工业洗衣机控制系统设计

1、苏州工业园区职业技术学院（机电一体化综合项目设计制作 ）项目报告选题：工业洗衣机控制系统设计学生姓名：班 级：指导教师：机电工程系制目录一、项目概述二、设备控制要求分析三、设备总体方案设计1.方案概述1）、机动力2）、进出水及水位判断 3）、安全连锁4）、控制系统2.设备元件配置四、控制系统设计1、硬件设计1）、主电路设计2）、PLC俞入/输出接口电路及辅助电路 2、软件设计1）、控制流程图2）、I/O地址分配表3）、PLC梯形图程序及说明 3.电气安装工艺设计1）、布置图2）、接线图3）、明细表五、总结工业洗衣机控制系统设计一、项目概述工业洗衣机常用于大型宾馆及专业洗涤企业， 进行批量化洗涤

2、处理由于洗涤 容量较大（15-100K©,其运行控制的关键在于低速洗涤时应具有平滑的力矩， 脱水时应具有较高的旋转速度。因此，通常应用变频器实现低速时大起动力矩和 动态的响应性能。并且实现大容量电动机的软启动控制，能有效避免洗衣机运行 时对宾馆其他设备造成的供电电源波动等不良影响。图1工业洗衣机工业洗衣机采用一台三相异步电机提供运转动力， 传送系统由电机通过二级三角胶带传至滚筒主轴，驱动内胆转动，运转平稳，振动小，经久耐用。由电动 机驱动洗衣机的内筒进行正向与反向旋转运动，带动水和衣物作不同步运动，使水和衣物等相互摩擦、搓揉，达到洗净的目的。在洗衣机内部设置“进水电磁阀，排水电磁阀及

3、水位检测开关”，从而满足全自动洗涤和脱水的控制需求。为了保证洗衣机安全可靠运行，在内筒门盖上装 有安全锁紧机构，并在外筒门盖上设置电气互锁安全装置 （即安装“电磁锁和磁 性开关”），采用磁性开关检测门的“打开、关闭”状态，应用电磁锁控制洗衣机 外筒门上锁。设备控制要求分析本设备要求应用“传感器与 PLG变频器及电磁阀”等组成自动控制系统， 实现“进水一洗涤一排水一脱水”自动控制的工作流程，具体控制要求如下： 接通设备电源时，“电源”指示灯亮； 自动洗涤流程按动“启动”按钮一洗涤指示灯亮一开启进水电磁阀进水一当水位升到指定 水位时自动停止注水一电磁锁控制外筒门上锁（“门闭锁”指示灯亮）一启动电

4、机低速运行（约600rpm） 一延时5秒后电机中速运行（约1200rpm）,并按照“正 转30秒-反转30秒”循环运行30分钟后停止运行一 “洗涤”指示灯灭。自动脱水流程以上洗涤流程结束延时5秒后一 “脱水”指示灯亮一开启出水电磁阀排水一 约60秒后关闭电磁阀停止排水一启动电机以额定转速正转，约2分钟之后自动停止运行，一 “脱水”指示灯灭一延时 10秒后一解除外筒门的“闭锁” 一发出 “提示”信号，提醒用户取出衣物一当外筒门打开时，提示信号停止，结束自动 洗衣工作流程。暂停控制在自动洗涤过程中，按下“暂停”自锁按钮时电机停止运转，当“暂停”按 钮旋转复位后，洗衣机则继续洗涤运行。安全运行连锁控

5、制为了保证洗衣机安全可靠运行，必须在洗衣机外筒门已关闭、并且门已上锁 （闭锁）的状态下，才允许启动电机运行；在洗衣机自动洗涤和脱水过程中，当 外筒门被意外打开时应控制电机立即停止运转。主要部件技术参数1 .三相电动机：Y100L-2型，1.2KW、AC380V 3A,2900r/min;2 .变频器：三菱 FR-E740-1.5-C即，输入电源：三相 AC380V,1.5KW;3 .电磁阀:6014 型,AC220V 40W, 0.2A;4 .电磁门锁 ：WD-6004c型，AC220V 20W,0.1A,（内置磁Tt开关）；5 .液位开关 ：UQK-01型，工作电压DC24V继电器输出型1N

6、O+1NC;6 .蜂鸣指示灯：DN16-22FS,AD/AC220 20mA;7 .P LC自选：三菱FX 2N系列或西门子S7-200系列产品。（2）小组任务分工表：表1小组任务分工序号项目组成员王要，作任务1设备总体力泵设计2电器安装工艺设计3元器件的选型与安装4电器原理设计设备控制要求分析本设备要求应用“传感器与 PLG变频器及电磁阀”等组成自动控制系统， 实现“进水一洗涤一排水一脱水”自动控制的工作流程，具体控制要求如下： 接通设备电源时，“电源”指示灯亮； 自动洗涤流程按动“启动”按钮一洗涤指示灯亮一开启进水电磁阀进水一当水位升到指定 水位时自动停止注水一电磁锁控制外筒门上锁（“门闭

7、锁”指示灯亮）一启动电 机低速运行（约600rpm） 一延时5秒后电机中速运行（约1200rpm）,并按照“正 转30秒-反转30秒”循环运行30分钟后停止运行一 “洗涤”指示灯灭。 自动脱水流程以上洗涤流程结束延时5秒后一 “脱水”指示灯亮一开启出水电磁阀排水一 约60秒后关闭电磁阀停止排水一启动电机以额定转速正转，约2分钟之后自动停止运行，一 “脱水”指示灯灭一延时 10秒后一解除外筒门的“闭锁” 一发出 “提示”信号，提醒用户取出衣物一当外筒门打开时，提示信号停止，结束自动 洗衣工作流程。暂停控制在自动洗涤过程中，按下“暂停”自锁按钮时电机停止运转，当“暂停”按 钮旋转复位后，洗衣机则继

8、续洗涤运行。安全运行连锁控制因保证洗衣机安全运行，需在洗衣机外筒门已关闭、且门已上锁（闭锁）的 状态下，才允许启动电机运行；在洗衣机自动洗涤和脱水时候，当外筒门被打开 时应控制电机立即停止。三、设备总体方案设计方案概述洗衣机动力三相异步电机提供动力；洗涤功能由三相异步电机中速正反转实现；脱水功能由三相异步电机额定转速正转实现；调速有变频器实现。进出水及水位判断进出水由电磁阀控制，进水电磁阀闭合，排水电磁阀打开；水位由液位开关控制。 安全连锁电磁门锁实现安全连锁，蜂鸣指示灯实现发出“提示”信号。控制系统PLC FX2N-32MR®现控制。设备元件配置三菱PLC因为工业洗衣机的电压要求较

9、高，所以我们采用交流220V的电压。考虑到I/O地址的输入和输出的总点数选择相应规模的可编程控制器并留有10%15%的I/O裕量。根据本次项目可知，这次共有4个输入，12个输出，由此我们选择的是三菱的FX2N-32MR,AC220V勺 PLC电感式传感器：无活动触点、可靠度高、寿命长；分辨率高；灵敏度高； 线性度高、重复性好；测量范围宽。电感式传感器主要用于位移测量和可以 转换成位移变化的机械量水位开关：液位开关：UQK-01型满足需求，因工作电压 DC24V继电器输出型1NO+1NC;变频器：根据三相异步电动机的额定参数： Y100L-2型，1.4KW,AC380V,3A,2900r/min

10、,按照变频器的额定容量大于等于负载的额定功率的额原则，因此选择变频器的额定容量为1.5KW。因此我们选择的是三菱公司的FR-E740-1.5K1,电源三相 AC380V,1.5KW三相电动机：Y100L-2型，1.2KW、AC380V 3A,2900r/min;变频器：三菱FR-E740-1.5-Cffi,输入电源：三相 AC380V,1.5KW;电磁阀:6014 型，AC220V 40W, 0.2A;电磁门锁 ：WD-6004c型，AC220V 20W,0.1A,（内置磁Tt开关）；液位开关 ：UQK-01型，工作电压DC24V继电器输出型1NO+1NC;蜂鸣指示灯：DN16-22FS,AD

11、/AC220 20mA;四、控制系统设计1、硬件设计1）、主电路设计图2主电路2）、PLCt入/输出接口电路及辅助电路图3 PLCt入/输出接口电路及辅助电路PLCft系统中是处于中心位置，洗衣机的进水，洗衣，排水，脱水是通过水 位开关，作为PLC的输入信号控制开关，PLC的输出信号决定电磁进水阀和电磁排水阀工作状态以及电机工作状态，从而实现自动控制的。水位开关用来控制进水到洗衣机内高中低水位，电磁进水阀起着通断水源的作用。 进水时，电磁进水 阀打开，将水注入，排水时，电磁排水阀打开，将水排出，洗衣时，洗涤电动机 启动，脱水时，脱水桶启动。工作过程；a）系统处于初始状态准备好启动，洗涤灯亮b）

12、开启电磁阀开始进水c）当注入的水达到设定水位值时停止进水d）外桶盖上锁，门锁灯亮e）电机低速运行f） 5s后电机中速运转同时正转 30S,反转30Sg） 30分钟后停止，洗涤灯灭h） 5s后脱水灯亮，开启出水电磁阀排水i） 60S后关闭电磁阀停止排水，电机高速正转j） 2分钟后电机停转，脱水灯灭k） 10S后外筒解锁，发出提示信号1）外筒门打开，提示信号停止，结束。2、软件设计1）、控制流程图？图4控制流程图 2）、I/O地址分配表 表2 I/O地址分配表输入地址信号说明输出地址信号说明X0开始按钮SB1Y0KA1控制变频器止转STFX1暂停自锁按钮SB2Y1KA2控制变频器反转STRX2液位

13、开关（检测水位）SQ1Y2KA3控制变频器高速RHX3电磁门锁的磁性开关SQ2Y3KA4控制变频器中速RMY4KA5控制变频器低速RLY5洗涤指示灯Y6门闭指示灯Y7脱水指示灯Y8提示蜂鸣指示灯Y9进水电磁阀Y10出水电磁阀Y11电磁门锁3）、PLC相形图程序及说明图5 PLC相形图程序3.电气安装工艺设计1）布置图图6底板布置图图7操作板布置图2）接线图图8接线图1图9接线图23）明细表表3明细表代号名称型号规格数量备注M1三相异步电动机Y100L-2 型1.4KWAC380V,3A,2900r/min1正泰INV1变频器FR-E740-1.5K-CH 型电源三相 AC380V,1.5KW1

14、施耐德QF断路器DZ47-603P,10A1施耐德FU熔断器FS-10Ue=220V,Ie=10A,Ifn=2A2施耐德KA1-5继电器MY2N-JAC220V5施耐德PLC可编程序控制器FX2N-32MRAC220V1二菱SB1启动按钮NP4-11BN3AC220V 2.5A1施耐德SB2常开旋钮NP4-11XD5AC220V,2.5A1施耐德SQ1液位开关UQK-01 型工作电压DC24V继电器输出型1NO+1N1C施耐德SQ2电磁门锁WD-60040AC220V 20W,0.1A1施耐德HL1-4指示灯ND16AC220V,20mA4施耐德HL5蜂鸣指示灯ND16-22FSAC220V 20mA1施耐德YV1-2电磁阀6014 型AC220V 20W 0.1A2施耐德TC变压器BK-220VA380V/220V,1施耐德五、 总结课程设计总结通过该系统的设计，对三菱FX系列的特点有了更深的理解，工业洗衣机控 制系统利用了三菱FX系列PLCf MCGS组态软件的特点，对按扭、电磁阀、开 关等其他一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。这次在 毕业设计中，我及时与老师交流，并严格按照进度表按时完成各阶段的任务。通过这次设计，学到了许多