基于三菱PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、摘要 目前中國洗衣機(jī)市場正進(jìn)入更新?lián)Q代期, 市場潛力巨大, 人們對(duì)于洗衣機(jī)的要求也越來 越高,目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、 進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能、 暫停等七大功能, 在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。 這就要求設(shè)計(jì)者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平, 能夠提出 更多好的建議和新的課題,將人們的需要變成現(xiàn)實(shí),設(shè)計(jì)出更節(jié)能、功能更全面、更人性化 的全自動(dòng)洗衣機(jī)。 目前的洗衣機(jī)都沒有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容, 大多洗衣的廠家都注重各自品牌 的洗衣機(jī)的特長,突出一兩個(gè)與別的洗衣機(jī)不同的個(gè)性化的功能,洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能是 PLC 控制實(shí)現(xiàn)的,控制功能靈活,因此,設(shè)計(jì)出基于 PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)具有很強(qiáng)

2、的 實(shí)用性。 本設(shè)計(jì)采用物美價(jià)廉的三菱為控制核心 , 為保證洗衣機(jī)及人身安全 ,設(shè)計(jì)了蜂鳴報(bào)警電 路。功率驅(qū)動(dòng)電路由可控硅實(shí)施對(duì)電動(dòng)機(jī) ,進(jìn)水閥, 排水閥的控制。為方便讀者更快地了解 , 熟悉本設(shè)計(jì),作為基礎(chǔ)知識(shí),還介紹了與全自動(dòng)洗衣機(jī)有關(guān)的一些常見的 PLC基本功能,使全 自動(dòng)洗衣機(jī)能更加智能化 , 更加完善。 關(guān)鍵詞:PLC洗衣機(jī),梯形圖 目錄 摘要 . I 1 洗衣機(jī)的概述 . 1 1.1 洗衣機(jī)的分類 1 1.1.1 按結(jié)構(gòu)形式劃分 1 1.1.2 按洗滌方式與結(jié)構(gòu)原理劃分 1 1.1.3 按自動(dòng)化程度分為 1 1.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的介紹

3、 2 2三菱PLC洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 3 2.1 控制要求 3 2.2 解決思路 4 3 軟件設(shè)計(jì) . 4 3.1 洗衣機(jī)工作流程圖 . 4 3.2 可編程控制器的基本指令 5 3.3 梯形圖設(shè)計(jì) . 11 4 調(diào)試與檢測 . 14 4.1 程序傳送 . 14 4.2 監(jiān)控/測試 . 14 4.3 I/O 地址分配與接線圖 14 參考文獻(xiàn) . 16 附錄 總梯形圖 . 17 1 洗衣機(jī)的概述 1.1 洗衣機(jī)的分類 1.1.1 按結(jié)構(gòu)形式劃分 洗衣機(jī)按結(jié)構(gòu)形式分為:單桶、雙桶、多桶型。 1.1.2 按洗滌

4、方式與結(jié)構(gòu)原理劃分 按洗滌方式和結(jié)構(gòu)原理分類,可以分為如下幾種: (1)滾筒式洗衣機(jī):衣物半浸沒于水中,滾筒作有規(guī)律的間歇的正反轉(zhuǎn)動(dòng),靠滾筒內(nèi) 凸起把衣物帶至高處再跌下,起揉搓作用,然后進(jìn)行洗滌。其類型有: a前裝式滾筒洗衣 機(jī);b、頂裝式滾筒洗衣機(jī)。 (2) 波輪式(渦卷式)洗衣機(jī)也稱日本式洗衣機(jī):優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,體積小,重量輕, 操作方便,耗電量少,洗凈率高。缺點(diǎn):漂洗衣物不均勻,損衣率高。 (3) 攪拌式或擺動(dòng)式洗衣機(jī):洗衣機(jī)有一根主柱,由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)擺動(dòng)葉繞定軸作周期 往復(fù)運(yùn)動(dòng),每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于 360 度,通過旋轉(zhuǎn)的力度來達(dá)到洗滌衣物的效果其他形式有: 噴流式、噴射式、振動(dòng)式

5、等,市場上比較少見。 1.1.3 按自動(dòng)化程度分為 按自動(dòng)化程度分為如下幾種: (1) 普通型洗衣機(jī):攪拌動(dòng)作為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及??慷〞r(shí)器控制,而進(jìn)水、 排水、脫水等完全手動(dòng)。 (2) 半自動(dòng)型洗衣機(jī): a 半自動(dòng)單筒型:洗滌、漂洗、進(jìn)出水均自動(dòng)按設(shè)定程序與時(shí) 間進(jìn)行,沒有脫水機(jī)。 b 半自動(dòng)雙筒型:由洗滌、脫水兩部分組成。先自動(dòng)完成洗滌、漂 洗。再由人工把洗凈的衣物放入甩干桶中脫水。 (3) 全自動(dòng)型洗衣機(jī):可按選定的工作程序自動(dòng)完成洗滌、漂洗、脫水、甩干、進(jìn)水、 排水等動(dòng)作, 無看管。 其類型有: a 機(jī)械全自動(dòng)型: 由電動(dòng)程控器控制。 b 電腦全自動(dòng)型: 由電腦程控器控制

6、。 1.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的介紹 全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內(nèi)桶)是以同一中心安放的。外桶固定,作 盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn), 作脫水(甩水) 用。內(nèi)桶的四周有很多小孔, 使內(nèi)外桶的水流相通。 該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。 進(jìn)水時(shí), 通過電控系統(tǒng)使進(jìn) 水閥打開,經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí),通過電控系統(tǒng)使排水閥打開,將水由外桶排 出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn),此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。 脫水時(shí),通過電控系統(tǒng)將離合器合上,由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開 關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用

7、來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn) 水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。 它能實(shí)現(xiàn)的功能有:首先系統(tǒng)處于初始狀態(tài)時(shí),按下啟動(dòng)按扭及水位選擇開關(guān),開始進(jìn) 水,水滿(即水位到達(dá)高低)時(shí)停止進(jìn)水。 2 秒后開始洗滌,洗滌時(shí),正轉(zhuǎn) 15 秒后暫停, 暫停 3 秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌,反轉(zhuǎn)洗滌 15秒后暫停,暫停 3秒。如此循環(huán) 3 次,總共 180 秒 后開始排水,排空后(水位下降到低位)開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 10 秒即完成一次從進(jìn) 水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完成 3 次大循環(huán),則返回從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作,進(jìn)行下一 次大循環(huán);若完成了 3 次大循環(huán),則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警 10 秒結(jié)束全部過程,自動(dòng)停機(jī)。

8、此外按排水按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水;按停車按扭可停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。全自動(dòng)洗衣 機(jī)的實(shí)物示意圖如下圖 1.1 所示。 圖1.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖 全自動(dòng)洗衣機(jī)有各種洗滌程序,可供自由選擇,工作時(shí)間可任意調(diào)節(jié)(洗滌0?16分鐘, 脫水0?5分鐘)而且工作狀態(tài)及洗、脫時(shí)間在面板都有顯示,能自動(dòng)處理脫水不平衡(具有各 種故障和高低電壓自動(dòng)保護(hù)功能),工作結(jié)束或電源故障會(huì)自動(dòng)斷電,無需看管,確保安全。它 還具有浸泡,手洗水流功能。它省時(shí)省力,操作簡單,非常方便的適用于人們的日常生活中, 給人們帶來了更多的好處。 2三菱PLC洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)采用三菱PLC對(duì)洗衣機(jī)的

9、工作流程進(jìn)行控制,使其實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能。 2.1控制要求 (1)按下啟動(dòng)按鈕SB1,進(jìn)水電磁閥打開,進(jìn)水指示燈亮(HL1點(diǎn)亮); (2)進(jìn)水到達(dá)水位上限(按上限按鈕) ,進(jìn)水電磁閥關(guān)閉( HL1 熄滅)。波輪電動(dòng)機(jī)進(jìn) 行攪拌,開始洗滌,按照正轉(zhuǎn)15s-停3s-反轉(zhuǎn)15s-停3s的順序反復(fù)進(jìn)行30次; (3) 洗滌過程結(jié)束,排水電磁閥打開(HL2點(diǎn)亮),開始自動(dòng)排水; (4) 排水到達(dá)水位下限(按下下限按鈕) ,排水電磁閥關(guān)閉( HL2 熄滅)。排水電磁閥 關(guān)閉2s后,進(jìn)水電磁閥打開(HL1點(diǎn)亮),開始第二次洗滌,并重復(fù)(1)~(4)的步驟; (5) 洗滌過程完成 3 次(第三

10、次按下限按鈕)時(shí),開始甩干(甩干電動(dòng)機(jī)工作) ;洗衣 機(jī)在甩干的同時(shí)自動(dòng)排水 ; (6) 甩干與排水過程中共同進(jìn)行10s后,同時(shí)結(jié)束,排水電磁閥關(guān)閉(HL2熄滅)。蜂 鳴器HA進(jìn)行蜂鳴報(bào)警(0.5s通,0.5s斷),提示洗滌過程結(jié)束,直到按下停止按鈕停止蜂 鳴。 2.2 解決思路 1 .根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求, 了解需要通過定時(shí)器來完成洗滌過程 (正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的 交替)及蜂鳴器的報(bào)警的控制過程。 。 2. 利用傳感器來控制進(jìn)水與排水的過程 3. 利用輸出所存和輸出解鎖存線圈更方便的來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)按鈕的控制。 3 軟件設(shè)計(jì) 3.1 洗衣機(jī)工作流程圖 圖3.1洗衣機(jī)工作流程圖

11、 3.2可編程控制器的基本指令 (1) 自鎖電路 1、 編程:用編程器或編程軟件輸入程序,并檢驗(yàn)。 2、 將X0鈕子開關(guān)合上,Y0指示應(yīng)亮。 3、 將X0開關(guān)斷開,Y0指示燈扔保持亮。 4、 將X1開關(guān)接通,Y0指示燈滅。 X0 ! X】 一J I Y0 1 1 圖3.3自鎖電路時(shí)序圖 (2)S/R置位復(fù)位指令 I X1 —— ET初― H X2

12、 —— ST YD]— ENDH 圖3.4 S/R置位復(fù)位指令應(yīng)用梯形圖 1、 編程:用編程器或編程軟件輸入程序、并檢驗(yàn)。 2、 合上X1號(hào)開關(guān),觀察Y0指示燈。 3、 斷開X1號(hào)開關(guān),觀察Y0指示燈。 4、 合上X2號(hào)開關(guān),觀察丫0指示燈 5、 斷開X2號(hào)開關(guān),觀察丫0指示燈 XI YQ X2 圖3.5 S/R置位復(fù)位指令應(yīng)用時(shí)序圖 (3) PLS脈沖指令 X0 PLS homo [SET ¥ Q — XI [PLS Ml ]— ML [RST Y0 1

13、軟件輸入程序,并檢查。 2、 運(yùn)用程序。 3、 合上X0開關(guān),觀察丫0指示燈。 4、 斷開X0開關(guān),觀察丫0指示燈。 5、 合上X1開關(guān),觀察丫0指示燈。 6、 斷開X1開關(guān),觀察丫0指示燈。 xo M 100 YO XI M102 圖3.7 PLS脈沖指令應(yīng)用時(shí)序圖 (4) 定時(shí)器指令與應(yīng)用 <70 K30 )— (VO 1 (VI L END)— X0 TO 圖3.8定時(shí)器指令應(yīng)用梯形圖 1、 編程:用編程器或編程軟件輸入程序,并檢驗(yàn)。 2、 合上X0開關(guān),觀察YO、Y1輸出的變化。 xo YO Y1 圖3.9

14、定時(shí)器指令應(yīng)用時(shí)序圖 (5) 振蕩器 圖3.10振蕩器梯形圖 1、 輸入程序并檢驗(yàn),然后運(yùn)行程序。 2、 觀察Y0的變化。 3、 閉合X0開關(guān),觀察Y0的變化,并監(jiān)控TO、T1的工作情況 YO 圖3.11振蕩器時(shí)序圖 (6) 計(jì)數(shù)器指令與應(yīng)用 圖3.12計(jì)數(shù)器指令應(yīng)用梯形圖 1、 編程輸入程序并檢驗(yàn),然后運(yùn)行程序。 2、 當(dāng)X0開關(guān)斷/通一次,計(jì)數(shù)器現(xiàn)行值加1。 3、 當(dāng)X0開關(guān)斷/通5次時(shí),計(jì)數(shù)器現(xiàn)行值加1。 4、 當(dāng)X1開關(guān)接通/斷開時(shí),CO復(fù)位,丫0燈滅。 X0 1~~'——I~~'—― XI CO Y0 圖3

15、.13計(jì)數(shù)器指令應(yīng)用時(shí)序圖 (7) 步進(jìn)指令 1、 編程:輸入程序,并檢驗(yàn)。 2、 運(yùn)行程序,監(jiān)控SO、S1順序接通X0-X3開關(guān),觀察丫0 Y1的發(fā)光指示。 3、 X3為關(guān)閉步進(jìn)轉(zhuǎn)換指令。 3.3梯形圖設(shè)計(jì) SWOP-CFXGP/WIN- C為一個(gè)應(yīng)用于 FX系列可編程控制器的編程軟件,可以在 Win dows98/ME/2000/XP操作系統(tǒng)下進(jìn)行梯形圖的編輯和指令表程序的編輯。微機(jī)與 PLC的 連接,可以用三菱公司的 SC-08型電纜線串接SC- 09型電纜線,SC-08的9針插頭接微 機(jī)的RS232串行口,SO09的圓形插頭接PLC的通訊口 運(yùn)行SWOPCF

16、XGPWIN- C軟件。當(dāng)選用語句表編程方式時(shí),用鼠標(biāo)點(diǎn)擊語句表編輯區(qū), 其標(biāo)題欄變?yōu)樗{(lán)色,成為當(dāng)前工作區(qū)。用鍵盤輸入語句表程序,覆蓋工作區(qū)的“ NOP語句, 回車后自動(dòng)換行,當(dāng)使用語句表編程時(shí),梯形圖編輯區(qū)立即將程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換成梯形圖,因此 可以同時(shí)生成二個(gè)文件。當(dāng)選用梯形圖編程方式時(shí),用鼠標(biāo)點(diǎn)擊梯形圖編輯區(qū),其標(biāo)題欄變 為藍(lán)色,成為當(dāng)前工作區(qū)。點(diǎn)擊菜單欄[視圖]—[功能],將顯示梯形圖的繪圖工具。編輯梯 形圖時(shí),首先確定光標(biāo)位置,在繪圖工具欄內(nèi)點(diǎn)擊欲用的元件,此時(shí)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框,輸入 元件號(hào)后,元件圖形出現(xiàn)在原光標(biāo)位置。按照這種方法,逐一將元件加到梯形圖上。當(dāng)梯形 圖完成后,點(diǎn)擊工具欄的

17、轉(zhuǎn)換按鈕,可以將梯形圖轉(zhuǎn)換成語句表程序。梯形圖的單元設(shè)計(jì)如 下: (1) 按下啟動(dòng)按鈕SB1時(shí),S0初始化。按下停止按鈕SB2采用區(qū)間復(fù)位ZRST旨令使 洗衣機(jī)停止工作。啟動(dòng)和停止的梯形圖如圖 3.15所示。 ?-V丄 Il -Hi-L 圖3.15啟動(dòng)和停止梯形圖 (2) 按下啟動(dòng)按鈕SB1,狀態(tài)元件S20驅(qū)動(dòng)進(jìn)水電磁閥YA1輸出線圈丫000,洗衣機(jī)進(jìn)水, 按下SB3可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水,水到達(dá)高水位時(shí) SQ1閉合,狀態(tài)元件S21驅(qū)動(dòng)定時(shí)器T0延時(shí) 2S,狀態(tài)元件S22驅(qū)動(dòng)接觸器KM3閉合,驅(qū)動(dòng)輸出線圈丫002電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn),開始洗滌。延 時(shí)15S,再暫停3S后,狀態(tài)元件S24

18、驅(qū)動(dòng)接觸器KM4閉合,驅(qū)動(dòng)輸出線圈丫003電動(dòng)機(jī)M反 轉(zhuǎn)。同樣洗滌15S,在暫停3S。通過計(jì)數(shù)器C0和定時(shí)器T4的控制,如此洗滌3次。洗衣機(jī) 的洗滌梯形圖如圖3.16所示。 u T肌卜 1? U S21 21 -HSILk 2S 28- T進(jìn)卜 35 3# —ISH 卜 il -dsiL k 5] —31L|- I1T fl 圖3.16洗衣機(jī)洗滌梯形圖 (3) 洗滌3次后,狀態(tài)元件S26驅(qū)動(dòng)接觸器KM3閉合,驅(qū)動(dòng)輸出線圈丫002電動(dòng)機(jī)M正 轉(zhuǎn),開始脫水。低水位開關(guān) SQ2脫水離合器YA3驅(qū)動(dòng)輸出線圈丫004,通過計(jì)數(shù)器C1計(jì)數(shù) 3次,洗滌完成,狀態(tài)元件 S27

19、驅(qū)動(dòng)線圈Y005報(bào)警10S結(jié)束整個(gè)洗衣機(jī)的洗滌。脫水和報(bào) 警結(jié)束梯形圖如圖3.17所示。 綁一ISTL卜 S27 88 ―hit 卜 95 08 C W01 ; C啊J

20、LC]—[傳送]-[讀入]菜單 命令。 寫出一一在PLC設(shè)置為STO時(shí),將計(jì)算機(jī)的程序發(fā)送到PLC中,操作方法是:執(zhí)行[PLC] — [傳送] — [寫出]菜單命令,此時(shí)出現(xiàn)寫出對(duì)話框,回答對(duì)話框并按確認(rèn)按鈕后完成。 校驗(yàn)一一將計(jì)算機(jī)及PLC中的程序加以比較校驗(yàn),操作方法是:執(zhí)行[PLC]—[傳送]— [校驗(yàn)]菜單命令。 4.2 監(jiān)控/測試 PLC在運(yùn)行時(shí),可以利用“監(jiān)控/測試”功能,監(jiān)控元件,觸點(diǎn)或線圈的工作情況。亦 可以修改定時(shí)器與計(jì)數(shù)器的設(shè)定值。 當(dāng)點(diǎn)擊梯形圖編輯區(qū),可以完成如下監(jiān)控: 首先執(zhí)行 [監(jiān)控/測試 ] — [ 開始監(jiān)控 ] 菜單命令,監(jiān)控/測試菜單出現(xiàn)如下幾種監(jiān)控

21、命 令。 元件監(jiān)控(光標(biāo))一一執(zhí)行[監(jiān)控/測試]-[元件監(jiān)控](光標(biāo))命令后,將光標(biāo)選定的 元件登錄在元件監(jiān)控窗口,可以進(jìn)行監(jiān)控。 改變?cè)O(shè)置值――執(zhí)行 [監(jiān)控/測試]—[改變?cè)O(shè)置值]菜單命令后, 出現(xiàn)改變當(dāng)前值對(duì)話框。 可 以對(duì)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的設(shè)定值進(jìn)行修改。 4.3 I/O 地址分配與接線圖 根據(jù)洗衣機(jī)操作的工藝過程及對(duì)控制系統(tǒng)的要求, 首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號(hào)和輸 出信號(hào);然后根據(jù)PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)進(jìn)行I/O地址分配,使每個(gè)輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)PLC內(nèi)部 的輸入繼電器,每個(gè)輸出信號(hào)對(duì)應(yīng) PLC內(nèi)部的輸出繼電器。PLC洗衣機(jī)控制的I/O地址分配 如表 4.1 所示。 I/O 口

22、 說明 I/O 口 說明 X0 啟動(dòng)按鈕 Y0 進(jìn)水抬示燈 XI 停止按鈕 Y1 排水指示燈 X2 上限按鈕 Y2 正攪拌指示燈 X3 下限按鈕 Y3 反攪拌指示燈 X4 手動(dòng)排水按鈕 Y4 甩干桶指示燈 Y5 蜂鳴器指示燈 表4.1 I/O 分配表 牢記此分配表,將模塊上的I/O 口按照下圖接線圖連接好,檢查無誤后,將軟件程序下 載到模塊中去,開啟電源,手動(dòng)操作按照設(shè)計(jì)要求演示好洗衣機(jī)的各個(gè)功能,修改程序直到 將其能完善處理設(shè)計(jì)要求的各個(gè)功能。 圖4.1模塊接線圖 參考文獻(xiàn) [1] 張立科、PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐

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