工业洗衣机控制系统设计

苏州工业园区职业技术学院（机电一体化综合项目设计制作 ）项目报告选题：工业洗衣机控制系统设计学生姓名：班级:指导教师：机电工程系制目录一、项目概述二、设备控制要求分析三、设备总体方案设计1方案概述1）、机动力2）、进出水及水位判断3）、安全连锁4）、控制系统2. 设备元件配置四、控制系统设计1、硬件设计1）、主电路设计2）、PLC输入/输出接口电路及辅助电路 2、软件设计1）、控制流程图2）、I/O地址分配表3）、PLC梯形图程序及说明 3. 电气安装工艺设计1）、布置图2）、接线图3）、明细表五、总结六、参考文献工业洗衣机控制系统设计、项目概述工业洗衣机常用于大型宾馆及专业洗涤企业，进行批量化洗涤处理由于洗涤容量较大（15-100Kg），其运行控制的关键在于低速洗涤时应具有平滑的力矩，脱水时应具有较高的旋转速度。因此，通常应用变频器实现低速时大起动力矩和动态的响应性能。并且实现大容量电动机的软启动控 制，能有效避免洗衣机运行时对宾馆其他设备造成的供电电源波动等不良 影响。图1工业洗衣机工业洗衣机采用一台三相异步电机提供运转动力，传送系统由电机通 过二级三角胶带传至滚筒主轴，驱动内胆转动，运转平稳，振动小，经久 耐用。由电动机驱动洗衣机的内筒进行正向与反向旋转运动，带动水和衣 物作不同步运动，使水和衣物等相互摩擦、搓揉，达到洗净的目的。在洗衣机内部设置“进水电磁阀，排水电磁阀及水位检测幵关” ，从 而满足全自动洗涤和脱水的控制需求。为了保证洗衣机安全可靠运行，在 内筒门盖上装有安全锁紧机构，并在外筒门盖上设置电气互锁安全装置即安装“电磁锁和磁性开关” ），采用磁性开关检测门的“打开、关闭” 状态，应用电磁锁控制洗衣机外筒门上锁。设备控制要求分析本设备要求应用“传感器与 PLG变频器及电磁阀”等组成自动控制 系统，实现“进水-洗涤-排水-脱水”自动控制的工作流程，具体控制 要求如下：接通设备电源时， “电源”指示灯亮；自动洗涤流程按动“启动”按钮-洗涤指示灯亮-开启进水电磁阀进水-当水位升 到指定水位时自动停止注水-电磁锁控制外筒门上锁（ “门闭锁”指示灯 亮）启动电机低速运行（约600rpm）-延时5秒后电机中速运行（约1200rpm）,并按照“正转30秒-.反转30秒”循环运行30分钟后停止运 行-“洗涤”指示灯灭。自动脱水流程以上洗涤流程结束延时 5 秒后-“脱水”指示灯亮-开启出水电磁阀 排水-约 60 秒后关闭电磁阀停止排水-启动电机以额定转速正转，约 2 分钟之后自动停止运行，-“脱水”指示灯灭-延时 10 秒后-解除外筒 门的“闭锁” -发出“提示” 信号，提醒用户取出衣物-当外筒门打开时， 提示信号停止，结束自动洗衣工作流程。暂停控制在自动洗涤过程中，按下“暂停”自锁按钮时电机停止运转，当“暂 停”按钮旋转复位后，洗衣机则继续洗涤运行。安全运行连锁控制为了保证洗衣机安全可靠运行，必须在洗衣机外筒门已关闭、并且门 已上锁（闭锁）的状态下，才允许启动电机运行；在洗衣机自动洗涤和脱 水过程中，当外筒门被意外打幵时应控制电机立即停止运转。 主要部件技术参数1. 三相电动机：Y100L-2 型，1.2KW、AC380V 3A,2900r/min;2. 变频器：三菱 FR-E740-1.5-CH型，输入电源：三相 AC380V,1.5KW;3. 电磁阀:6014 型，AC220V 40V，0.2A;4. 电磁门锁:WD-6004C型，AC220V 20W,0.1A,（内置磁性幵关）；5. 液位幵关:UQK-01型，工作电压 DC24V继电器输出型1N0+1NC;6. 蜂鸣指示灯：DN16-22FS,AD/AC22Q 20mA7. P LC自选：三菱FX 2N系列或西门子S7-200系列产品。（2）小组任务分工表： 表1小组任务分工序号项目组成员主要工作任务1设备总体方案设计2电器安装工艺设计3元器件的选型与安装4电器原理设计设备控制要求分析本设备要求应用“传感器与 PLG变频器及电磁阀”等组成自动控制系统，实现“进水T洗涤T排水T脱水”自动控制的工作流程，具体控制 要求如下：接通设备电源时， “电源”指示灯亮；自动洗涤流程按动“启动”按钮I洗涤指示灯亮I幵启进水电磁阀进水I当水位升 到指定水位时自动停止注水T电磁锁控制外筒门上锁（“门闭锁”指示灯亮）i启动电机低速运行（约 600rpm）i延时5秒后电机中速运行（约 1200rpm）,并按照“正转30秒1.反转30秒”循环运行30分钟后停止运 行i“洗涤”指示灯灭。自动脱水流程以上洗涤流程结束延时5秒后i“脱水”指示灯亮i幵启出水电磁阀排水i约60秒后关闭电磁阀停止排水i启动电机以额定转速正转，约2分钟之后自动停止运行，i“脱水”指示灯灭i延时10秒后i解除外筒门的“闭锁” i发出“提示”信号，提醒用户取出衣物i当外筒门打幵时， 提示信号停止，结束自动洗衣工作流程。暂停控制在自动洗涤过程中，按下“暂停”自锁按钮时电机停止运转，当“暂 停”按钮旋转复位后，洗衣机则继续洗涤运行。安全运行连锁控制因保证洗衣机安全运行，需在洗衣机外筒门已关闭、且门已上锁（闭 锁）的状态下，才允许启动电机运行；在洗衣机自动洗涤和脱水时候，当 外筒门被打开时应控制电机立即停止。二、设备总体方案设计1. 方案概述1）洗衣机动力三相异步电机提供动力；洗涤功能由三相异步电机中速正反转实现；脱水 功能由三相异步电机额定转速正转实现；调速有变频器实现。2）进出水及水位判断进出水由电磁阀控制，进水电磁阀闭合，排水电磁阀打幵；水位由液位幵 关控制。3）安全连锁电磁门锁实现安全连锁，蜂鸣指示灯实现发出“提示”信号。4）控制系统PLC FX2N-32MR实现控制。2. 设备元件配置三菱PLC因为工业洗衣机的电压要求较高，所以我们采用交流220V的电压。考虑到I/O地址的输入和输出的总点数选择相应规模的可编程控制器 并留有10%-15%勺I/O裕量。根据本次项目可知，这次共有 4个输入，12个输出，由此我们选择的是三 菱的 FX2N-32MR,AC220V勺 PLG电感式传感器：无活动触点、可靠度高、寿命长；分辨率高；灵敏 度高；线性度高、重复性好；测量范围宽。电感式传感器主要用于位 移测量和可以转换成位移变化的机械量水位幵关：液位幵关：UQK-01型满足需求，因工作电压 DC24 V继电器输出型 1N0+1NC;变频器：根据三相异步电动机的额定参数：Y100L-2型，1.4KW，AC380V,3A,2900r/min，按照变频器的额定容量大于等于负载的额定功率的额原则，因此选择变频器的额定容量为1.5KW。因此我们选择的是三菱公司的 FR-E740-1.5K 型，电源三相 AC380V,1.5KW三相电动机：Y100L-2 型，1.2KW AC380V 3A,2900r/min;变频器：三菱 FR-E740-1.5-CH型，输入电源：三相 AC380V,1.5KW;电磁阀:6014 型，AC220V 40V，0.2A;电磁门锁:WD-6004C型，AC220V 20W,0.1A,（内置磁性幵关）；液位幵关:UQK-01型，工作电压 DC24V继电器输出型1N0+1NC;蜂鸣指示灯：DN16-22FS,AD/AC22Q 20mA四、控制系统设计1、硬件设计1）、主电路设计图2主电路2) 、PLC1入/输出接口电路及辅助电路图 3 PLC 输入/输出接口电路及辅助电路PLC在系统中是处于中心位置，洗衣机的进水，洗衣，排水，脱水是 通过水位幵关，作为 PLC的输入信号控制幵关，PLC的输出信号决定电磁 进水阀和电磁排水阀工作状态以及电机工作状态，从而实现自动控制的。 水位开关用来控制进水到洗衣机内高中低水位，电磁进水阀起着通断水源 的作用。进水时， 电磁进水阀打开， 将水注入， 排水时， 电磁排水阀打开， 将水排出，洗衣时，洗涤电动机启动，脱水时，脱水桶启动。工作过程；a) 系统处于初始状态准备好启动，洗涤灯亮b) 开启电磁阀开始进水c) 当注入的水达到设定水位值时停止进水d) 外桶盖上锁，门锁灯亮e) 电机低速运行f) 5S后电机中速运转同时正转 30S,反转30Sg) 30 分钟后停止，洗涤灯灭h) 5S后脱水灯亮，幵启出水电磁阀排水i) 60S后关闭电磁阀停止排水，电机高速正转j) 2 分钟后电机停转，脱水灯 灭k) 10S后外筒解锁，发出提示信号l) 外筒门打开，提示信号停止，结束。2、软件设计1）、控制流程图?图4控制流程图2）、I/O地址分配表表2 I/O地址分配表输入地址信号说明输出地址信号说明X0开始按钮SB1Y0KA1控制变频器正转STFX1暂停自锁按钮SB2Y1KA2控制变频器反转STRX2液位开关（检测水位）SQ1Y2KA3控制变频器高速RHX3电磁门锁的磁性开关SQ2Y3KA4控制变频器中速RMY4KA5控制变频器低速RLY5洗涤指示灯Y6门闭指示灯Y7脱水指示灯Y8提示蜂鸣指示灯Y9进水电磁阀Y10出水电磁阀Y11电磁门锁3）、PLC梯形图程序及说明图5 PLC梯形图程序3. 电气安装工艺设计1）布置图图6底板布置图图7操作板布置图2）接线图图8接线图1图9接线图23）明细表表3明细表代号名称型号规格数量备注M1三相异步电动机Y100L-2 型1.4KWAC380V,3A,2900r/mi n1正泰INV1变频器FR-E740-1.5K-CH 型电源三相 AC380V,1.5KW1施耐德QF断路器DZ47-603P,10A1施耐德FU熔断器FS-10Ue=220V,le=10A,Ifn=2A2施耐德KA1-5继电器MY2N-JAC220V5施耐德PLC可编程序控制器FX2N-32MRAC220V1三菱SB1启动按钮NP4-11BN3AC220V 2.5A1施耐德SB2常开旋钮NP4-11XD5AC220V,2.5A1施耐德SQ1液位开关UQK-01 型工作电压DC24V继电器输出型1NO+1N1施耐德SQ2电磁门锁WD-6004C型AC220V 20W,0.1A1施耐德HL1-4指示灯ND16AC220V,20mA4施耐德HL5蜂鸣指示灯ND16-22FSAC220V 20mA1施耐德YV1-2电磁阀6014 型AC220V 20W 0.1A2施耐德TC变压器BK-220VA380V/220V,1施耐德五、总结课程设计总结通过该系统的设计，对三菱 FX系列的特点有了更深的理解，工业洗 衣机控制系统利用了三菱 FX系列PLC与MCG组态软件的特点，对按扭、 电磁阀、幵关等其他一些输入 /输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程 的自动化。这次在毕业设计中，我及时与老师交流，并严格按照进度表按 时完成各阶段的任务。？通过这次设计，学到了许多东西，设计中，我常遇到不懂或不明白的 地方，除了查阅相关资料，老师们也给了我很多的指导，在老师们的指导 下改进设计方案，为了一个问题苦苦思索，为了一个问题的圆满解决而高 兴，其中的困惑、苦恼、兴奋激动只有自己知道。这次毕业设计的体会， 我收获至深。最重要的是体会到，一遇到问题，不要苦恼烦心，首先要分 析问题，及时请教，抓紧的每分每秒，对需要调整的地方及时做出改动， 不能墨守成规，做人也是同样的道理。六、参考文献殷建国，工厂电气控制技术，经济管理出版社， 2006