plc在自动洗衣机上的应用论文.doc
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1、 毕 业 论 文题目: PLC在自动洗衣机中的应用姓 名 杨生利 学 号 0702210139系(院) 电子系 班 级 电气自动化一班指导教师 李 霞 职 称 副 教 授2010 年 6 月 1日摘要 描述了全自动洗衣机控制系统的运作要求。实现了洗衣机由进水、洗涤、排水、脱水、报警到自动停机的循环过程。设计了相应的系统软件,结合相应的硬件系统,并通过三菱公司的F1系列的PLC仿真系统模拟出全自动洗衣机的运行过程。此项设计对于提高学生的动手能力和帮助学生对一些理论知识的理解都具有积极的作用。【Abstract】: Have described that the full-automatic wa
2、shing machine controls the systematic operation request. Have come true the washing machine drains away water from water-entering , cleansing, dehydration, gives an alarm to the circulation process stopping calculation voluntarily. Have designed corresponding system software , having put up full-aut
3、omatic washing machine operation process combining with the corresponding hardware system, and the simulated PLC system imitate passing the F1 of Mitsubishi company series. This item designs that the ability and understanding helping a student to a little theory knowledge all have the active effect
4、to getting to work improving a student.【关键词】:PLC;洗衣机;全自动;程序控制 目录第一章 洗衣机类别1.1 洗衣机的分类第二章 洗衣机主要部件2.1 洗衣机电机2.2 定时器2.3 进水电磁阀2.4 排水电磁阀2.5 水位开关2.6 离合器2.7 熔断器2.8蜂鸣器2.9 电容第三章 可编程序控制技术3.1 PLC的定义及特点3.2 PLC的应用和发展前景3.3 PLC的基本组成及工作原理3.4 PLC的编程语言第四章 三菱FX系列PLC简介4.1 FX系列PLC的特点4.2 FX2N系列PLC4.3 FX系列PLC内部资源第五章 PLC控制系统设
5、计与应用5.1 PLC控制系统设计的基本原则5.2 PLC控制系统设计的基本内容5.3 PLC控制系统设计的一般步骤第六章 系统硬件设计6.1 系统硬件分析6.2 全自动洗衣机的控制系统的运作要求6.3 控制要求6.4 机型选择和编号分配6.5输入输出地址及接线6.6 硬件接线图第七章 系统软件设计7.1 工艺流程分析7.2 梯形图第八章 结束语第九章 参考文献绪论 可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置,它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域,它以微处理器为核心,用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等,并通过数字量和模拟量的输入
6、/输出来控制机械设备或生产过程。 该设计主要介绍了全自动洗衣机的工作原理、控制系统的PLC的造型和资源的配置、控制系统程序设计与调试、控制系统PLC程序。根据全自动洗衣机的工作原理,利用可编程控制器PLC实现控制,说明了PLC控制的原理方法,特点及控制洗衣机的特色。通过本系统的设计,对三菱的F1系列PLC的特点有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了三菱的F1系列PLC的特点,对按钮、电磁阀、开关等其它一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。 充分表现现代家电用品的个性。在全自动洗衣机中,洗衣机洗涤、脱水程序是由以单片机为中心控制系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对复杂,
7、编写洗涤、脱水程序相对复杂;其次,在设计控制系统硬件时,要有多种电路保护装置,如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护以及欠压保护等等。这样增加了硬件的复杂性,隐含较高的故障率,无形的增加了维修成本费用。在工业控制系统中广泛应用的PLC能克服单片机的缺点,它是整体模块,集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中,硬件也相对简单,提高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。因此在该设计中采用了PLC来实现全自动洗衣机的工作过程。第一章 洗衣机类别 1.1 洗衣机的分类目前,我国洗衣机的分类方法主要有三种:按自动化程度分类,按洗涤方式分类,按结构方式分类。 1 按自动化
8、程度分类,洗衣机可分为普通型、半自动型、全自动型三大类。 目前大多是全自动型洗衣机,它是指洗涤、漂洗、脱水各个功能之间的转换全部不用手工操作而能自动进行的洗衣机。这种洗衣机在选定的工作程序内由机电式程序控制器或微电脑程序控制器适时发出各种指令,自动完成各个执行机构的动作,使整个洗衣过程自动化。 2 按结构方式分类,洗衣机可分为单桶、双桶、套桶三大类。(1) 单桶洗衣机。单桶洗衣机自动化程度较低,多为简易型和普通型,少量的为半自动型。其主要特点是占地面积小,价格便宜。(2) 双桶洗衣机。双桶洗衣机实际上就是单桶洗衣机和脱水机的组合。它的洗衣部分和甩干部分有各自的电动机和定时器。双桶洗衣机功能齐全
9、,使用方便,操作简单,省水,省电,价格适宜,品种多样。目前,我国双桶波轮式洗衣机占主导地位。 双桶洗衣机。脱水桶壁上设有许多小孔,甩干电动机高速运转,在强大的离心力作用下,衣物水分被甩出,并顺着排水管排出。(3) 套桶洗衣机。该洗衣机的特点是内、外两个立式容器套装在同一个轴心上。波轮式套桶洗衣机多为全自动型。因其离心桶的外径小于盛水桶的内径,故将外桶和内桶套装在同一个轴心上,减少了占地面积。其外桶作为盛水容器,内桶作为洗涤、漂洗、离心脱水用。常见的波轮式套桶洗衣机是单电机的,洗涤及脱水工作由离合器控制。洗涤时波轮转动而脱水桶不转,脱水是波轮与脱水桶一齐旋转。3 按洗涤方式分类,洗衣机可分为波轮
10、式、滚筒式等(1) 波轮式洗衣机。波轮式洗衣机是将洗涤衣物浸泡在水中,靠波轮正、反方向的交替转动或连续单方向的转动使衣物在水中不断翻滚,而达到洗净衣物的目的。主要特点是:洗涤能力强、洗涤时间短、结构简单、可调节水位、成本低、易维修、易操作。(2) 滚筒式洗衣机。滚筒式洗衣机自动化程度高,洗涤性能好,容量大,质量高。 第二章 洗衣机主要部件 2.1 洗衣机电机 全自动洗衣机电机XD-180W型 号 XD-180W XD-180W XD-135W XD-120W额定电压 220V 220-240V 220V 220V额定频率 50HZ 60HZ 50HZ 50HZ 额定转速 1370 1370 1
11、370 1370输出功率 180W 180W 135W 120W额定电流 1.75A 1.75A 1.25A 1.10A电 容 量 13 13 10 10噪 音 45 45 45 45性能特点:起动转矩大、起动电流小、过载能力强、机械特性硬。2.2 定时器 定时器是普通型波轮式洗衣机中的关键部件之一。它主要起两个作用:一是控制洗涤电机和脱水电机运转时间的长短;二是控制电机按预定的程序自动地实现正反转、停转的时间。 普通型波轮式洗衣机,大多采用发条式定时器。而许多大波轮新水流式洗衣机使用电动式定时器。 2.3 进水电磁阀 进水电磁阀简称进水阀、注水阀。在全自动洗衣机上,以内功用进水阀来实现自动注
12、水和停止进水。它和水位开关互相配合,对洗衣桶的水位高低进行自动控制。2.3.1 工作原理进水阀是一种电磁阀,阀中心是铁心,铁心外为电磁线圈,线圈不通电时,在小弹簧的作用下铁心被压下,封住了橡胶阀上所装的塑料盘中间的泄压孔,这时书从加压针孔进入控制腔,使进水腔和控制腔的水压相等。由于橡胶阀上部的受压面积大于下部的受压面积,所以橡胶阀被压紧在阀座上起到了封闭作用。其封闭的可靠性是由铁心所受的压力决定的,贴心的下端与泄压孔接触,铁心的上端受压面积大于下端的受压面积,显然水的压力越大,铁心对泄压孔的封闭压力越大,封闭越可靠。早水压力低时,阀的封闭性就差,所以对水压有个最低要求,不能低于0.3Mpa。
13、当线圈通电时,电磁力克服下弹簧的弹力将添心吸上,泄压孔打开,由于泄压孔大于加压针孔,控制腔内的水将很快流出,压力降低,进水腔为自来水压,橡胶阀的下部压力大于上部压力,即被下部的水压推开,阀即开启注水。2.3.2 主要性能参数进水电磁阀的主要性能参数见表2-2-1和表2-2-2所示 表2-2-1 进水阀的技术参数额定电压、 额定电流 使用水 水压范围 密封性能 温升 绝缘电阻 电气强度频率 (mA) 温(0C)(Mpa) (Mpa) (0C) (欧姆)220V、50Hz 27+/-5 080 0.020.8 0.021 75 100 2500V、1min 表2-2-2 进水电磁阀的流量特性进水压
14、力(Mpa) 0.02 0.1 0.3 0.8流量(L/min) 3 8 13 25 2.4 排水电磁阀排水电磁阀是全自动洗衣机特有的电器部件。它是一个受程控器控制的自动排水开关。除了排水功能外,还控制着离合器的状态(洗涤或脱水)。排水电磁阀由电磁铁和排水阀两部分组成,它们是相互独立的部件,两者用排水阀连接起来,在连接板的右端以开口销与电磁铁动铁心连接,而左端钩在排水阀的内弹簧上。当电磁铁通电时,将动铁心往右拉,排水阀就呈打开状态。此时盛水桶内的洗涤液便能通过水道和阀门,从排水口流出机外。在连接板上还用螺栓固定着一个位置可调的定位套,在动铁心吸合的过程中,该定位套向右运动,拨动了离合器上的制动
15、杆,为脱水做准备。当电磁铁失电时,排水阀在自身弹簧作用下将铁心拉出,排水阀关闭,洗衣机停止排水。同时,离合器上制动杆靠制动弹簧的作用恢复原位,为洗涤漂洗过程中波轮转动做好准备。2.4.1电磁铁电磁铁有两种交流和直流,电动式程控式(机械式)全自动洗衣机一般采用交流电磁铁,而微电脑程控器式(电脑式)全自动洗衣机一般采用直流电磁铁。 1交流电磁铁交流电磁铁的铁心和衔铁是由硅钢片叠压铆接而成的。衔铁置于铁心之中。在线圈通电后,铁心和衔铁同被磁化,相对的两个面上产生了异名磁极这种吸引力使衔铁向铁心运动,从而带动拉杆将阀打开。虽然线圈中电流的方向不断发生变化,但由于铁心与衔铁的磁极同时变化,使它们之间出现
16、的总是吸引力。2 直流电磁铁直流电磁铁具有吸引力大、体积小、噪音低和安全性能高等优点,它的线圈分成吸合线圈和保持线圈两组,由其内部的微动开关控制这两组线圈的工作。线圈和铁心用环氧树脂灌装加固和密封。2.4.2排水阀排水阀装配于排水阀体之中,为弹簧将橡胶阀压在阀体的底部,使橡胶阀的环行密封环产生少量变形,保持水不从阀口泄露,橡胶阀的右端环行边被阀盖压紧。排水阀杆嵌在橡胶阀上,与橡胶阀成为一体,装于排水阀拉杆内部的内弹簧与排水阀连接板连接,在排水阀关闭时,连接板抵在排水拉杆上,这时内弹簧的弹力对排水阀来说是内力,对排水阀不起作用。排水时,电磁铁通电,动铁心被吸入,牵引排水阀连接板拉动内弹簧,同时连
17、接板上的定位套推动制动杆使 处于脱水状态。只要连接板的左端一离开排水拉杆,内弹簧的拉力就不再是排水阀的内力,而变成了外力,它要与外弹簧的弹力和橡胶阀的弹力相平衡,当内弹力的拉力(即连接板的拉力)大于外弹簧的弹力时,外弹簧被压缩,带动橡胶阀向右移动,把阀拉离阀座,排水开始。这些动作都是在电磁铁得电瞬间完成的。因为内弹簧的刚度比外弹簧的刚度大,加上装配排水阀连接板时,内弹簧已有了一定的预紧力,因而在牵引排水过程中,内弹簧并不需要产生很大的拉伸变形,就可以使外弹簧有较大的弹性变形,也就是可以使橡胶阀向右移动较大的距离,从而保证足够的排水速度。处于正常的排水阀开启量时橡胶阀左端与阀体平面的距离应不小于
18、10mm。阀体多有半透明塑料制成,从外部可以看到阀的开启量。 2.5 水位开关 水位开关也叫压力开关,是一种气压式电触点开关。它是利用洗衣桶内水位高低不同所产生的不同压力,来控制进水阀的开启和关闭。此外,它还负责进水与洗涤之间的转换。 2.5.1 工作原理水位开关由三部分组成:(1)压力传感部分由橡皮膜下部的气室组成;(2)电气开关部分由中间的一组触点、簧片及开关小压簧组成;(3)压力控制部分包括上部的顶心、压力弹簧以及调整压力的凸轮、杠杆等。水位开关的气室经过软管与洗衣机外桶连接起来。平时,橡皮膜处于平衡状态,当水注进外桶后,水首先将贮气室封闭起来,一部分的空气来不及跑出而被封闭在贮气室里。
19、由于贮气室与水位开关的气室间用压力软管相连通,贮气室的压力也就与水位开关气室的压力相同,随着外桶中水位的上升,贮气室、压力软管和水位开关气室间的空气不断的被压缩,随之压强也成比例地上升,这样就把外桶中的水压转换成了空气压力,并作用在橡皮膜上。当注水到了预定的水位时,气室内的压力也升高到一定值。当它足以克服压力弹簧通过顶心作用加在动簧片上的力时,就推动动簧片向上移动。当动簧片移动到预定位置后,开关下压簧将推动动簧片弯到另一个方向,从而使动簧片上的公共触点与常闭触点分离,而与常开触点接触,这样就向程控器发出了“水位已到”的信号,由程控器来控制进水电磁阀关闭,随即进入洗涤程序。 当完成个洗衣程序后,
20、程控器向排水电磁铁发出信号,排水阀开启并排水。随着水位的下降,气室内的压力也逐渐减小,在压力弹簧的作用下,顶心和橡皮膜逐渐下移,到了某有程度时动簧片又弯向上方,常开与常闭触点都恢复原位,等待下一个进水程序,此时水位开关虽然复位,但并不影响洗衣机继续排水。 旋转凸轮使杠杆上下移动,从而改变压力弹簧的压缩程度。如果压力弹簧的压缩长度大,则压力大气室内的压力要高一些才能将动簧片推到预定位置,以次达到控制水位的目的。 2.5.2 水位开关的主要技术参数如表2-2-5 表2-2-5 水位开关的主要技术参数配用程 额定电压 额定电流 气密性 接触电阻 绝缘电阻 电气强度序控制器 (V) (A) (k Pa
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