燕山大学基于PLC全自动洗衣机

电气工程学院上课时间制定计划，说明书设计主题：自动洗衣机PLC控制系统设计部门：电气工程学院学年专业：学号：学生姓名：导师：郭忠男，郎智宗，魏艳君，王德玉电气工程学院课程设计任务书课程名称：电气控制和PLC课程设计基层培训单位：电气工程和自动化部门指导教师：郭忠南等学号学生姓名(专业)课11登记1班设计标题自动洗衣机PLC控制系统设计设定计策技术手术人参数字PLC用于配置自动洗衣机PLC电气控制系统。控制要求必须查阅相关文献。设定计策是球体1)根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。2)根据控制要求准备PLC控制程序3)根据需要创建设计手册并绘制A1格式的图形。人参考试资本家材料1，PLC电气控制技术漆汉红主编机械产业出版社20082、图书馆各种期刊文件相关数据库3、相关电气设计指南周藩第一周第二周嗯嗯完成城堡内部龙完成所有方案设计：星期一，第二：确认并阅读相关参考资料。星期二至星期五：程序设计星期六，日：改进设计星期一，2:完成工程报表星期三，4: A1绘制设计图面星期五：评估答案地图桥老师签字Grassroots teaching unit董事签字说明：1，本表为第3部分，系，学生1部分，保原教务科1部分。2、学生的那份任命书要求在课程设计报告前装订。电气工程学院教务科燕山大学课程设计指南摘要信息编程序控制器(PLC)是计算机技术、自动控制技术和通信技术相结合的新技术，它被广泛用作工业生产、科学研究和其他各种领域自动化的重要手段之一，是现代工业控制的三大支柱之一。在继电器-接触器控制中，可编程序控制器是电气控制技术在理论和应用领域交互作用的最新发展阶段。采用模拟、数字或模数混合电路的全自动洗衣机的早期控制系统。近年来，随着技术的快速发展，单片机、PLC的应用不断深入，推动了现有控制测试技术的持续更新。本文采用日本三菱制造的FX2N-32MR PLC作为自动洗衣机控制系统设计的可编程控制器。本文以日本Mitsubishi生产的FX2N-32MR PLC作为自动洗衣机控制系统的可编程控制器，设计了系统结构图、工作流程图、电路图、程序梯形图、输入输出接口菜单、组件目录表等，并通过程序的模拟调试验证了此设计的可行性。关键词PLC PLC可编程控制器自动洗衣机第1页列表摘要1马里奥2第一章简介31.1设计背景31.2 PLC简介31.2.1 PLC的定义31.2.2 PLC功能3第二章自动洗衣机PLC控制系统设计42.1自动洗衣机结构和工作原理42.2自动洗衣机控制要求和工作流52.3自动洗衣机的硬件设计82.3.1选择组件82.3.2电路设计102.4自动洗衣机软件设计122.4.1输入输出接口分配122.4.2阶梯设计132.4.3编程20第三章总结审计22参考文献23第一章简介1.1设计背景王维诗山居秋暝云，竹噪欢妇，莲花去渔船。恬淡的生活方式，一度是新鲜美丽的画面实际上成了负担，禁锢了古代女人的手，到现在为止，不论男女都是不可避免的这种家务劳动。幸运的是，社会在发展，人类在发展，科学在不断创新。当年，手摇式洗衣机、蒸汽洗衣机、内燃机洗衣机已经在沙滩上拍摄很久了。今天自动洗衣机登场，背负着众多宅男的热切期待。全自动洗衣机已经在洗涤中诱导了多种功能，更智能的功能。我今天介绍的是基于PLC控制的全自动洗衣机。全自动洗衣机的特点是，自动完成洗涤，冲洗，转换为脱水等全过程不需要操作。这种洗衣机都是以套筒结构流入水，排水使用电磁阀，程序控制器按照事先设计的程序持续发出指示，驱动每个执行单元运动，并自动完成整个洗涤过程。1.2 PLC简介1.2.1 PLC定义编程控制器(PLC)是用于数字计算计算的电子系统，旨在在在工业环境中使用。它还在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数、算术运算等操作的指令，并使用可编程顺序内存通过数字和模拟输入和输出控制各种类型的机器生产过程。可编程控制器和相关外部设备应根据易于与工业控制系统集成和轻松扩展功能的原则进行设计。简单地说，可编程控制器是为工业环境设计的计算机，是融合现有计算机技术、中继技术和通信技术而开发的新型控制设备。特定的国内行业应用程序不面向特定的行业应用程序，因此必须根据实际需要配置硬件，并根据控制要求编写软件。1.2.2 PLC功能(1)稳定性高。PLC是典型的工业控制器，对操作的环境要求低，抗外部干扰，平均无故障时间长。(2)使用方便，灵活。PLC使用基本单元扩展或模块化结构，因此可以根据实际控制要求选择和确定输入/输出信号的数量、形式、驱动力等，并可以根据需要随时替换它们。近年来，随着PLC的特殊模块的增加，可以满足各种控制要求，PLC变得更加灵活、多样化。(3)编程很简单。PLC的优越性主要体现在为广泛的工程设计人员(如指令表、阶梯、逻辑功能图、顺序功能图等)采用独特的编程语言，适合任何类型的技术人员，即使没有计算机知识的人也能轻松掌握的程序很简单。第二章自动洗衣机PLC控制系统设计2.1自动洗衣机的结构和工作原理本全自动洗衣机由波轮套式洗衣机洗涤、脱水系统、入口、排水系统、电机驱动系统、PLC控制系统等组成。结构如下图所示。图1波轮套式洗衣机内部结构图波轮套式洗衣机的工作原理：洗衣机的盛桶和脱水桶放在同一个轴上。固定桶外桶，用于盛水；内筒可旋转以脱水。内筒有很多小孔，以便连接内筒和外筒的水流。这台洗衣机的流入和流出分别由进口电磁阀和排水电磁阀控制。水进入后，通过控制系统进水阀打开，通过供水管道将水注入桶内。排水时，通过控制系统打开排水阀，从外筒排出水。洗衣正向，反转由洗衣马达驱动，电机正向，反转。这时脱水桶不旋转。脱水时，通过控制系统关闭离合器，由马达转动内筒烘干。水位上升口开关用于检测是否达到洗涤水位，水排出口开关用于检测水是否全部排出。启动按钮(开始洗涤按钮)启动洗衣机洗涤，使用手动脱水按钮直接选择脱水模式，使用手动停止按钮暂停和停止洗衣机。2.2自动洗衣机控制要求和工作流使用自动洗衣机需要两种控制方法：自动操作和手动操作。1.自动运行具体的控制要求包括：(1)按“开始洗涤”，扭转开始用水，达到洗涤水位后停止流入水；(2)水停止3s后开始洗涤。(3)洗涤时正向7s，3s停止后反转7s，3s停止，此循环；(4)洗涤15分钟后开始排水，水空出来后15min的脱水开始了；(5)然后再次进入水中，重复步骤(1)至(4)，循环两次；(6)洗涤完成后，蜂鸣器警报10s和自动关机。2.手动运行具体的控制要求包括：(1)入水或洗涤时按“手动停止”，洗涤过程将停止。也就是说，马达旋转，入口电磁阀和排水电磁阀都关闭。此时按“开始洗涤”按钮，洗涤将继续进行。按手动脱水按钮后，进口电磁阀关闭，排水电磁阀打开，排水、脱水和最终停机时间开始。(2)脱水时按“手动停止”，脱水过程会中断。也就是说马达停止了。此时按“开始洗涤”按钮，再洗。按手动脱水按钮后，进口电磁阀关闭，排水电磁阀打开，排水、脱水和最终停机时间开始。(3)脱水时，安全盖打开后，洗衣机暂停脱水，直到安全盖关闭为止，或者按“手动停止”按钮停止。自动运行进程如下图所示。图2自动工作流图手动执行程序如下图所示。图3手动工作流程图2.3自动洗衣机的硬件设计2.3.1选择组件(1)选择PLC此设计使用日本三菱制造的FX2N系列型号的FX2N-32MR型号，PLC有16个输入接口和16个输出接口，输出接口是继电器。FX2N系列是FX系列PLC系列中最先进的系列，因为FX2N系列具有以下特点：最大范围包括标准功能，程序运行速度更快，通信功能全面补充，适用于世界各国各种电源和多个满足单一需要的特殊功能模块，具有强大的灵活性和控制能力。(2)选择电动机这台洗衣机的马达使用了家用电器中常用的单相电容运转异步电动机。洗衣机的设计容量为3.6公斤，马达额定功率为180瓦；选取为。洗涤速度175r/min，脱水速度1200r/min。总之，选择YY104-180单相电容运转感应电动机，额定功率180W，额定电压220V，额定速度1350r/min，额定电流1.7A。(3)其他组件参数如下表所示。文字符号名字数量规格模型注释m马达1YY104-180单相电容运转感应电动机SB1到SB3手动按钮3LAY37洗涤-绿色，停止-红色，脱水-蓝色G1安全盖开关1-是的盖子打开-打开，盖子-关闭F1水位浮子开关清洗1-是的常市F2水清空了浮子开关1-是的NcKM1到KM4交流接触器4DJX-9线圈电压：AC220VL1、L2指示灯2AD16-22LED显示器，AC220V崖珥进水电磁阀1-是的线圈电压：AC220V，常开接点亚杜排水电磁阀1-是的线圈电压：AC220V，常开接点FR热继电器1JR16B-20/3-是的傅保险丝1RT16-32X熔体2ATC隔离变压器1BK-100电压比1:1、AC220VLH电磁离合器1-是的常市哈警报响了1-是的AC220VPLC可编程逻辑控制器1FX2N-32MR继电器输出VD1到VD4二极管41N4001内压值50Vc电压调节器电容器14007680uf表1组件目录表2.3.2电路设计主电路设计如上所示。在图中，FU是用于主回路短路保护的熔断器，FR是热继电器，用于电动机过载保护。电位器通过FM3和FM4的开关与电机绕组串联，得到两种速度。如果FM1和FM3关闭，马达会低速洗衣；如果FM2和FM3关闭，马达会低速洗衣；如果FM1和FM4关闭，马达会高速脱水。第22页PLC控制回路如下图所示。图5 PLC控制电路图PLC电源电路使用绝缘变压器TC1，以防止电力干扰。四个二极管形成整流电路，变压器TC2通过压降获得24V交流电压，通过整流获得24V直流，在电容c电压调节后最终为COM2端口供电。2.4自动洗衣机的软件设计2.4.1指定输入输出接口PLC输入和输出界面的分配用法如下表所示。输入输出输入端口文字符号工作名称输出端口文字符号工作名称X000SB1开始洗涤按钮Y000KM1电动机正向接触器X001SB2手动停止按钮Y001KM2电动机反转接触器X02SB3手动脱水按钮Y002KM3电动机高速接触器X003F1水位浮子开关清洗