【基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计4200字（论文）】

第第页基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计目录TOC\o"1-2"\h\u44401引言 1115192全自动洗衣机的总体设计 225942.1全自动洗衣机的工艺要求 2143092.2系统的方案确定 378803系统的硬件设计 467963.1称重传感器的选型 4212883.2液位传感器的选型 4117893.3电机的选型 5137913.4I/O分配设计 584033.5可编程控制器的选型 5135494全自动洗衣机流程图设计 63164结论 718236参考文献 8摘要：全自动洗衣机控制系统主要通过根据衣物重量设定进水量，按照进水、浸泡、洗涤、排水、进水、漂洗、排水、脱水等步骤的工艺设计需求，对系统进行了电气控制系统设计，通过利用相关元件以及单片机来完成整个控制系统的设计并完成电路系统的要求。系统的整体控制都是通过可编程控制器进行的，在明确系统具体的工艺设计方案以后，找到整体的设计思路。在设计硬件系统的时候应该着重分析PLC及其他接线进的设计原理；在设计软件系统的时候有必要先明确整个系统的运行流程以及所需的编程指令，从而确定好软件的程序,满足系统的所有设计要求，确保系统的正常运行。1引言由于经济社会的不断进步，现在越来越忙碌的人们都开始使用起了洗衣机这种家用电器。洗衣机广泛应用于工业生产。工业洗衣机主要用于洗涤棉花、羊毛、人造纤维和丝绸等服装织物。但是传统洗衣机的继电器控制已经不能满足人们日常生活对于洗衣机控制的需求。要想洗衣机从半自动洗衣机向全自动洗衣机转变,需要从新设计衣物洗涤整体方案,可以自动监测水量注入和添加洗涤剂,根据衣服的重量进行综合调整。然后根据用户的需要确定清洗的时间和强度。最后，清洗完成后，自动干燥完成，干燥时间可自行调节。全自动洗衣机为人们节省了大量的时间和精力，为人们带来更多的便捷与方便。2全自动洗衣机的总体设计2.1全自动洗衣机的工艺要求市场上全自动洗衣机的型号较多，本文以20KG的全自动洗衣机为研究对象。对于全自动洗衣机来说，主要的组成部分大致相同，主要由控制单元、旋转电动机、进水电磁阀、出水电磁阀、脱水阀、上下液位检测开关、称重传感器、液位检测传感器以及安全开关等组成。全自动洗衣机工作流程也大致相同，具体工作流程包括衣物称重、进水、浸泡、正反转洗涤、排水、进水、正反转漂洗、脱水等环节，此外，还要按照衣物重量的不同，进行水位控制。对于全自动洗衣机的控制，按照以下控制工艺要求进行设计。首先进行衣物的称重计算，根据计算结果确定洗涤的液位，然后按照进水-浸泡-洗涤-排水-进水-漂洗-脱水等进行顺序执行。系统通过操作屏确定当前的洗涤时间和漂洗时间，浸泡时间以及脱水时间，通过时间设定，达到全自动洗衣的流程控制。具体控制方案或思路如下：（1）按照当前投掷到洗衣机的衣物重量进行监测，按照重量值进行水位的计算，从而确定洗衣的液位值，进行洗涤液位的设定。假设洗衣机最大洗涤重量为20KG，因此当前衣物的重量除以20KG，得到百分比值，该百分比值乘以50%，得到的计算值再加上50%，为水位的百分比值，按照此计算方法进行水位的设定。具体计算公式如下：比如当前衣物监测重量为10KG，除以20KG后，得到的百分比值为50%，该值再乘以50%，为25%。25%加上50%为75%，百分之七十五为当前洗衣机液位的设定百分比值。（2）洗涤控制当按下系统启动后，洗衣机开始注水运行，当水位达到设定水位值后，注水阀关闭，开始按照设定的浸泡时间进行浸泡。当浸泡时间到后，按照设定的时间进行洗涤，洗涤采用电动机高速正转和反转交替，当正转10秒钟后，停止3秒，然后再反转，当反转10秒钟后，停止3秒，然后再正转，循环往复。当洗涤时间到后，开始排水。（3）漂洗当洗涤时间到，排水阀打开，当液位到达5%后，排水阀关闭，注水阀打开，进行注水，当注水水位到达设定液位值后，开始进行漂洗。按照设定的时间进行漂洗，漂洗采用电动机低速正转和反转交替，当正转10秒钟后，停止3秒，然后再反转，当反转10秒钟后，停止3秒，然后再正转，循环往复。当洗涤时间到后，开始排水。（4）脱水当排水液位达到5%后，脱水阀打开，电机开始高速正转，脱水时间按照设定值进行脱水，当脱水时间到后，脱水结束，整个系统运行结束。（5）保护系统设置上液位开关和下液位开关，主要是为了防止液位传感器损坏导致意外情况发生，造成不可估量的损失。2.2系统的方案确定通过全自动洗衣机控制系统的设计要求，需要进行控制方案的设计和选择。对控制方案的选择，主要考虑现场的应用环境、系统的功能要求以及经济成本的投资考虑等。系统设计的要求务必做到控制稳定、适应现场工业环境、并且能够为后期升级改造提供空间。控制方案的选择直接关系到系统运行的稳定性，功能实现的完整性以及控制方便快捷，为后期的系统升级改造留有空间，并且能方便进行系统的改造升级。系统按照输入部分和输出部分的设计，输入部分主要包括启动按钮、停止按钮、上水限位开关、下水限位开关、重模拟量传感器、液位模拟量传感器、电源开关等。输出部分主要包括电机正转输出、反转输出、高速输出、电机开关、进水阀和排水阀、脱水阀状态显示等组成。控制系统组成示意图如图2-1所示。图2-1系统控制方案图3系统的硬件设计3.1称重传感器的选型称重传感器选用电阻应变式称重传感器，型号为TSC-300。该称重传感器需要的供电电压为DC24V，测量的物料重量范围为0-60KG，输出的模拟量数据类型为电流信号。TSC-300型号的称重传感器，该硬件接线为四根线，分别为两根电源线，两根模拟量输出线。电源线的电压等级为DC24V，模拟量输出类型为4-20mA。3.2液位传感器的选型液位传感器输出的信号为标准的模拟量信号，一般包括0-10V和4-20mA。液位传感器分两线制和四线制接线方式，在四线制液位传感器中，其中两根线为DC24V电源线，输出模拟信号通常为0-10V，而电源为DC24V电源线。两线制液位传感器为仪表或可编程控制器的电源，正负极接液位传感器，感测标准模拟电流信号，输出信号类型为4-20mA。该系统的设计需要感测介质的液位。综合考虑设计思路和硬件要求，选用两线制液位传感器，液位传感器型号如下：国产DATA-52系列。检测液位范围0-1m，输出模拟信号4-20mA。本设备或PLC的电源为DC24V。基于以上选型，液位传感器的具体选型参数如表3-1所示。表3-1液位传感器的选型参数性能指标指标值型号DATA-52供电电压DC24V测量范围0-1.0Mpa精度等级0.1%FS输出信号4-20MA3.3电机的选型按照洗衣机的容量进行计算，选择该电动机的容量。以20KG的洗衣机为例进行说明。该洗衣机的脱水桶直径相对来说比较大，需要重点考虑偏心问题，所以在计算的时候，必须按照洗涤物产生的最大偏心率进行计算。脱水电动机的功率容量，一般情况下要比洗涤电动机的容量大，选择脱水电动机的功率要根据消耗功率进行计算，比如要考虑电子转子的转动惯量以及偏差带来的功率消耗等。所以以20KG的洗衣机为例，选择的电动机额定功率为750W，选择型号为YY104-180型号单相电容运转式电动机，功率750瓦,额定电压220V，转速1350r/min，电流2.7A。3.4I/O分配设计对于全自动洗衣机控制系统的I/O分配设计，主要的作用是进行系统的外部输入信号和输出信号之间的地址分配，通过该地址分配设计，方便系统的硬件以及软件的设计。表3-2I/O点的分配表输入动作输入I点分配输出动作输出O点分配系统启动I0.0运行指示Q0.0系统停止I0.1洗涤指示Q0.1电源开关I0.2脱水指示Q0.2高液位传感器I0.3漂洗指示Q0.3低液位传感器I0.4电机正转Q0.4手动排水开关I0.5电机反转Q0.5称重模拟量AIW0高速输出Q0.6液位模拟量AIW2电机开关Q0.7进水阀Q1.0排水阀Q1.1脱水阀Q1.23.5可编程控制器的选型随着社会的发展，工业自动化快速普及，由此而来各大自动化控制集成商开始研制各自的产品，以适应工业自动化发展的局面。在中国自动化控制工控产品市场，比较常见的品牌主要为德国西门子自动化生产的S7系列的可编程控制器，日本三菱公司生产的FX系列的可编程控制器，欧姆龙公司生产的CP系列的可编程控制器，这些产品占据中国较大的工控市场份额。每个公司产品都具有相应的开发编程软件，特别是西门子公司这几年研发的大型编程软件-博途软件，编程软件将设备组态设计、STEP7编程设计、WINCC可视化设计等集合在一个软件，方便开发应用。三菱公司的GX-WORKS编程软件功能比较强大，能够进行在线仿真，通过在线仿真能够观察当前运行状态。欧姆龙公司的CX系列软件使用比较方便。这几家大型工控产品生产商，在市场的应用中各有优点，成为当前工控自动化领域的主流产品。4全自动洗衣机流程图设计对于自动洗衣机的控制流程功能如图6所示。图3-1系统控制功能流程图（1）系统上电后，进入初始化状态，并准备好启动；（2）投掷需要洗的衣物后，根据衣物重量传感器进行衣物的称重，计算水位设定值；（3）系统启动后，进水阀打开，水位开始上升，当水位上升到设定水位值时，进水阀停止，与此同时按照浸泡设定的时间，对衣物进行浸泡。（4）当浸泡时间到后，开始进行洗涤，按照设定的洗涤时间进行运行，电动机进行高速正转和反转交替，高速正转10秒钟，停止3秒钟，高速反转10秒钟，停止3秒钟，循环交替运行，直到洗涤时间到达设定时间，完成洗涤。（5）当洗涤时间到后，电机停止运转，将排水阀打开，进行排水，当排水水位到达下限值时，关闭排水阀，打开注水阀。开始进行注水，当，当水位上升到设定水位值时，进水阀停止。（6）当进水阀关闭后，开始进行漂洗，按照设定的漂洗时间进行运行，电动机进行低速正转和反转交替，低速正转10秒钟，停止3秒钟，低速反转10秒钟，停止3秒钟，循环交替运行，直到漂洗时间到达设定时间，完成漂洗。（7）当漂洗完成后，进行排水，当排水水位到达下限值时，关闭排水阀，打开脱水阀。通过脱水阀动作，进行脱水运行，按照设定脱水时间进行动作，电动机高速正转。脱水时间到，系统停止，洗衣结束。本系统根据工艺流程图的设计和思路，采用经验设计法和顺序控制法相结合的控制思路，进行程序的设计。结论洗衣机的PLC控制系统的选择基于PLC的许多优点。例如，它易于编程，易于使用，易于初学者使用，并且具有良好的抗干扰能力，相对稳定，广泛使用，相对易于使用和维护。在工业上，选择PLC进行控制，尤其是它的顺序控制特别被使用，而本文中的洗衣机控制系统选择PLC控制来使用顺序控制。PLC控制和变频技术的集成降低了洗衣机投放市场时的设计成本。工业洗衣机采用PLC来控制，主要是利用PLC顺序控制特点，对于洗衣整体流程存在很大优势，并且易于程序编写操作。而PLC控制和变频处理技术的集成降低了洗衣机设计成本，并且更加易于维护修理。故障时间短，具有节能的特点。

参考文献赵艳芬.基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计[J].科技经济导刊,2020,28(35):38-39.黄渊,李旭波,唐伟,刘朝彤,陈宏.