工業(yè)洗衣機程序控制系統(tǒng)設(shè)計

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1、工業(yè)洗衣機程序控制系統(tǒng)設(shè)計 屆 分類號：TP311 單位代碼： 學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(論文) 工業(yè)洗衣機程序控制系統(tǒng) 設(shè)計報告　　　 姓 名 學(xué) 號 年 級 專 業(yè) 系（院） 指導(dǎo)教師 　 　 2012 年 2 月 27 日 誠 信 聲

2、 明 本人呈交給 的這篇畢業(yè)論文，除了所注參考文獻和世所公認的文獻外，全部是本人在指導(dǎo) 老師指導(dǎo)下的設(shè)計成果。 學(xué)生簽名： 日 期： 經(jīng)檢查該畢業(yè)設(shè)計（論文）為獨立完成，不存在抄襲現(xiàn)象。 指導(dǎo)老師簽名： 日 期： 摘 要 可編程控制器(PLC)技術(shù)，在當今社會發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強大的新型

3、PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，既提高了操作的準確性、安全性、穩(wěn)定性，同樣也帶來了極大的經(jīng)濟性，成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強有力的工具。應(yīng)用PLC技術(shù)，解決工業(yè)全自動洗衣機的編程，穩(wěn)定性相當好，同時實現(xiàn)了洗衣機的多功能性。 PLC在工業(yè)洗衣機中的運用，是對舊式普通型、半自動型洗衣機的是綜合改造。它不同與家用全自動洗衣機，這是一款應(yīng)用在工廠需大批量洗滌場合，解決生產(chǎn)生活中洗滌任務(wù)繁重的需要而設(shè)計的。在思考工業(yè)全自動洗衣機的電氣控制方式中，選擇PLC作為微電腦程序控制，同時由其控制變頻器帶動電動機的運行方向。 本篇論

4、文主要介紹了在工廠這種特殊場合有PLC應(yīng)用在工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)中，解決生產(chǎn)生活中洗滌任務(wù)繁重的需要而制造的。 關(guān)鍵詞：PLC;變頻器;洗衣機 Abstract Programmable logic controller (PLC) technology, in todays society is developing rapidly, the manufacturer also rolled out a lot of powerful new PLC, various special module and communication networking device, a set of

5、 programmable controller computer technology, automation technology, communications technology in one generic industrial control devices, industrial automation achieving a powerful tool.Application of PLC technology, solve industrial automatic washing machine programming, stability is very good, whi

6、le achieving a multifunctional washing machine. PLC in industrial washing machine in use, the old general type, semi-automatic washing machine is the integrated transformation.It is different with the household full automatic washing machine, this is an application in the factories need a large num

7、ber of washing occasions, solve manufacturing life cleaning tasks required design.In thinking about the industrial automatic washing machine electrical control mode, selection of PLC as a microcomputer program control, at the same time is controlled by the frequency converter to drive the motor runn

8、ing direction. This thesis introduces the PLC application in the industrial washing machine control system to solve the arduous task of washing in the production and living needs of the manufacturing factory special occasions . Key Words：PLC;Inverter;Washing Machine 目 錄 前言…………………………………………………………

9、…………………1 第1章 洗衣機概述………………………………………………………….3 1.1洗衣機的應(yīng)用與發(fā)展…………………………………………………….3 1.2 工業(yè)洗衣機設(shè)計及工作原理………………………………………3 第2章 工業(yè)洗衣機硬件系統(tǒng)設(shè)計………………………………………………5 2.1 主電機調(diào)速電路的設(shè)計…………………………………………………5 2.2 變頻器與電機應(yīng)用………………………………………………………7 2.3 PLC系統(tǒng)及外圍電路的設(shè)計 …………………………………………10 第3章 工業(yè)洗衣機軟件系統(tǒng)

10、設(shè)計………………………………………………17 3.1 洗衣機控制要求及整機流程……………………………………………17 3.2整機軟件程序圖…………………………………………………………18 總結(jié)……………………………………………………………………………22 致謝……………………………………………………………………………23 參考文獻………………………………………………………………………24 前 言 傳統(tǒng)的洗衣機采用繼電器控制的優(yōu)點是裝置結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、抗干擾能力強。但是，這也是隨之帶來的一些問題，如絕大多數(shù)控

11、制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞，而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至會熔在一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴重的后果。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線多，只適用于小型的控制電路。 可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字運算與操作的控制裝置。PLC作為傳統(tǒng)繼電器的替代產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。由于PLC可以用軟件來改變控制過程，并有體積小，組裝靈活，編程簡單，抗干擾能力強及可靠性高等特點，特別適用于惡劣環(huán)境下運行。 當

12、利用變頻器構(gòu)成自動控制系統(tǒng)進行控制時，很多情況下是采用PLC和變頻器相配合使用。 工業(yè)洗衣機（工業(yè)水洗機）適用于洗滌各種棉織、毛紡、麻類、化纖混紡等衣物織品，在服裝廠、水洗廠、工礦企業(yè)、學(xué)校、賓館、酒店、醫(yī)院等的洗衣房具有廣泛應(yīng)用，是減輕勞動強度，提高工作效率，降低能耗的理想設(shè)備。從世界上第一臺洗衣機問世，工業(yè)洗衣機就相伴而生,就像整個工業(yè)革命帶來的巨變一樣，今天越來越自動化的洗滌機械使當年用手搓洗的生活改頭換面。 本課題將主要著重于工業(yè)洗衣機的控制，要求洗衣機能實現(xiàn)進水、洗滌、排水、脫水，所采用的控制方法操作簡單、穩(wěn)定可靠、維護與維修方便?？刂品椒ù_定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設(shè)計的時間

13、、調(diào)試周期，且要降低成本。 第1章 洗衣機概述 1.1洗衣機的發(fā)展與應(yīng)用 從古到今，洗衣這項家務(wù)勞動從手工到機械的長期發(fā)展歷程，可謂長久。 1858年，美國人漢密爾頓史密斯成功制成了世界上第一臺洗衣機。該洗衣機的主件是一只圓桶，桶內(nèi)裝有一根帶有槳狀葉子的直軸。軸是通過搖動和它相連的曲柄轉(zhuǎn)動的。但這臺洗衣機使用費力，且損傷衣服，因而沒被廣泛使用，但這卻是機器洗衣的開端。次年在德國出現(xiàn)了一種用搗衣杵作為攪拌器的洗衣機，當搗衣杵上下運動時，裝有彈簧的木釘便連續(xù)作用于衣服。19世紀末期的洗衣機已發(fā)展到一只用手柄轉(zhuǎn)動的八角形洗衣缸，洗衣時缸內(nèi)放入熱肥皂水，衣服洗凈后

14、，由軋液裝置把衣服擠干。 1874年,美國人比爾布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機。其機構(gòu)造極為簡單，是在木筒里裝上6塊葉片，用手柄和齒輪傳動，使衣服在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)，從而達到“凈衣”的目的。 1880年，洗衣機的動力由人力變?yōu)檎羝?，但原理相同?，F(xiàn)代蒸汽洗衣機的功能包括蒸汽洗滌和蒸汽烘干，采用了智能水循環(huán)系統(tǒng)，可將高濃度洗滌液與高溫蒸氣同時對衣物進行雙重噴淋，貫穿全部洗滌過程，實現(xiàn)了全球獨創(chuàng)性的“蒸汽洗”全新洗滌方式。與普通滾筒洗衣機在洗滌時需要加熱整個滾筒的水不同，蒸汽洗滌是以深層清潔衣物為目的，當少量的水進入蒸汽發(fā)生盒并轉(zhuǎn)化為蒸汽后，通過高溫噴射分解衣物污漬。蒸汽洗滌快速、徹底，只需要少量的水，同

15、時可節(jié)約時間。對于放在衣柜很長時間產(chǎn)生褶皺、異味的冬季衣物，能讓其自然舒展，撫平褶皺?！罢羝娓伞钡墓ぷ髟韯t是把恒定的蒸汽噴灑在衣物上，將衣物舒展開之后，再進行恒溫冷凝式烘干。通過這種方式，厚重衣物不僅干得更快，并且具有舒展和熨燙的效果，之后，水力洗衣機、內(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。水力洗衣機包括洗衣筒、動力源和與船相連接的連接件，洗衣機上設(shè)有進、出水孔，洗衣機外殼上設(shè)有動力源，洗衣筒上設(shè)有衣物進口孔，其進口上設(shè)有密封蓋，洗衣機通過連接件與船相連。它無需任何電力，只需自然的河流水力就能洗滌衣物，解脫了船民在船上洗滌衣物的煩惱，節(jié)約時間，減輕家務(wù)勞動強度。 1910年，美國的費希爾試制成功世界上

16、第一臺電動洗衣機。電動洗衣機的問世，標志著人類家務(wù)勞動自動化的開端，再后來。洗衣機的洗滌結(jié)構(gòu)，由拖動式變?yōu)閿嚢枋剑瓜匆聶C的結(jié)構(gòu)固定下來，這也就是第一臺攪拌式洗衣機的誕生。這種洗衣機是在筒中心裝上一個立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動機帶動立軸，進行周期性的正反擺動，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此滌蕩污垢。攪拌式洗衣機結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，受到人們的普遍歡迎。 1932年第一臺前裝式滾筒洗衣機問世，洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內(nèi)完成。這意味著電動洗衣機的型式躍上一個新臺階，朝自動化又前進了一大步。 第一臺自動洗衣機于1937年問世。這是一種"前置"式自動洗衣機。靠一根水平的軸帶動的缸可容納40

17、00克衣服。衣服在注滿水的缸內(nèi)不停地上下翻滾，使之去污除垢。到了40年代便出現(xiàn)了現(xiàn)代的"上置"式自動洗衣機。 隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機，它是靠筒體一側(cè)的運轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。 1955年，在引進英國噴流式洗衣機的基礎(chǔ)之上，日本研制出流行至今的波輪式洗衣機。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。這之后，以微處理器控制的全自動洗衣機在問世，開創(chuàng)了洗衣機發(fā)展史的新階段。80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型

18、更為時尚，90年代，由于電機調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機實現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機直接驅(qū)動式洗衣機，省去了齒輪傳動和變速機構(gòu)，引發(fā)了洗衣機驅(qū)動方式的巨大革命。 之后，隨著科技的進一步發(fā)展，滾筒洗衣機已經(jīng)成了大家耳濡目染的產(chǎn)品。 而今，縱觀洗衣機市場，雖然目前已經(jīng)形成了以波輪為主，滾筒為輔的產(chǎn)品格局，但是滾筒洗衣機正逐步在高端市場發(fā)力。由于滾筒洗衣機具有清潔性好、省水、衣物磨損率低、不纏繞等優(yōu)點，能夠適合羊毛、羊絨、絲綢、純毛類等織物，因此隨著城市居民生活水平的提高，消費者對滾筒洗衣機的認可程度越來越高。在銷量排名前10

19、位的洗衣機產(chǎn)品中，滾筒洗衣機的比例已經(jīng)超過了70%，已經(jīng)成為高端市場的主流產(chǎn)品。 再者，洗衣機已經(jīng)從原來單純追求潔凈、節(jié)水、節(jié)電等，逐步向健康、環(huán)保等方向發(fā)展。從洗衣機能效標識正式實施，到節(jié)能減排成為今年兩會主題，再到綠色奧運概念的提出，節(jié)能、環(huán)保產(chǎn)品越來越受關(guān)注。消費者對節(jié)能、環(huán)保的關(guān)注程度明顯比以前提高，雖然節(jié)能產(chǎn)品的首次購機價格要比非節(jié)能產(chǎn)品高，但消費者往往從長期家庭支出來考慮，在購買產(chǎn)品是更傾向選擇低能耗產(chǎn)品。 同時，隨著生活工作壓力的增加，身體的健康成為了人們?nèi)找骊P(guān)注的內(nèi)容，消費者在選購洗衣機產(chǎn)品時，對除菌功能的關(guān)注度越來越高。雖然洗衣機只能起到抑菌、抗菌的作用，但是通過內(nèi)部材料

20、的改進，可以達到一定的抗菌、抑菌效果。目前洗衣機的抗菌抑菌技術(shù)主要有材料抑菌技術(shù)和傳統(tǒng)抑菌技術(shù)。其中材料抑菌技術(shù)主要是在洗衣機的塑料件原材料中添加特殊抑菌劑和防霉劑，降低塑料材質(zhì)上細菌、霉菌的存活率，目前這種方式的除菌技術(shù)應(yīng)用較多，此外還有傳統(tǒng)的氧化殺菌技術(shù)和高溫蒸汽殺菌技術(shù)。由于關(guān)于健康洗衣機的國家標準還沒有出臺，市場還顯得比較混亂，但是可以預(yù)見的“健康洗衣”將逐步引領(lǐng)洗衣機行業(yè)新潮流，帶有除菌功能的洗衣機將吸引消費者更多的關(guān)注。 另外，功能高集合化，大容量，也都將是洗衣機的發(fā)展趨勢。 此外，在外觀方面，不管是低端產(chǎn)品還是高端產(chǎn)品，消費者對洗衣機產(chǎn)品的外觀要求更加嚴格。特別是高端消費群體

21、對生活品質(zhì)的追求很高，因此除了要求洗衣機符合自身的審美需要外還要和家居風格想配套。因此，一些在外觀設(shè)計方面具有時尚感、藝術(shù)感及科技感的產(chǎn)品更受消費者歡迎。 總之，在當今世界洗衣機的發(fā)展是必然的，洗衣機的發(fā)展趨勢也日新月異，洗衣機的發(fā)展豐富了我們的生活，增加了我們生活的色彩，從而加快了洗衣機的發(fā)展歷程與趨勢。在當今現(xiàn)代化世界我們只有加快自己的腳步才能在今天立于不敗之地，作為洗衣機也是一樣，只有加快洗衣機發(fā)展歷程和提高洗衣機的發(fā)展趨勢才能滿足當今社會的需求，滿足這個現(xiàn)代化的世界。 時間的推移，科學(xué)技術(shù)在飛速發(fā)展。二十一世紀的今天，對洗衣機而言已經(jīng)徹底發(fā)生了巨大的變化，具有全自動多功能的洗衣機已

22、經(jīng)早在現(xiàn)實生活中廣泛使用。不僅在洗滌質(zhì)量上有更強的突破，在洗衣機的制造業(yè)還提出了6大要素：最合適的控制力度，最適宜的洗滌溫度，最和諧的急緩節(jié)奏，最恰當?shù)倪\行轉(zhuǎn)速，最科學(xué)的洗滌時間，最佳的脫水轉(zhuǎn)速；并且在穩(wěn)定性、安全性、性價比方面與以往普通型洗衣機相比都實現(xiàn)了本質(zhì)的超越。 隨著工業(yè)技術(shù)日益成熟，我們利用現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新出一種具有商業(yè)用途的多功能型工業(yè)大容量洗衣機，實現(xiàn)工業(yè)衣物的大批洗滌。 1.2工業(yè)洗衣機設(shè)計及工作原理 工業(yè)洗衣機由電機通過皮帶變速帶動內(nèi)膽轉(zhuǎn)動、且在時序控制器作用下正反旋轉(zhuǎn)，帶動水和衣物作不同步運動，使水和衣物等相互摩擦、揉搓，達到洗凈的目的。本機采用一臺三相異步電動機

23、或一臺調(diào)速電機（洗染機）作運轉(zhuǎn)動力，當接通電源時，電源指示燈亮，三位開關(guān)控制點動、停止、自動，點動位置時點動指示燈亮，可實現(xiàn)點動對門；自動位置時運轉(zhuǎn)指示燈亮，根據(jù)洗滌工藝要求選擇洗滌時間，機器將在規(guī)定的時間內(nèi)正反自動運轉(zhuǎn)洗滌。 在設(shè)計工業(yè)洗衣機之前，考慮了好多問題，比如說洗衣機在可靠性、安全性、開發(fā)推廣價值等方面的具體實際問題。整合了方方面面，認為為工廠大型洗衣房設(shè)計的這款商業(yè)機型，進行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)被控對象的工藝要求，能夠提高實際生產(chǎn)效率和完成衛(wèi)生高效的洗滌質(zhì)量。下表是部分工業(yè)洗衣機主要技術(shù)參數(shù)： 表1.1 部分工業(yè)洗衣機主要技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 型號 容量kg 電機功率kw

24、 轉(zhuǎn)鼓直徑mm 外形尺寸mm 機重kg XPG20 20 0.75 Φ535660 125011501280 550 XPG30 30 1.5 Φ720850 161014001510 600 XPG50 50 2.2 Φ8001000 176015001640 800 XPG70 70 3 Φ9501100 184015401840 1100 XPG100 100 3 Φ9501500 235015502100 1500 XPG150 150 4 Φ10701500 256017602300 2000 XPG20

25、0 200 5.5 Φ10702000 290016002250 2200 XPG220 220 5.5 Φ11802000 300017002300 2800 XPG250 250 7.5 Φ12002200 310018502450 3000 XPG300 300 7.5 Φ12002440 320018802600 3500 XPG350 350 11 Φ13602440 320020502790 3750 設(shè)計的工業(yè)洗衣機中，通過比較攪拌式、滾筒式還有波輪式洗衣機，在大型洗衣量方面我選擇了波輪式洗衣機。因為，滾筒洗衣機雖然

26、具有洗滌均勻性好，衣物磨損小，自動化程度高等諸多優(yōu)點，可是洗凈率方面卻很不夠理想；攪拌式洗衣機洗凈度較高，但洗滌時衣服全部浸泡在洗滌液中，洗衣量比波輪式洗衣機多。所以，我選擇了波輪式洗衣機在大型場合的應(yīng)用。 在采用控制技術(shù)上選擇PLC作為控制器，來設(shè)計工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)，在這里主要為了其產(chǎn)品實現(xiàn)功能齊全、外圍電路簡單、維護容易方便，容易繼續(xù)寫入編程語言實現(xiàn)更新升級等。 最大限度地滿足被控對象的控制要求，在應(yīng)用中保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要，為需要強洗滌工作量的企業(yè)提供了極大便利。 洗衣機的進水、排水系統(tǒng)分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過PLC控制系統(tǒng)使進水閥

27、打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。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)，作脫水用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。洗滌之前，按照所選水位的高、中、低事前選擇好，選擇洗滌功能是普通洗還是強效洗，之后進入模式狀態(tài)，開始進水并且內(nèi)置加熱器開始加熱，達到量程要求有閥內(nèi)浮球控制閉合水位量程開關(guān)，進而來控制PLC的輸出讓進水閥失電。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內(nèi)桶高速正轉(zhuǎn)進行甩干。啟動按鈕用來啟動洗衣機進入工

28、作狀態(tài)。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止電機運轉(zhuǎn)，進而完成排水脫水的洗滌任務(wù)。 這款工業(yè)洗衣機的設(shè)計中綜合考慮了水溫有利于對洗滌衣物的洗凈度效果，所以在外桶底下安置了加熱器，最利于洗滌劑去除油污。我考慮了它的最有應(yīng)用價值的方面:幫助企業(yè)提高自身的企業(yè)文化形象：洗滌工廠里工人們的大量油污工作服。避免員工自己在家洗的種種不變，給員工創(chuàng)造了舒適的業(yè)余生活，帶來了工作中的愉悅心情，潛移默化中提升了企業(yè)的文化內(nèi)涵。 洗衣機的洗滌過程主要是在機械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實現(xiàn)洗凈的目的。首先充滿于波輪葉片間的洗滌液，在離心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波

29、輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。這樣，在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉(zhuǎn)，吸入中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。 由于是大批量洗滌衣物，在選擇主電機方面選擇了三相交流異步電動機功率在4.0KW適宜大型洗衣機的洗滌，電磁閥選用直流24V作為控制進水和排水的任務(wù)及要求，電熱器控制電路采用單相線路，在洗滌功能指示燈方面選擇LED燈。 第2章 工業(yè)洗衣機硬件系統(tǒng)設(shè)計 2.1 主電機調(diào)速電路的設(shè)計 在以往老式的洗衣機調(diào)速

30、中多采用交流調(diào)速，交流調(diào)速與直流調(diào)速相比，具有容量大、轉(zhuǎn)速高、耐高壓、節(jié)能、經(jīng)濟、可靠等優(yōu)越性。在設(shè)計中我考慮串入附加電阻而增加的轉(zhuǎn)差率，是以發(fā)熱的形式消耗在附加電阻上的，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的效率減低，而且調(diào)速范圍小，靜差率大，平滑性差，只能用于小功率電動機。 由于它屬于消耗轉(zhuǎn)子功率來實現(xiàn)調(diào)速，所以改用其他調(diào)速。現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展方向在調(diào)速中直接利用交流電在變頻器的變頻下實現(xiàn)平穩(wěn)的調(diào)速，可以說它將逐漸取代了過去老式的串阻調(diào)速，變極調(diào)速，直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于多領(lǐng)域。 通過了解，在工業(yè)洗衣機的調(diào)速方面，我們選擇使用變頻器作為理想的調(diào)速方式。它是把工頻電源變換成需要頻率的

31、交流電源，實現(xiàn)電機的無極變速運行，洗衣機的控制電路完成對交流電機主電路的控制。變頻器中，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電逆成交流電。它是通過改變電機定子繞組供電的頻率來達到目的。 變頻器的分類方法有多種，如下表： 表2.1 變頻器的分類 分類方式 變頻器 變頻器 主電路工作方式 電壓型 電流型 開關(guān)方式 PAW\PWM控制 高載頻PWM 工作原理 V/F控制 轉(zhuǎn)差頻率控制 實際用途 高頻 單相和三相 各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均為400V/50Hz或200V/6

32、0Hz(50Hz)。用于電機控制的變頻器，在工業(yè)洗衣機中選擇改變頻率作為控制電機運轉(zhuǎn)的加強和緩慢。在了解了變頻器的一系列種類及性能用途后，考慮了這款洗衣機的實際使用價值和在學(xué)校用過的三菱變頻器，在實現(xiàn)被控對象的工藝要求的條件下選擇了穩(wěn)定、可靠、較為經(jīng)濟的三菱E540變頻器，銘牌及型號代碼，如圖2.1-2所示 圖2.1-2三菱變頻器 上圖變頻器只是示意，在應(yīng)用中選擇與電機匹配的FR-E540-5.5K-CHT變頻器。通常在使用之前，我們一定要注意其銘牌，以免不正確使用導(dǎo)致變頻器異常運行，降低使用壽命，甚至會損壞變頻器。另外，變頻器不能單獨運行，選擇正確的外

33、部設(shè)備，正確的連接以確?？茖W(xué)。 由于在電源投入時，變頻器會流入很大的沖擊電流，在設(shè)計中必須選擇好斷路器。電磁接觸器不能啟動和停止變頻器，這樣會降低變頻器的使用壽命。在使用中，為了改善功率因數(shù)或應(yīng)用大容量電源（500KVA以上接線距離小于10M）時必須使用電抗器。下圖2.1-3為變頻器的正確使用示意結(jié)構(gòu)圖。 圖2.2變頻器與電機應(yīng)用 2.2變頻器與電機應(yīng)用 在應(yīng)用變頻器作為洗衣電動機的正反向調(diào)速時，端子的接法很重要，如果把接線端子接錯將影響變頻器正常應(yīng)用。下圖2.2-1為FR-E540的接線端子平面圖。

34、 圖2.2-1 RH: 高速 A RM：中速 B: 異常輸出 RL: 低速 C MRS: 輸出停止 10\2\5:頻率設(shè)定器 RES: 復(fù)位 4:DC4~20Ma(+) SD: 公共輸出端 SD：公共輸入端 PC：直流24V輸出和外部晶體

35、管端子 STF:正轉(zhuǎn)啟動 SE: 集電極開路輸出公共端 STR:反轉(zhuǎn)啟動 RUN: 運行 SD:公共輸入端 FU :頻率檢測 除了在接線方面要保證接線端子的正確性，另外在變頻器的控制面板方面一定要把操作運轉(zhuǎn)的要求設(shè)置好。如下圖2.2-2 圖2.2-2，變頻器的面板模式示意圖 洗衣機的動力源選擇適用于變頻器的三相交流異步電動機，它具有比較理想的調(diào)速方法，其調(diào)速性能最好、效率最高。我們知道，交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達式為

36、：n＝60 f(1－s)/p =（1-S）n1 n——異步電動機的轉(zhuǎn)速； p——電動機極對數(shù)。 n1——同步轉(zhuǎn)速 f——異步電動機的供電頻率；s——電動機轉(zhuǎn)差率； 由式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f，就可以改變異步電動機的同步轉(zhuǎn)速n1,從而改變其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n,即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 在應(yīng)用變頻器進行工作時，一定要進行模式的設(shè)置。在PU操作模式中要把出廠時的Pr.79的值選擇為1。下圖2.2-3為變頻器頻率及轉(zhuǎn)向的設(shè)置流

37、程圖： 圖2.2-3 參數(shù)的設(shè)定方法，除了部分參數(shù)之外，參數(shù)的設(shè)定僅用在Pr.79選擇模式時可以實施。一個參數(shù)值的設(shè)定既可以用數(shù)字鍵設(shè)定也可以用增減鍵來完成。按下SET鍵1.5S寫入設(shè)定值并更新。另外，作為與運行模式無關(guān)的設(shè)定方法，可將Pr.77設(shè)為2. 表2.2-4 是對上面面板各部的名稱進行介紹說明 表2.2-4 下表2.2-5為設(shè)計所需的參數(shù)值測定 表2.2-5變頻器參數(shù)值設(shè)定 參數(shù)號 設(shè)定值 功能 Pr.79 3 組合操作模式一 P

38、r.1 50 上限頻率 Pr.2 0 下限頻率 Pr.3 50 基底頻率 Pr.20 50 加減速基準頻率 Pr.7 5 加速時間 Pr.8 5 減速時間 Pr.4 50 高速強效洗滌 Pr.5 35 中速普通洗滌 2.3 PLC系統(tǒng)及外圍電路的設(shè)計 在洗衣機的系統(tǒng)控制器方面，由于以前老式工業(yè)洗衣機采用的是繼電順序控制，這種方式不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定而且維修率較高，耗時費工，由此在考慮現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上洗滌衣物的工作量之大，選擇穩(wěn)定可靠價格合理的PLC作為洗衣機的控制器?，F(xiàn)代技術(shù)發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用自動控制裝置，與之前半自動

39、洗衣機比較起來，PLC系統(tǒng)配置既固定又靈活，更高的性能，安全性也比之前半自動洗衣機更好。 選擇PLC作為控制器，是因為它在外圍設(shè)備的配置上及其靈活方便，使用起來非常穩(wěn)定。下面對PLC及其在工業(yè)洗衣機控制外圍設(shè)備上做一些介紹，下圖2.3-1PLC及外圍控制設(shè)備。 圖2.3-1PLC及外圍控制設(shè)備 上圖兩大部分控制PLC的輸入， PLC的輸出控制三大部分。 在工業(yè)洗衣機中，按鈕的輸入有洗衣機的啟動按鈕、選擇按鈕、水位開關(guān)按鈕、停止按鈕、中途揭蓋按鈕、終止并排脫水按鈕。 水量控制按鈕是選擇洗滌期間需

40、要的高中低洗滌水位控制。 輸出控制的三大部分，變頻器在前一節(jié)有所介紹，它有PLC來控制其功能的實現(xiàn)，另外變頻器控制洗衣機電機，普通洗時為中速，強效洗時為高速，控制電機的方向正反轉(zhuǎn)。 PLC輸出來控制繼電器，通過繼電器的通斷來實現(xiàn)脫水指示燈和加熱器。其中電磁閥主要是關(guān)斷進水閥和排水閥，實現(xiàn)進水和排水功能。 同時在洗衣機選擇普通洗或強效洗的時候指示燈會有提示，當洗滌完成后洗衣機會自動報警提示洗滌任務(wù)完成。下圖2.3-2為外圍控制設(shè)備由PLC輸出部分控制的線路圖： 2.3-2為外圍控制設(shè)備部分控制線路圖 上圖中（C）采用把單相電轉(zhuǎn)化為直流24V作為脫

41、水燈HL0的供電電源。（B）部分由PLC繼電器控制著加熱器的通斷，工業(yè)洗衣機大循環(huán)一次時加熱器斷開。這樣做可以有效節(jié)約其他費用，盡管不可以在洗滌的全過程一直加熱但是同樣可以達到預(yù)期的洗滌效果。圖中（A）PLC控制VVVF正常工作，其與PLC的接線圖如下2.3-3： 圖2.3-3變頻器與PLC的接線圖 上圖（A）有PLC控制VVVF正常工作，PLC輸出控制變頻器的STF,STR和高速與中速。通過變頻器緩慢進行加速達到一個良好的綜合效果，而且可以延長三相電機的壽命。與PLC輸出端相連的輔助繼電器是用來控制閥和加熱器的工作。電磁閥部

42、分：工業(yè)洗衣機進水排水是通過控制器水位開關(guān)與電磁進水閥配合來控制以及電機的通斷：實現(xiàn)自動控制的。電磁進水閥起著通斷水源作用。如2.3-4圖： 圖2.3-4 當電磁線圈1斷電時，移動鐵芯2在重力和彈簧力的作用下，緊緊頂在橡膠膜片3上，并將膜片的中心小孔4堵塞，這樣閥門關(guān)閉，水流不通。當電磁線圈通電后，移動鐵芯在磁力作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小孔流入洗衣桶內(nèi)。由于中心小孔的流通能力大于膜片兩側(cè)小孔5的流通能力，膜片上方壓強迅速減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，水流導(dǎo)通。水位開關(guān)實際上是一個壓力開關(guān)。如圖2

43、.3-5： 圖2.3-5 氣室1的入口與洗衣桶中的貯氣室相聯(lián)接。當水注入洗衣桶后，貯氣室口很快被封閉，隨水位上升，貯氣室的水位也上升，被封閉的空氣壓強亦增大，水位開關(guān)中的波紋膜片2受壓而脹起，推動頂桿3運動而使觸點4改變，從而實現(xiàn)自動通斷。在外圍電路確立的情況下，下面匯總了PLC控制設(shè)備的輸入輸出部分如下表所示： 表2.3-6 輸入部分 輸出部分 啟動 進水閥 普洗 進水閥 強洗 變頻器正轉(zhuǎn)控制 水位開關(guān) 變頻器反轉(zhuǎn)控制 停止 脫水 桶蓋中途揭開 高速 終止并排水 中速

44、 報警 加熱 由控制分析可知，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點7個，開關(guān)量輸出點12（3個指示燈）?；谏鲜鯬LC的輸入、輸出的特點，在尋求最大限度地滿足被控對象的控制要求，保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠，另外在經(jīng)濟適用及維修方面的考慮，選擇FX1S-30MR PLC作為洗衣機的控制器型號。 在了解了洗衣機的控制器系統(tǒng)后，下面進行對編程器的I/O進行規(guī)劃和分配，以到達所需的功能下表2.3-7為PLC的I/O分配表： 表2.3-7 PLC控制系統(tǒng)I/O分配表 PLC I/O分配表 I分配表 O分配表 輸入 功能 代碼 輸入 功能 代碼 X0 啟動 SB1 Y1

45、進水閥 YV1 X1 普洗 SB2 Y2 排水閥 YV2 X2 強洗 SB3 Y12 變頻器正轉(zhuǎn)控制 STF X3 水位開關(guān) SA Y13 變頻器反轉(zhuǎn)控制 STR X7 停止 SB0 Y3 脫水 KM1 X6 桶蓋中途揭開 SQ1 Y14 高速 RH X7 終止并排脫水 SB0 Y15 中速 RM Y7 報警 Y4 加熱 KM2 由上面的地址分配表，下面來畫PLC的接線圖如下圖2.3-8： 圖2.3-

46、8工業(yè)洗衣機的電氣原理圖 在設(shè)計中選用了洗衣機的部分元器件予以列出2.3-9，以利于進行查看和購選: 表2.3-9元器件清單 序號 名稱 型號規(guī)格 備注 1 轉(zhuǎn)換按鈕 LW5D-16□/3 2 交流接觸器 CJX1-12/~220 3 熱繼電器 NR4-63 (1.6~2.5A) 4 按鈕 LA38/209B 1綠 5 按鈕 LAY37 紅（急停） 6 指示燈 AD16-22/6.3V HL紅 7 限位開關(guān) YBLX19/001 SQ1 8 通用

47、繼電器方八角 JQX-10F/110V 帶指示燈 9 變壓器 BK-100VA 浙江二變380V/110V/24V/6.3V 10 三相電動機 JW6324~380 11 空氣開關(guān) C65-63/3P D16A 12 空氣開關(guān) C65-63/3P D12A 13 空氣開關(guān) C65-63/1P C10A 14 空氣開關(guān) C65-63/1P C2A 15 三相四線插頭 15A 橡皮 16 三相四線電纜線 17 標簽盒 （連標簽） 18 銅塑線 BV1/1.13 黑 圖2.3-10 工業(yè)洗衣機

48、控制系統(tǒng)接線圖 第三章 工業(yè)洗衣機軟件系統(tǒng)設(shè)計 3.1 工業(yè)洗衣機控制要求及整機流程 本洗衣機，在設(shè)計上具有普通洗和強效洗的多功能型。考慮工廠等場合衣物具有油污的特點，在洗滌方面需要具有一定的水溫才可以達到充分去污的特效，所以本洗衣機帶有水溫加熱功能。 系統(tǒng)的基本任務(wù)及要求：按下啟動按鈕和水位選擇開關(guān)（分普通洗和強效洗兩種洗衣方式）； （1）開始進水同時加熱,加水量直到達到要求水位關(guān)水,2秒后開始洗滌； （2） 洗滌時，普通洗電機在變頻器的控制下五秒達到要求轉(zhuǎn)速，之后正轉(zhuǎn)10s，停2s，然后開始反轉(zhuǎn)，同樣電機在變頻器的控制下五秒達到要求轉(zhuǎn)速 反轉(zhuǎn)10s，停2s； 當選擇強效

49、洗時電機在變頻器的控制下五秒達到要求轉(zhuǎn)速，之后正轉(zhuǎn)20s，停2s，然后開始反轉(zhuǎn)，同樣電機在變頻器的控制下五秒達到要求轉(zhuǎn)速 反轉(zhuǎn)20s，停2s； （3） 如此循環(huán)3次，之后排水，排空后脫水30s，同時有指示燈亮； （4） 再次開始清洗，重復(fù)三次； （5） 洗滌任務(wù)完成后，報警5秒并完成； （6） 若在清洗過程中，按下停止按扭，強行進入排水、脫水功能一次性后停機完成； 說明：（一）在洗滌過程中，若打開洗衣機桶蓋這時整機將停止洗滌，桶蓋合上洗衣機將再次進行之前的洗滌任務(wù)。 （二）選擇強效和普通洗滌的時候有指示燈顯示,脫水也有指示燈。 工業(yè)洗衣機通過控制面板顯示選擇洗衣模式；能夠檢測水

50、位，自動完成進、出水；按下啟動按鍵之后進行選擇洗衣方式，若洗衣量很大則選擇強效洗，洗衣機能夠按照設(shè)定的洗衣程序，從進水、洗滌、漂洗、排水到脫水，整個過程全自動進行；完畢后，能夠自動報警，停止工作。洗衣機的進水、排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。脫水時，由脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動機正轉(zhuǎn)高速進行甩干。洗滌完成由蜂鳴器報警。 圖3.1為洗衣機的工作流程圖，按下啟動按扭和水位選擇開關(guān)，這個時候開始選擇洗衣功能。選好后，開始進水，進水到規(guī)定高度，使水位開關(guān)接通，停止進水，在2S后實現(xiàn)洗滌正轉(zhuǎn)；洗滌正轉(zhuǎn)10S后，停止洗滌，2S后開始洗滌反轉(zhuǎn)；洗滌反轉(zhuǎn)10S后，2S后計數(shù)器加1，累

51、計洗滌次數(shù)；若未滿3次則重復(fù)進行洗滌，直至洗滌達到3次，開始排水30S后，脫水進行20S后，計數(shù)器加1，脫水停止。然后再返回到進水動作重復(fù)上述過程3次，報警5S并停機.其程序流程如下圖所示： 強洗 普洗 開始 斷 按需水位進水 同時開始加熱 待5s 是 電機正轉(zhuǎn)20s 電機正轉(zhuǎn)10s

52、電機反轉(zhuǎn)10s 待2s 是 待4s 是 電機反轉(zhuǎn)20s 待2s 是 執(zhí)行3次 否 待4s 是 否 是 排水30s 結(jié)束 報警5s 總流程執(zhí)行3次 脫水20s 是 否 是 1次

53、 是 圖3.1洗衣機的工作流程圖 3.2整機軟件程序圖 在設(shè)計這段程序圖時，用了半天時間進行反復(fù)調(diào)試，最后還是正確按要求執(zhí)行每一步的順序動作，在程序的繁簡上還沒有達到最簡潔化，在以后的設(shè)計中有待進一步提高下面是程序的梯形圖流程： 結(jié) 論 在論文的書寫過程中，考慮工

54、業(yè)洗衣機的洗滌特殊性，在電動機選擇及控制器方面的選擇與家用洗衣機有所不同。因為工廠中的衣物油污灰塵較多，增加了洗滌時的難度，通過控制水溫，這樣可以達到一定的去污效果。 工業(yè)洗衣機顯示方面，僅只顯示普通洗和強效洗的模式。在洗滌次數(shù)上，本想通過面板給予顯示，但由于考慮工業(yè)洗方面，沒有本質(zhì)的功能，在此暫且不做設(shè)計。這次論文設(shè)計,編程方面采用了三菱FR-1S步進指令，既經(jīng)濟同時又滿足了工業(yè)洗衣機編程的需求。 在設(shè)計的這款工業(yè)洗衣機功能方面還有待進一步提高。比如在洗滌過程中，若外部電源與供水中斷，洗衣機暫時停止工作，當電源或供電恢復(fù)后，洗衣機在原來基礎(chǔ)上繼續(xù)工作，直到洗滌完成，還有現(xiàn)在的家用全自動洗

55、衣機要能夠通過控制面板設(shè)定洗衣機的洗滌時間、洗滌次數(shù)、脫水時間，選擇洗衣模式；能夠檢測水位，自動完成進、出水；按下啟動按鍵洗衣機能夠按照設(shè)定的洗衣程序，從進水、洗滌、漂洗、排水到脫水，整個過程全自動進行；完畢后，能夠自動報警，停止工作。這些功能在工業(yè)洗衣機中也能夠?qū)崿F(xiàn)，還需得以進一步提高。 這次論文的編寫收獲很多，懂得了實踐與理論的結(jié)合至關(guān)重要性，在以后的工作學(xué)習中還必須進一步提高。 參考文獻 [1]史國生. 電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008 [2]方承遠.

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58、給予了我熱情的幫助和悉心的指導(dǎo)，對我所遇到的困難給予了幫助和建議，并對論文進行了多次審改。王老師身體力行，言傳身教，誨人不倦，其真誠厚道的為人作風和嚴謹務(wù)實的治學(xué)態(tài)度使我深受感染，更使我受益終身。本課題的順利進行得到了王老師的悉心指導(dǎo)和全力支持， 在此我對王老師的教誨和悉心指導(dǎo)表示衷心的感謝！ 感謝其他老師在我遇到難題時對我的建議和幫助！ 感謝同呂廣軍等同學(xué)，在圖書資料及調(diào)試中給予幫助，使我論文順利進行！ 在四年的共同學(xué)習和生活中我們已經(jīng)建立了牢固的友誼和共同的信念，是四年時光將我們緊緊聯(lián)系在一起！他們的鼓勵與支持是我論文得以最終完成的重要動力！ 我的學(xué)校生活即將接近尾聲，我也將走上新的人生旅途，在此我再一次感謝所有曾經(jīng)關(guān)心、幫助過我的老師和同學(xué)，你們的關(guān)心和支持也將成為我心中最珍貴的記憶。 衷心感謝各位老師抽出寶貴的時間評閱本論文！ 30