 集成块驱动电路等几种。 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 4 (1) 分立插脚式元件的驱动电路 分立插脚式元件组成的驱动电路在 80 年代的日本和台湾变频器上被广泛使用 ,主要包括日本 (富士 :G2,G5.三肯 :SVS,SVF,MF., 春日 ,三菱 Z 系列 K 系列等 )台湾(欧林 ,普传 ,台安 .)等一系列变频器。随着大规模集成电路的发展及贴片工艺的出现 ,这类设计电路复杂，集成化程度低的驱动电路已逐渐被淘汰。 (2) 光耦驱动电路 光耦驱动电路是现代变频器设计时被广泛采用的一种驱动电路，由于线路简单，可靠性高，开关性能好，被欧美 及日本的多家变频器厂商采用。由于驱动光耦的型号很多，所以选用的余地也很大。驱动光耦选用较多的主要由东芝的 TLP系列，夏普的 PC系列 ,惠普的 HCPL系列等。以东芝 TLP系列光耦为例。驱动 IGBT模块主要采用的是 TLP250， TLP251 两个型号的驱动光耦。对于小电流 (15A)左右的模块一般采用 TLP251。外围再辅佐以驱动电源和限流电阻等就构成了最简单的驱动电路。而对于中等电流 (50A)左右的模块一般采用 TLP250 型号的光耦。而对于更大电流的模块，在设计驱动电路时一般采取在光耦驱动后面再增加一级放大电路，达 到安全驱动IGBT模块的目的。 (3) 厚膜驱动电路 厚膜驱动电路是在阻容元件和半导体技术的基础上发展起来的一种混合集成电路。它是利用厚膜技术在陶瓷基片上制作模式元件和连接导线，将驱动电路的各元件集成在一块陶瓷基片上，使之成为一个整体部件。使用驱动厚膜对于设计布线带来了很大的方便 ,提高了整机的可靠性和批量生产的一致性，同时也加强了技术的保密性。现在的驱动厚膜往往也集成了很多保护电路，检测电路。应该说驱动厚膜的技术含量也越来越高。 (4) 专用集成块驱动电路 现在还出现了专用的 集成块驱动电路，主要由 IR的 IR2111， IR2112， IR2113等，其它还有三菱的 EXB系列驱动厚膜。三菱的 M57956， M57959等驱动厚膜。 此外，现在的一些欧美变频器在设计上采用了高频隔离变压器加入了驱动电路中 (如丹佛斯 VLT 系列变频器 )。应该说通过一些高频的变压器对驱动电路的电源及信号的隔离，增强了驱动电路的可靠性，同时也有效地防止了强电部分的电路出现故障时对弱电电路的损坏。在实际的维修中我们也感觉到这种驱动电路故障率很低，大功率模邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 5 块也极少出现问题。 在我们平时的日常生产使用中，大功率 模块损坏是一种常见的故障现象。 第 2 3节 故障现象分析 损坏的原因可能是多种多样的。马达短路，对地绝缘不好，电机堵转，外部电源电压过高都有可能造成变频器大功率模块的损坏，我们在实际维修中更换大功率模块时一定要确定驱动电路的正常工作。否这更换后很容易引起大功率模块的再次损坏。另外我们也要了解 GTR 模块和 IGBT 模块驱动电路的区别，两种功率模块前者为电流驱动，后者 为电压驱动。 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 6 第 3 章 全自动洗衣机 PLC 控制系统设计 第 3.1 节 全自动洗衣机控制系统的设计要求 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。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编写设计说明书及设计小结。 第 3.2 节 PLC 控制系统设计的内容和步骤 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，使内外桶的水涌相通。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。 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， (2) 开始进水直到高（中、 低）水位，关水 (3) 2秒后开始洗涤 (4） 洗涤时，正转 30s，停 2s，然后反转 30s，停 2s (5) 如此循环 5 次，总共 320s后开始排水，排空后脱水 30s (6) 开始清洗，重复（ 2）（ 5），清洗两遍 (7) 清洗完成，报警 3秒并自动停机 (8) 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数） 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 7 步骤 1根据课题要求设定输入和输出点。 输入点： 启动 X1 低水位检测 X11 停止 X2 手动排水 X12 高水位 X3 手动脱水 X13 中水位 X4 低水位 X5 排空检测 X6 高水位检测 X7 中水位检测 X10 输出点： 启动洗衣机 Y1 进水阀 Y2 正 转 Y3 反转 Y4 排水 Y5 脱水 Y6 报警 Y7 说明： (1) 在洗涤过程中，若外部电源与 供水中断，洗衣机暂时停止工作，当电源或供电恢复后， 洗衣机在原来基础上继续工作，知道洗涤完成。 (2) 若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定） 2 根据要求画出状态转移图如图 1.5所示 3根据状态转移图写出 PLC控制程序。 4将程序输入 PLC。 5设定变频器程序运行的参数 (1) 在运行模式选择参数 Pr.79=1,时设定如下参数： 上限频率： Pr.1=50HZ 下限频率 :Pr.2=0HZ 基底频率 Pr.3=50HZ 加速时间 Pr.7=5s 减速时间 Pr.8=3s (2) 在 Pr.79=5 时，设定如下参数 : 程序运行分 /秒选择 Pr.200=2，时间单位是分 /秒，监视显示为基准时间。 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 8 第一组参数 : Pr.201=1,50,0.0 Pr.202=0,50,0.10 Pr.203=2,50,0.13 Pr.204=1,50,0.0 第二组参数 Pr.211=1,50,0.0 Pr.212=0,50,0.15 第 3.3 节 控制系统的硬件设计 3.3.1 进、出水控制电路设计 全自动洗衣机的进、出水控制电路如图 2.5 所示。 当 用户按下电源开关时，微处器自动检测洗衣机有无水位，此时引脚 P2.3 送出一个高电平时，三极管 VT3 导通 ,给 双向可控硅 T1 的控制极 G 加一个触发电压，使 T1 导通，进水阀门打开，洗衣机进水。当水位到一定的标准时，微处理器发出一个低电平信号，进水阀门触点断开，停止进水。 V T 4V T 5 VssR 15R 16V C CT4V T 3YA1YA2R7R 11R 14R 10R3R6P 2. 3P 2. 1图 2.5 进、出水控制电路 3.3.2 水位检测电路 水位检测机构由玻璃管、浮子、金属滑杆组成，玻璃管与洗衣相连玻璃管的水位邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 9 就是洗衣桶的水位，在进水与出水过程当中浮子带动金属滑杆上下移动，当水位处于最高点或最低点时，金属滑杆都与 地相连，到使 89C51 引脚 INT1 变为低电平向CPU 申请中断。 否则 INT1被上拉电阻上拉变为高电平。 此时，微处理器 P2.3 口发出一个高电平，使进水电磁阀触点闭合， 洗衣机进水，开始洗涤。当洗涤时间完毕后，微处理器 P2.0 口发出一个高电平信号，出水电磁阀得电，出水电磁阀打开，进行脱水。当工作完毕后，蜂鸣器发声，整机停止工作。 图 2.8 水位检测电路 第 3.4 节 控制系统的软件设计 3.4.1 控制控制流程图如图 1.4 所示 INT1玻玻玻玻 玻玻玻玻玻玻玻邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 10 初 始 状 态暂 停洗 涤 正 转进 水关 机报 警脱 水排 水暂 停洗 涤 反 转5 次启 动高 水 位低 水 位3 0 S2 SN OY E S暂 停3 次运 行2 S2 S3 0 S3 0 SN OY E S3 S图 1 . 4 洗 衣 机 运 行 流 程 图3.4.2 PLC 顺序功能图 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 11 S 0S 1S 9S 8S 7S 6S 5S 4S 3S 2Y 2T 6T 5T 4T 3T 2T 1Y 7Y 6Y 5Y 4Y 3Y 14*1_TCOT 0Y 1C 0 1 * T 45*_TCOC 0 * T 5T 1T 2T 3T 0T 6Y 5X 6 * X 5 + X 4 * X 1 2 + X 3 * X 1 3X 1 启 动进 水暂 停 2 S启 动 洗 衣 机 / 正 转 / 3 0 S暂 停 2 S启 动 洗 衣 机 / 反 转 / 3 0 S暂 停 2 S排 水脱 水 / 3 0 S报 警 / 3 S（ C O K 3 ）（ C O 1 K 5 ）图 1 . 5 洗 衣 机 的 顺 序 功 能 图M 8 0 0 2邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 12 3.4.3 按图 1.6 接线。 2 2 0 VH L启 动X 7X 5X 4X 3X 2X 1手 动 排 水高 水 位 检 测高 水 位中 水 位低 水 位停 止中 水 位 检 测低 水 位 检 测手 动 脱 水排 空 检 测Y 5C O MX 1 2X 1 3X 6X 1 1X 1 0Y 6Y 7Y 9Y 8C O M 2Y 4Y 3Y 2Y 1F RF R A 5 4 0反 转S DR MR H正 转 S T FC O M 2MRFX N 642 K M 1K M 3K M 4K M 2K M 5图 1 . 6 洗 衣 机 与 P L C 外 部 接 线 3.4.4 调试运行，并对运行状态进行监控 ,如图 1.7 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 13 M 8 0 0 2S E T S 0S E T S 4Y 2S E T S 02S E T S 02S E T S 02S 2S 1S 0X 1Y 1S E T S 03Y 3R E TT 0T 1S 4S E T S 05T 2S 3Y 1Y 4T 3S 5Y 5S 6S E T S 3S E T S 7T 4T 4C 0 1C 0 1S 7S E T S 08X 6X 6Y 6S E T S 1S E T S 9T 5T 5C 0C 0Y 7S 9S E T S 0T 6S E T S 01X 3X 1 1X 5X 1 0X 4X 7T 0T 6T 4T 5T 3T 2T 1K 2 0K 3 0 0K 2 0K 3 0K 3 0 0K 2 0K 3 0 0S E T S 6图 1.7 控制梯形图 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 14 3.4.5 根据顺序功能图写出 PLC控制程序（运用步进指令编程） LD M8002 SET S0 STL S0 LD X1 SET S1 STL S1 OUT Y2 LD X3 AND X7 SET S2 LD X4 AND X10 SET S2 LD X5 AND X11 SET S2 STL S2 OUT T0 K20 LD T0 SET S3 STL S3 OUT Y1 OUT Y3 OUT T1 K300 LD T1 SET S4 STL S4 OUT T2 K20 LD T2 SET S5 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 15 STL S5 OUT Y1 OUT Y4 OUT T3 K300 LD T3 SET S6 STL S6 OUT T4 LD T4 AND C01 SET S7 LD T4 ANI C01 SET S3 STL S7 OUT Y5 OUT X6 LD X6 STL S8 OUT Y6 OUT T5 K300 LD T5 AND C0 SET S9 LD T5 ANI C0 SET S1 STL S9 OUT Y7 OUT T6 K30 LD T6 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 16 SET S0 RET S9 END 邵阳学院 课程 设计 （ 论文 ） 17 第 4 章 总结 随着毕业日子的到来，课程设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。 课程 设计是在完成了理论课程和毕业实习的基础上对所学知识一次综合性的总结，是工科学生完成基础课程之后，将理论与实践有机联系起来的一个重要环节，是为以后走向工作岗位能更好的服务社会打下基础的重要环节。 本次课程设计分为三章：第一章绪论，主要介绍全自动洗衣机的基本原理，洗涤衣服的基本过程及其在社会的广泛应用；第二章主要讲述 了 PLC控制系统设计基本原则及其选择 PLC的基本步骤，为全自动洗衣机 PLC控制系统设计打下基础；第三章详细讲解了全自动洗衣机控制系统设计的硬件连接和软件编程。 在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个 长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真 的学会了。 在此要感谢我们的指导老师罗老师、朱老师和李老师对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量