全自動洗衣機的電路模型設(shè)計.doc

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1、全自動洗衣機的電路模型系統(tǒng) 引言 目前中國洗衣機市場正進入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對于洗衣機的要求也越來越高，目前的洗衣機主要有強弱洗滌功能、進排水系統(tǒng)故障自動診斷功能、暫停等七大功能，在許多方面還不能達到人們的需求，現(xiàn)在做的比較好的，國內(nèi)有小天鵝、海爾、榮事達等等，國外有西門子，博世等等。這些廠家所生產(chǎn)的全自動洗衣機還是比較好的，但所謂物以稀為貴，所以相對來說價格還存在很大的異議。而人們追求的高質(zhì)量生活，也就對這些不是很過問了，只要買來好用就可以了。這就要求設(shè)計者們有更高的專業(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，設(shè)計出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的

2、全自動洗衣機。目前的洗衣機都沒有實現(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的特長，突出一兩個與別的洗衣機不同的個性化的功能，洗衣機的各項功能是PLC控制實現(xiàn)的，控制功能靈活，因此，設(shè)計PLC全自動洗衣機控制電路系統(tǒng)具有很強的實用性。 1全自動洗衣機的概述 1.1 洗衣機工作原理 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

3、。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。當衣物被放進洗滌液之后，由于慣性作用運動緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對運動，水流與衣物便發(fā)生相對摩擦，這種水流沖刷力同樣有助于污垢離開衣物。再次由于洗衣涌形狀的不規(guī)則，當旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后，其速度和方向都發(fā)生了改變，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做無規(guī)則地運動并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長，衣物相互相摩擦，增大了洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性。 1.2 設(shè)計全自動洗衣機的意義 全自動洗衣機以其固有的優(yōu)點還是贏得了很多的消費者的信賴，應用而生，它將是現(xiàn)在到未來的星

4、星產(chǎn)品，所以有必要開發(fā)和改善現(xiàn)有的全自動洗衣機。應用最先進的科技技術(shù) ，投入最少的資金，你便擁有了更廣闊的市場競爭力，現(xiàn)在plc價格也在下降，所以可以應用該產(chǎn)品進行研發(fā)，從而達到自動化控制，更多的贏得消費者的青睞。 2全自動洗衣機的設(shè)計要求和功能實現(xiàn) 2.1 全自動洗衣機的設(shè)計要求 全自動洗衣機（圖1-1 ）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（甩干）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)、外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經(jīng)進水管

5、將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水同并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。 圖2-1 全自動洗衣機示意圖 控制要求： PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。啟動時開始進水。水滿（即水位到達高水位）時停止進水并開始洗滌正轉(zhuǎn)。正洗15S后暫停。暫停3S后

6、開始洗滌反轉(zhuǎn)。反洗15S后暫停。暫停3S后，若正、反洗未滿3次，則返回從正洗開始的動作；若正、反滿3次時，則開始排水。水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10S即完成一次從進水到脫水的大循環(huán)過程。若未完成3次大循環(huán)，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警10S后結(jié)束全部過程，自動停機。 此外，還要求可以按排水按鈕實現(xiàn)手動排水；按停止按鈕以實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。 2.2 全自動洗衣機的功能實現(xiàn) PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。啟動時開始進水。水滿（即水位到達高水位）時停止進水并開始洗滌正轉(zhuǎn)。正洗1

7、5S后暫停。暫停3S后開始洗滌反轉(zhuǎn)。反洗15S后暫停。暫停3S后，若正、反洗未滿3次，則返回從正洗開始的動作；若正、反滿3次時，則開始排水。水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10S即完成一次從進水到脫水的大循環(huán)過程。若未完成3次大循環(huán)，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警10S后結(jié)束全部過程，自動停機。 此外，還要求可以按排水按鈕實現(xiàn)手動排水；按停止按鈕以實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警 3全自動洗衣機的設(shè)計 3.1 單項異步電動機正反轉(zhuǎn) 要實現(xiàn)單相異步電動機的反轉(zhuǎn)，就必須使旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)單相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場

8、的反轉(zhuǎn)，就要把工作繞阻和起動繞阻中的一組首端和末端與電源的接線對調(diào)方可完成。因為單相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場（轉(zhuǎn)向）使從電流相位超前的繞阻向電流相位滯后的繞阻旋轉(zhuǎn)的。這樣如果把其中一個繞阻首端和末端于電源線接法對調(diào)就等于把這個繞阻的電流的相位改變了180，假若原來這個繞組的電流相位使超前90，這樣一來，該接后該繞組的電路相位便成為滯后90了，結(jié)果就導致了旋轉(zhuǎn)磁場的方向也隨之改變。有的電容運行式單相異步電動機式通過改變電容器的接法來改變單相異步電動機的轉(zhuǎn)向的，如洗衣機的波輪電機需要經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)。如圖3-1： 圖3-1 當定時器開關(guān)接于左邊的位置時，電容器串聯(lián)在LF繞組上，則電流Iuf

9、相位約90，設(shè)此時電動機正轉(zhuǎn)，經(jīng)過定時器所設(shè)定度時間后，定時器刀開關(guān)接通右邊觸點將電容器從LF繞組切斷到LZ繞組中，則電流Ilz超前Ilf相位約90，從而實現(xiàn)了電動機的反轉(zhuǎn)，在該電路中實質(zhì)上是主、副繞組相互交換來實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的，因此這種單相異步電動機的工作繞組和啟動繞組必須是可以互換的。所以他的工作繞組、啟動繞組的線圈匝數(shù)線徑，所占槽位數(shù)都是應該完全相同的。 上述電路的工作狀態(tài)展開如下： 圖3-2 圖3-3 圖3-4 對于罩極式單相異步電動機而言，由于其旋轉(zhuǎn)方向是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，因此外部接線無法改變罩極單相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向，所以罩極式單相異步電

10、動機一般用于不需要改變轉(zhuǎn)向的場合。 3.2 全自動洗衣機PLC控制的硬件圖 圖3-5 3.3 全自動洗衣機工作流程 3.3.1全自動洗滌 按下SB1（啟動按鈕），即SB1閉合，洗衣機開始工作。之后分步進行：注水：開始工作后，首先SB1閉合，通過PLC控制使電磁閥K開始工作，進入進水階段，控制高水位開關(guān)K1，高水位設(shè)定為進水30S，低水位開關(guān)K2，低水位則設(shè)定為20S，。進水完畢后開始洗滌工作。洗滌：由啟動按鈕SB1控制PLC工作,使得SB5開始工作，使水溫升高，當?shù)竭_40C時，溫度傳感器K4開始工作，使溫度不再上升。接著PLC控

11、制使接觸器K1工作，到電機正轉(zhuǎn)，工作10S，停3S，之后PLC控制KM2工作使得電機反轉(zhuǎn)，工作10S，以此循環(huán)200次，由此實現(xiàn)洗衣機的洗滌過程。循環(huán)結(jié)束之后，再次循環(huán)3次。進入排水階段。排水：由PLC控制電磁閥K4開始工作，開始排水。排水15S完畢之后，進入脫水階段。脫水：PLC自動控制脫水，使得離合器開始工作，使得電機帶動波盤開始帶動內(nèi)桶（脫水桶）開始旋轉(zhuǎn)，同時，變頻器開始工作使得電機高速旋轉(zhuǎn)，脫水開始，30S之后脫水完畢。進入報警階段。停止：脫水完畢之后，PLC控制揚聲器開始工作，這時揚聲器發(fā)出報警聲，說明洗衣過程完畢。 3.3.1快速洗滌： 按下快速洗滌按鈕K3，洗衣機開始

12、工作。注水：開始工作后，首先SB1閉合，通過PLC控制使電磁閥K開始工作，進入進水階段，控制高水位開關(guān)K1，高水位設(shè)定為進水30S，低水位開關(guān)K2，低水位則設(shè)定為20S，。進水完畢后開始洗滌工作。洗滌：由啟動按鈕SB1控制PLC工作,使得SB5開始工作，使水溫升高，當?shù)竭_40C時，溫度傳感器K4開始工作，使溫度不再上升。接著PLC控制使接觸器K1工作，到電機正轉(zhuǎn)，工作10S，停3S，之后PLC控制KM2工作使得電機反轉(zhuǎn)，工作10S，以此循環(huán)200次，由此實現(xiàn)洗衣機的洗滌過程。循環(huán)結(jié)束之后，再次循環(huán)2次。進入排水階段。排水：由PLC控制電磁閥K4開始工作，開始排水。排水15S完畢之后，進入脫水階

13、段。脫水：PLC自動控制脫水，使得離合器開始工作，使得電機帶動波盤開始帶動內(nèi)桶（脫水桶）開始旋轉(zhuǎn)，同時，變頻器開始工作使得電機高速旋轉(zhuǎn)，脫水開始，30S之后脫水完畢。進入報警階段。停止：脫水完畢之后，PLC控制揚聲器開始工作，這時揚聲器發(fā)出報警聲，說明洗衣過程完畢。 3.3.1脫水甩干 1、直接按下脫水按鈕SB3，通過PLC控制，開始工作。2、PLC控制離合器工作，使得波盤開始工作，帶動內(nèi)桶（脫水桶）開始工作，同時，變頻器開始工作使得電機高速旋轉(zhuǎn)，脫水開始，60S后脫水完畢，從而實現(xiàn)脫水甩干過程。3、脫水完畢之后，PLC控制揚聲器開始工作，這時揚聲器發(fā)出報警聲，脫水甩干過程完畢

14、。 3.4 I/O地址分配 I/O地址 信號名稱 功能說明 備注 X001 啟動按鈕 開啟洗衣機運行 常開 X002 停止按鈕 關(guān)閉洗衣機運行 常開 X003 高水位開關(guān) 選擇高水位 常開 X004 中水位開關(guān) 選擇中水位 常開 X005 低水位開關(guān) 選擇底水位 常開 X006 排空檢測開關(guān) 排空時接通 常開 X007 高水位檢測開關(guān) 高水位時有信號 常開 X010 中水位檢測開關(guān) 中水位時有信號 常開 X011 低水位檢測開關(guān) 低水位時有信號 常開

15、X012 手動拍水 選擇手動排水 常開 X013 手動脫水 選擇手動脫水 常開 Y001 啟動洗衣機 開啟洗衣機 通有效 Y002 進水閥 開啟進水閥 通有效 Y003 電動機正轉(zhuǎn)線圈 電動機正轉(zhuǎn) 通有效 Y004 電動機反轉(zhuǎn)線圈 電動機反轉(zhuǎn) 通有效 Y005 排水閥 開啟排水 通有效 Y006 脫水電磁離合器 開啟脫水 通有效 Y007 報警 啟動報警 通有效 表3-1 I/O地址分配表 3.5 I/O接線圖 圖3-6 I/O外部接線圖

16、 總 結(jié) 通過本次設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設(shè)計中，我還需要大量的以前沒有學到過的知識，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺中我查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會使我受益非淺。 在設(shè)計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，

17、需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心。相信這次完成畢業(yè)設(shè)計的過程一定會對我將來的學習和工作有很大幫助，而且我也會牢記這段時間里的點點滴滴，因為它是屬于我的美好的回憶。 通過此次畢業(yè)設(shè)計，我對本專業(yè)的各種控制知識有了更深層次的認識，理論與實踐相結(jié)合使我很好的檢驗了我的理論知識，提高了我的動手能力，為以后的工作和學習打下了堅實的基礎(chǔ) 。 致 謝 在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的指導老師老師的指導與督促，每次遇到難題，我最先做的就是老師尋求幫助，而老師每次不管忙或閑，總會

18、抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。 同時感謝她的諒解與包容，沒有張老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。求學歷程是艱苦的，但又是快樂的。 感謝我的輔導員薛老師，謝謝他在這三年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?，他不求回報，無私奉獻的精神很讓我感動，再次向他表示由衷的感謝。 另外，感謝學院給予我們這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學習一些實踐應用知識，增強了我們實踐操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。 感謝在整個畢業(yè)設(shè)計期間和我密切合作的同學，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭儯?/p>

19、在大學生活即將結(jié)束的最后的日子里，我們再一次演繹了團結(jié)合作的童話，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西，那就是團結(jié)的力量。 參考文獻 [1] ATMEL89 系列單片機應用技術(shù)，作者：余永權(quán)，出版社：北京航空航天大學出版社，1998 [2] 微控制器的洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計，作者：姜國強，出版社：上海交通大學，2008 [3] 單片機微型機原理，作者：張友德，趙志英，涂時亮。出版社：復旦大學出版社，1992 [4] 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，作者：侯建軍，出版社：高等教育出版社，2003 [5] 電力電子技術(shù)，作者：蘇玉剛，陳渝光，出版社：重慶大學出版社，2003 [6] 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 第二版，作者：陳大欽，出版社：高等教育出版社，2000 [7] 電力電子器件基礎(chǔ)，作者： 陳治明，出版社：機械工業(yè)出版社，1992 [8]微型計算機控制技術(shù)，作者：徐安，出版社：電子工業(yè)出版社，2008 [9]51系列單片機C51程序設(shè)計，作者：王建校，楊建國，寧改梯，危建國。出版社：科學出版社，2002 12