基于PLC的全自动洗衣机设计毕业设计论文.doc

湘潭大学兴湘学院专业课程设计说明书题 目： 基于plc的全自动洗衣机设计专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2012964026 姓 名： 刘少华 指导教师： 李 卫 完成日期： 2016年1月24日 目 录第一章：引 言41.1课题背景41.2课题意义41.3国内外发展趋势4第二章 ： 全自动洗衣机的设计要求和功能实现52.1 、 全自动洗衣机的设计要求52.2、全自动洗衣机的功能实现5第三章 ： 全自动洗衣机的设计63.1 .单项异步电动机正反转63.2 全自动洗衣机plc控制的硬件图93.3、i/o地址分配113.4、全自动洗衣机plc控制的流程图123.5 、全自动洗衣机编程梯形图133.6程序语句表15总结15参考文献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;简化结构;降低成本; according to the full-automatic washing machine in plc controls the design of the systemabstract plc 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 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 current technology, simplify structure. it is also helpful to reduce cost and increases reliability. key words: fully-auto washing machine; programmable controller; simplify structure; decline low cost;第一章：引 言1.1课题背景随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然趋势。全自动洗衣机的生产给人们的生活带来极大的方便。现在自动洗衣机做的比较好的，国内有小天鹅、海尔、荣事达等等，国外有西门子、博世等等。这些厂家生产的全自动洗衣机还是比较好的，但是由于性能不同，使其价格存在很大的差异，由于生活水平的提高，人们追求高质量的生活，对这些不是很在意，只要买来好用就行，所以目前市场上还是有很大的发展空间。目前市场上出售的全自动洗衣机大体为3种。第一种：前置式侧开门滚筒式洗衣机。第二种：波轮上开门洗衣机。特点是洗涤时间短，用水量小，洗净度高，是滚筒式的许多倍。第三种：“搅拌式”洗衣机。洗净度非常高，是波轮洗衣机的十几倍，但由于洗涤度和磨损率成正比，所以很损衣物，这种洗衣机市场上较少。1.2课题意义全自动洗衣机以其固有的优点赢得了许多消费者的信赖，应用而生，它将是现在到未来的星星产业，所以有必要开发和改善现有的全自动洗衣机。 运用最先进的科学技术，投入最少的资金，达到一样或者更好水平，便拥有了更广阔的市场竞争力，而现在的plc价格也在下降，所以可以应用该产品进行研发，从而达到自动化控制，更多的赢得消费者的青睐。1.3国内外发展趋势波轮式洗衣机重点放在改革水流方式上，为了改善洗涤性能，减少洗涤物的缠绕和磨损，日本发展了大直径波轮、低速频繁起动换向，即所谓新水流洗衣机；各国都在研制节能、节水洗衣机，如日本松下电器(株)的爱妻号na-f361,1型全自动洗衣机与na一7860型洗衣机相比，省水、省电约二分之一；广泛采用新材料，改善材料性能，提高其利用率，以降低成本。第二章 ： 全自动洗衣机的设计要求和功能实现2.1 、 全自动洗衣机的设计要求 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（甩干）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，将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水同并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电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。（1）控制要求：plc投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。启动时开始进水。水满（即水位到达高水位）时停止进水并开始洗涤正转。正洗15s后暂停。暂停3s后开始洗涤反转。反洗15s后暂停。暂停3s后，若正、反洗未满3次，则返回从正洗开始的动作；若正、反满3次时，则开始排水。水位下降到低水位时开始脱水并继续排水。脱水10s即完成一次从进水到脱水的大循环过程。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。报警10s后结束全部过程，自动停机。 此外，还要求可以按排水按钮实现手动排水；按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。2.2 、全自动洗衣机的功能实现 plc投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。启动时开始进水。水满（即水位到达高水位）时停止进水并开始洗涤正转。正洗30s后暂停。暂停3s后开始洗涤反转。反洗30s后暂停。暂停3s后，若正、反洗未满3次，则返回从正洗开始的动作；若正、反满3次时，则开始排水。水位下降到低水位时开始脱水并继续排水。脱水10s即完成一次从进水到脱水的大循环过程。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。报警10s后结束全部过程，自动停机。此外，还要求可以按排水按钮实现手动排水；按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。 第三章 ： 全自动洗衣机的设计 3.1 .单项异步电动机正反转要实现单相异步电动机的反转，就必须使旋转磁场反转，实现单相异步电动机旋转磁场的反转，就要把工作绕阻和起动绕阻中的一组首端和末端与电源的接线对调方可完成。因为单相异步电动机的旋转磁场（转向）使从电流相位超前的绕阻向电流相位滞后的绕阻旋转的。这样如果把其中一个绕阻首端和末端于电源线接法对调就等于把这个绕阻的电流的相位改变了180，假若原来这个绕组的电流相位使超前90，这样一来，该接后该绕组的电路相位便成为滞后90了，结果就导致了旋转磁场的方向也随之改变。有的电容运行式单相异步电动机式通过改变电容器的接法来改变单相异步电动机的转向的，如洗衣机的波轮电机需要经常正、反转。如图： 图3-1-1 异步电动机正反转控制当定时器开关接于左边的位置时，电容器串联在lf绕组上，则电流iuf相位约90，设此时电动机正转，经过定时器所设定度时间后，定时器刀开关接通右边触点将电容器从lf绕组切断到lz绕组中，则电流ilz超前ilf相位约90，从而实现了电动机的反转，在该电路中实质上是主、副绕组相互交换来实现正反转的，因此这种单相异步电动机的工作绕组和启动绕组必须是可以互换的。所以他的工作绕组、启动绕组的线圈匝数线径，所占槽位数都是应该完全相同的。 图3-1-2异步电动机绕组控制 上述电路的工作状态对于罩极式单相异步电动机而言，由于其旋转方向是由其内部结构决定的，因此外部接线无法改变罩极单相异步电动机的旋转方向，所以罩极式单相异步电动机一般用于不需要改变转向的场合。 3.2 全自动洗衣机plc控制的硬件图 图 3-3、plc控制硬件图 一、全自动洗涤：按下sb1（启动按钮），即sb1闭合，洗衣机开始工作。之后分步进行：1、 注水：开始工作后，首先sb1闭合，通过plc控制使电磁阀k开始工作，进入进水阶段，控制高水位开关k1，高水位设定为进水30s，低水位开关k2，低水位则设定为20s，。进水完毕后开始洗涤工作。2、洗涤：由启动按钮sb1控制plc工作,使得sb5开始工作，使水温升高，当到达40c时，温度传感器k4开始工作，使温度不再上升。接着plc控制使接触器k1工作，到电机正转，工作10s，停3s，之后plc控制km2工作使得电机反转，工作10s，以此循环200次，由此实现洗衣机的洗涤过程。循环结束之后，再次循环3次。进入排水阶段。排水：由plc控制电磁阀k4开始工作，开始排水。排水15s完毕之后，进入脱水阶段。1、脱水：plc自动控制脱水，使得离合器开始工作，使得电机带动波盘开始带动内桶（脱水桶）开始旋转，同时，变频器开始工作使得电机高速旋转，脱水开始，30s之后脱水完毕。进入报警阶段。2、停止：脱水完毕之后，plc控制扬声器开始工作，这时扬声器发出报警声，说明洗衣过程完毕。二、快速洗涤：按下快速洗涤按钮k3，洗衣机开始工作。1、 注水：开始工作后，首先sb1闭合，通过plc控制使电磁阀k开始工作，进入进水阶段，控制高水位开关k1，高水位设定为进水30s，低水位开关k2，低水位则设定为20s，。进水完毕后开始洗涤工作。2、 洗涤：由启动按钮sb1控制plc工作,使得sb5开始工作，使水温升高，当到达40c时，温度传感器k4开始工作，使温度不再上升。接着plc控制使接触器k1工作，到电机正转，工作10s，停3s，之后plc控制km2工作使得电机反转，工作10s，以此循环200次，由此实现洗衣机的洗涤过程。循环结束之后，再次循环2次。进入排水阶段。3、 排水：由plc控制电磁阀k4开始工作，开始排水。排水15s完毕之后，进入脱水阶段。4、 脱水：plc自动控制脱水，使得离合器开始工作，使得电机带动波盘开始带动内桶（脱水桶）开始旋转，同时，变频器开始工作使得电机高速旋转，脱水开始，30s之后脱水完毕。进入报警阶段。5、 停止：脱水完毕之后，plc控制扬声器开始工作，这时扬声器发出报警声，说明洗衣过程完毕。三、脱水甩干：1、直接按下脱水按钮sb3，通过plc控制，开始工作。 2、plc控制离合器工作，使得波盘开始工作，带动内桶（脱水桶）开始工作，同时，变频器开始工作使得电机高速旋转，脱水开始，60s后脱水完毕，从而实现脱水甩干过程。 2、 脱水完毕之后，plc控制扬声器开始工作，这时扬声器发出报警声，脱水甩干过程完毕。3.3、i/o地址分配全自动洗衣机plc控制i/o表图 1007 温度传感器k4 1005 220v交流电源 0010 加热40 1004 声音报警k7 0009 脱水按钮（sb3） 1003 脱水离合器k6 0006 低水位开关k2 1002 排水电磁阀k5 0005 高水位开关k1 1001 电机反转km2 0004 快速洗涤k31000 电机正转km1 0003 停止按钮（sb2）1009 进水电磁阀k40003启动按钮（sb1）输出点号输出设备输入点号输入设备全自动洗衣机plc控制i/o表格 图 3-3 i/o地址分配3.4、全自动洗衣机plc控制的流程图开始 启动按钮sb1加热到40排水k5电机反转km2停止电机正转km1加热40进水（电磁阀）低水位开关k2高水位开关k1开始，启动按钮sb1结束报警k7脱水k6 3.4、plc全自动洗衣机控制流程图3.5 、全自动洗衣机编程梯形图 plc控制系统的梯形图按下启动按钮s1，x0 动合触点闭合，内部辅助继电器r10得电为“1”，同时r10动合触点闭合自锁; r10动合触点闭合使输出继电器y1 得电为“1”，进水阀打开，开始注水。到高水位检测传感器，k1 闭合，使其动断触点x1 断开，进水阀关闭; 同时x1动合触点闭合，计时器t0开始通电计时，2s 后t0 动合触点闭合，输出继电器y2 得电为“1”，洗衣机开始正转洗涤；同时计时器t1 得电，30s 后t1 动断触点断开，y2 断电，正转洗涤停止。同时t1 动合触点闭合，计时器t2得电，2s后t2动合触点闭合，输出继电器y3得电为“1”，洗衣机开始反转洗涤，同时计时器t3得电，30s后t3动合触点闭合，t4 得电，2s 后t4 动合触点闭合，计数器ct100 计数1 次; t4 动断触点断开，计时器t0、t1、t2、t3、t4 失电复位，t4失电后其动断触点恢复闭合，t0得电，2s后，y2得电，开始正转洗涤，如此循环5次，计数器ct100计数5次后，c100 动合触点闭合，输出继电器y4 得电为“1”，排水阀打开排水，待排水至低水位检测开关k2时，输入继电器x2动断触点断开，y4 失电为“0”，停止排水，同时x2 动合触点闭合，输出继电器y5 得电为“1”，脱水电机运转，开始脱水，同时计时器t5 得电，30s 后t5 动断触点断开，y5 失电为“0”，脱水停止; 同时t5 动合触点闭合，计数器ct101计数1 次。同时t5 动合触点闭合，使高水位进水阀打开注水，开始第2 次大循环，第2 次大循环结束后，计数器ct101 动合触点闭合，输出继电器y0 得电为“1”，报警器报警，同时计时器t6 得电，3s 后t6 动断触点断开，y0 失电为“0”，报警停止，自动洗衣过程完成。其中s2为手动排水按钮，s3为手动脱水按钮，s4 为手动停止按钮。3.6程序语句表 总结持续一周的关于全自动洗衣机plc控制的课程设计已经结束了，通过此次plc程序设计实践,我实在是获益不浅!plc是今年刚接触的一门新课，刚开始对这门课程很干兴趣，可是学起来的时候感觉有点难度，所以学起来的有点畏惧感，以致没怎么学好！每次上实训课的时候，虽然都是尝试着去操作，可还是只会简单的输入程序。这次全自动洗衣机plc控制课程设计让我进一步熟悉了plc程序设计，而且得到了用plc程序设计解决实际问题的宝贵经验! plc程序设计是一门重要专业的基础课程，是数据结构，操作系统，数据库原理和软件工程等后继课程的基础。适用于大型系统软件和应用软件的开发。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月异，当今plc应用在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握plc技术是十分重要的。经过这一个星期的实践学习，使我对plc程序设计有了更进一步的认识和了解。在不长的时间里我明白了，不仅仅是要重视而且要通过不断的上机操作才能更好地学习这门课程。在课程设计这一个星期里，我认识到我有很多不足得地方。首先是在理论知识上，有一些指令还不是很清楚。但通过这次实训，我感觉自己有了很大的提高。通过设计实践，使我在很多方面的认识有所提高。例如，这次的实训内容是全自动洗衣机plc控制设计，通过这次实训，我了解到了很多关于plc程序设计方面的知识，如：全自动洗衣机plc的控制，这就是plc的一个应用领域，在这次的实训中，利用plc相关知识，将全自动洗衣机的硬件图、io表、流程图以及梯形图编辑出来，然后在计算机中进行模拟，让我们目睹了这一模拟过程，使我们进一步认识到plc的重要性。在这次实训过程中我也遇到了很多难题。但在通过查阅资料，以及向同学请教后，也终于成功的运行了课程设计所要求的程序。这次程序设计是我在plc程序的思想下第一次整体完成的程序设计，所以还有很多的不完美的地方，希望老师予以指出和改正。通过这次的全自动洗衣机plc控制课程设计，我懂得了无论什么事都要去做才会发现问题，才有可能去解决问题。对知识的学习，不能潜偿辄止，要深入去学习，去了解，这样才会有所收获。有许多东西，许多事，不是想像中的那么容易，不去实践，永远也不会有提高，尤其是学习plc上。同时，在这次课程设计的过程中，我认识到学好plc要重视实践操作，不仅仅是学习plc程序设计，还是其它的课程设计，以及其它方面的知识都要重在实践，不能只是学习和重视书本上的理论知识，所以日后在学习过程中，我会更加注视实践操作，使自己更好地学好plc这门课程. 在这次全自动洗衣机plc控制课程设计的实训中，我深感压力，因为平时对编程序这方面没有过多的关注，平时所学到的一点理论知识在实际应用中也很有限，实习过程中明显的准备不充分，使自己遇到了很多的难题，但在和同学们合作讨论下有颇有收获，从中我了解的个人的学识终究是限的，但集体的智慧是无限的，当然我们能取得这样的成绩也来于老师的指导有方。通过这次实训，我们了解到其实编一个程序也不像刚开始所想象中的那么难，那么复杂，只要我们肯用心用脑，肯去花功夫钻研就会一定会有收获，其实在课程设计中运用的很多知识在课堂上老师都已经很详细讲过，但我们就是缺少了那一份灵动，所以我学到了除了要有扎实的基本功外，有一点点的变通的灵泛性还是必要的。总之我们倾心投入，大家都很努力，为了课程设计能够顺利通过，我们查阅了很多资料，也请教了老师，这一周时间很快就过去了，但这一周过的很愉快，相信加上我的坚持不懈，以后一定会在plc程序设计的学习中得到更多的知识和经验！这次设计,感觉收获很大，对plc也产生了更大的兴趣，对程序设计思想有了初步的理解和体会，对plc的各种功能有了更进一步的了解，并且将平时没有彻底掌握的知识有了深刻的理解，同时自己在这次的课程设计时间中，看到了自己还存在很多方面的不足。 1：对于plc程序指令的不熟悉是课程设计中所遇到的最大的问题。 2：程序基础的不扎实是课程设计不能完美，高效的完成的最大影响。这些不足提醒我努力学习以便能更好的完善自我。致谢课程设计是培养