全自动洗衣机的电路模型设计.doc

全自动洗衣机的电路模型系统引言目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求也越来越高，目前的洗衣机主要有强弱洗涤功能、进排水系统故障自动诊断功能、暂停等七大功能，在许多方面还不能达到人们的需求，现在做的比较好的，国内有小天鹅、海尔、荣事达等等，国外有西门子，博世等等。这些厂家所生产的全自动洗衣机还是比较好的，但所谓物以稀为贵，所以相对来说价格还存在很大的异议。而人们追求的高质量生活，也就对这些不是很过问了，只要买来好用就可以了。这就要求设计者们有更高的专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新的课题，将人们的需要变成现实，设计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，洗衣机的各项功能是PLC控制实现的，控制功能灵活，因此，设计PLC全自动洗衣机控制电路系统具有很强的实用性。1全自动洗衣机的概述1.1 洗衣机工作原理洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。 1.2 设计全自动洗衣机的意义 全自动洗衣机以其固有的优点还是赢得了很多的消费者的信赖，应用而生，它将是现在到未来的星星产品，所以有必要开发和改善现有的全自动洗衣机。应用最先进的科技技术 ，投入最少的资金，你便拥有了更广阔的市场竞争力，现在plc价格也在下降，所以可以应用该产品进行研发，从而达到自动化控制，更多的赢得消费者的青睐。2全自动洗衣机的设计要求和功能实现 2.1 全自动洗衣机的设计要求 全自动洗衣机（图1-1 ）的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有很多小孔，使内、外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水同并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。 图2-1 全自动洗衣机示意图控制要求： PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。启动时开始进水。水满（即水位到达高水位）时停止进水并开始洗涤正转。正洗15S后暂停。暂停3S后开始洗涤反转。反洗15S后暂停。暂停3S后，若正、反洗未满3次，则返回从正洗开始的动作；若正、反满3次时，则开始排水。水位下降到低水位时开始脱水并继续排水。脱水10S即完成一次从进水到脱水的大循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10S后结束全部过程，自动停机。此外，还要求可以按排水按钮实现手动排水；按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。2.2 全自动洗衣机的功能实现 PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。启动时开始进水。水满（即水位到达高水位）时停止进水并开始洗涤正转。正洗15S后暂停。暂停3S后开始洗涤反转。反洗15S后暂停。暂停3S后，若正、反洗未满3次，则返回从正洗开始的动作；若正、反满3次时，则开始排水。水位下降到低水位时开始脱水并继续排水。脱水10S即完成一次从进水到脱水的大循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10S后结束全部过程，自动停机。此外，还要求可以按排水按钮实现手动排水；按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警3全自动洗衣机的设计3.1 单项异步电动机正反转要实现单相异步电动机的反转，就必须使旋转磁场反转，实现单相异步电动机旋转磁场的反转，就要把工作绕阻和起动绕阻中的一组首端和末端与电源的接线对调方可完成。因为单相异步电动机的旋转磁场（转向）使从电流相位超前的绕阻向电流相位滞后的绕阻旋转的。这样如果把其中一个绕阻首端和末端于电源线接法对调就等于把这个绕阻的电流的相位改变了180，假若原来这个绕组的电流相位使超前90，这样一来，该接后该绕组的电路相位便成为滞后90了，结果就导致了旋转磁场的方向也随之改变。有的电容运行式单相异步电动机式通过改变电容器的接法来改变单相异步电动机的转向的，如洗衣机的波轮电机需要经常正、反转。如图3-1：图3-1 当定时器开关接于左边的位置时，电容器串联在LF绕组上，则电流Iuf相位约90，设此时电动机正转，经过定时器所设定度时间后，定时器刀开关接通右边触点将电容器从LF绕组切断到LZ绕组中，则电流Ilz超前Ilf相位约90，从而实现了电动机的反转，在该电路中实质上是主、副绕组相互交换来实现正反转的，因此这种单相异步电动机的工作绕组和启动绕组必须是可以互换的。所以他的工作绕组、启动绕组的线圈匝数线径，所占槽位数都是应该完全相同的。上述电路的工作状态展开如下： 图3-2图3-3图3-4对于罩极式单相异步电动机而言，由于其旋转方向是由其内部结构决定的，因此外部接线无法改变罩极单相异步电动机的旋转方向，所以罩极式单相异步电动机一般用于不需要改变转向的场合。3.2 全自动洗衣机PLC控制的硬件图图3-53.3 全自动洗衣机工作流程3.3.1全自动洗涤 按下SB1（启动按钮），即SB1闭合，洗衣机开始工作。之后分步进行：注水：开始工作后，首先SB1闭合，通过PLC控制使电磁阀K开始工作，进入进水阶段，控制高水位开关K1，高水位设定为进水30S，低水位开关K2，低水位则设定为20S，。进水完毕后开始洗涤工作。洗涤：由启动按钮SB1控制PLC工作,使得SB5开始工作，使水温升高，当到达40C时，温度传感器K4开始工作，使温度不再上升。接着PLC控制使接触器K1工作，到电机正转，工作10S，停3S，之后PLC控制KM2工作使得电机反转，工作10S，以此循环200次，由此实现洗衣机的洗涤过程。循环结束之后，再次循环3次。进入排水阶段。排水：由PLC控制电磁阀K4开始工作，开始排水。排水15S完毕之后，进入脱水阶段。脱水：PLC自动控制脱水，使得离合器开始工作，使得电机带动波盘开始带动内桶（脱水桶）开始旋转，同时，变频器开始工作使得电机高速旋转，脱水开始，30S之后脱水完毕。进入报警阶段。停止：脱水完毕之后，PLC控制扬声器开始工作，这时扬声器发出报警声，说明洗衣过程完毕。3.3.1快速洗涤： 按下快速洗涤按钮K3，洗衣机开始工作。注水：开始工作后，首先SB1闭合，通过PLC控制使电磁阀K开始工作，进入进水阶段，控制高水位开关K1，高水位设定为进水30S，低水位开关K2，低水位则设定为20S，。进水完毕后开始洗涤工作。洗涤：由启动按钮SB1控制PLC工作,使得SB5开始工作，使水温升高，当到达40C时，温度传感器K4开始工作，使温度不再上升。接着PLC控制使接触器K1工作，到电机正转，工作10S，停3S，之后PLC控制KM2工作使得电机反转，工作10S，以此循环200次，由此实现洗衣机的洗涤过程。循环结束之后，再次循环2次。进入排水阶段。排水：由PLC控制电磁阀K4开始工作，开始排水。排水15S完毕之后，进入脱水阶段。脱水：PLC自动控制脱水，使得离合器开始工作，使得电机带动波盘开始带动内桶（脱水桶）开始旋转，同时，变频器开始工作使得电机高速旋转，脱水开始，30S之后脱水完毕。进入报警阶段。停止：脱水完毕之后，PLC控制扬声器开始工作，这时扬声器发出报警声，说明洗衣过程完毕。3.3.1脱水甩干 1、直接按下脱水按钮SB3，通过PLC控制，开始工作。2、PLC控制离合器工作，使得波盘开始工作，带动内桶（脱水桶）开始工作，同时，变频器开始工作使得电机高速旋转，脱水开始，60S后脱水完毕，从而实现脱水甩干过程。3、脱水完毕之后，PLC控制扬声器开始工作，这时扬声器发出报警声，脱水甩干过程完毕。3.4 I/O地址分配I/O地址信号名称功能说明备注X001启动按钮开启洗衣机运行常开X002停止按钮关闭洗衣机运行常开X003高水位开关选择高水位常开X004中水位开关选择中水位常开X005低水位开关选择底水位常开X006排空检测开关排空时接通常开X007高水位检测开关高水位时有信号常开X010中水位检测开关中水位时有信号常开X011低水位检测开关低水位时有信号常开X012手动拍水选择手动排水常开X013手动脱水选择手动脱水常开Y001启动洗衣机开启洗衣机通有效Y002进水阀开启进水阀通有效Y003电动机正转线圈电动机正转通有效Y004电动机反转线圈电动机反转通有效Y005排水阀开启排水通有效Y006脱水电磁离合器开启脱水通有效Y007报警启动报警通有效表3-1 I/O地址分配表3.5 I/O接线图 图3-6 I/O外部接线图总 结通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我懂得了怎样把理论应用于实际，又让我懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。相信这次完成毕业设计的过程一定会对我将来的学习和工作有很大帮助，而且我也会牢记这段时间里的点点滴滴，因为它是属于我的美好的回忆。 通过此次毕业设计，我对本专业的各种控制知识有了更深层次的认识，理论与实践相结合使我很好的检验了我的理论知识，提高了我的动手能力，为以后的工作和学习打下了坚实的基础 。致 谢在此论文撰写过程中，要特别感谢我的指导老师老师的指导与督促，每次遇到难题，我最先做的就是老师寻求帮助，而老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。 同时感谢她的谅解与包容，没有张老师的帮助也就没有今天的这篇论文。求学历程是艰苦的，但又是快乐的。感谢我的辅导员薛老师，谢谢他在这三年中为我们全班所做的一切，他不求回报，无私奉献的精神很让我感动，再次向他表示由衷的感谢。另外，感谢学院给予我们这样一次机会，能够独立地完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。再一次对我的母校表示感谢。 感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再一次演绎了团结合作的童话，把一个庞大的，从来没有上手的课题，圆满地完成了。正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。参考文献1 ATMEL89 系列单片机应用技术，作者：余永权，出版社：北京航空航天大学出版社，19982 微控制器的洗衣机控制系统设计，作者：姜国强，出版社：上海交通大学，20083 单片机微型机原理，作者：张友德，赵志英，涂时亮。出版社：复旦大学出版社，19924 数字电子技术基础，作者：侯建军，出版社：高等教育出版社，20035 电力电子技术，作者：苏玉刚，陈渝光，出版社：重庆大学出版社，20036 模拟电子技术基础 第二版，作者：陈大钦，出版社：高等教育出版社，20007 电力电子器件基础，作者： 陈治明，出版社：机械工业出版社，19928微型计算机控制技术，作者：徐安，出版社：电子工业出版社，2008951系列单片机C51程序设计，作者：王建校，杨建国，宁改梯，危建国。出版社：科学出版社，200212