全自動(dòng)洗衣機(jī)的電路模型設(shè)計(jì).doc

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1、全自動(dòng)洗衣機(jī)的電路模型系統(tǒng) 引言 目前中國洗衣機(jī)市場(chǎng)正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場(chǎng)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，現(xiàn)在做的比較好的，國內(nèi)有小天鵝、海爾、榮事達(dá)等等，國外有西門子，博世等等。這些廠家所生產(chǎn)的全自動(dòng)洗衣機(jī)還是比較好的，但所謂物以稀為貴，所以相對(duì)來說價(jià)格還存在很大的異議。而人們追求的高質(zhì)量生活，也就對(duì)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(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

2、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)PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 1全自動(dòng)洗衣機(jī)的概述 1.1 洗衣機(jī)工作原理 洗衣機(jī)的洗滌過程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實(shí)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(dāng)衣物被放進(jìn)洗滌液之后，由于慣性作用運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)，水流與衣物便發(fā)生相對(duì)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(dāng)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(yùn)動(dòng)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(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的意義 全自動(dòng)洗衣機(jī)以其固有的優(yōu)點(diǎn)還是贏得了很多的消費(fèi)者的信賴，應(yīng)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(dòng)洗衣機(jī)。應(yīng)用最先進(jìn)的科技技術(shù) ，投入最少的資金，你便擁有了更廣闊的市場(chǎng)競爭力，現(xiàn)在plc價(jià)格也在下降，所以可以應(yīng)用該產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)，從而達(dá)到自動(dòng)化控制，更多的贏得消費(fèi)者的青睞。 2全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)要求和功能實(shí)現(xiàn) 2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)要求 全自動(dòng)洗衣機(jī)（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(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

5、將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水同并不旋轉(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(cè)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。 圖2-1 全自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖 控制要求： PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)開始進(jìn)水。水滿（即水位到達(dá)高水位）時(shí)停止進(jìn)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(dòng)作；若正、反滿3次時(shí)，則開始排水。水位下降到低水位時(shí)開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10S即完成一次從進(jìn)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(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10S后結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。 此外，還要求可以按排水按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停止按鈕以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。 2.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能實(shí)現(xiàn) PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)開始進(jìn)水。水滿（即水位到達(dá)高水位）時(shí)停止進(jìn)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(dòng)作；若正、反滿3次時(shí)，則開始排水。水位下降到低水位時(shí)開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10S即完成一次從進(jìn)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(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10S后結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。 此外，還要求可以按排水按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停止按鈕以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警 3全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì) 3.1 單項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn) 要實(shí)現(xiàn)單相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)，就必須使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)單相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

8、的反轉(zhuǎn)，就要把工作繞阻和起動(dòng)繞阻中的一組首端和末端與電源的接線對(duì)調(diào)方可完成。因?yàn)閱蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（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(gè)繞阻首端和末端于電源線接法對(duì)調(diào)就等于把這個(gè)繞阻的電流的相位改變了180，假若原來這個(gè)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(dǎo)致了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向也隨之改變。有的電容運(yùn)行式單相異步電動(dòng)機(jī)式通過改變電容器的接法來改變單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向的，如洗衣機(jī)的波輪電機(jī)需要經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)。如圖3-1： 圖3-1 當(dāng)定時(shí)器開關(guān)接于左邊的位置時(shí)，電容器串聯(lián)在LF繞組上，則電流Iuf

9、相位約90，設(shè)此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，經(jīng)過定時(shí)器所設(shè)定度時(shí)間后，定時(shí)器刀開關(guān)接通右邊觸點(diǎn)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(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)，在該電路中實(shí)質(zhì)上是主、副繞組相互交換來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的，因此這種單相異步電動(dòng)機(jī)的工作繞組和啟動(dòng)繞組必須是可以互換的。所以他的工作繞組、啟動(dòng)繞組的線圈匝數(shù)線徑，所占槽位數(shù)都是應(yīng)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(duì)于罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，所以罩極式單相異步電

10、動(dòng)機(jī)一般用于不需要改變轉(zhuǎn)向的場(chǎng)合。 3.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制的硬件圖 圖3-5 3.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)工作流程 3.3.1全自動(dòng)洗滌 按下SB1（啟動(dòng)按鈕），即SB1閉合，洗衣機(jī)開始工作。之后分步進(jìn)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(jìn)入進(jìn)水階段，控制高水位開關(guān)K1，高水位設(shè)定為進(jìn)水30S，低水位開關(guān)K2，低水位則設(shè)定為20S，。進(jìn)水完畢后開始洗滌工作。洗滌：由啟動(dòng)按鈕SB1控制PLC工作,使得SB5開始工作，使水溫升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)40C時(shí)，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(jī)正轉(zhuǎn)，工作10S，停3S，之后PLC控制KM2工作使得電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作10S，以此循環(huán)200次，由此實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的洗滌過程。循環(huán)結(jié)束之后，再次循環(huán)3次。進(jìn)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(jìn)入脫水階段。脫水：PLC自動(dòng)控制脫水，使得離合器開始工作，使得電機(jī)帶動(dòng)波盤開始帶動(dòng)內(nèi)桶（脫水桶）開始旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，變頻器開始工作使得電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，脫水開始，30S之后脫水完畢。進(jìn)入報(bào)警階段。停止：脫水完畢之后，PLC控制揚(yáng)聲器開始工作，這時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)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(jī)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(jìn)入進(jìn)水階段，控制高水位開關(guān)K1，高水位設(shè)定為進(jìn)水30S，低水位開關(guān)K2，低水位則設(shè)定為20S，。進(jìn)水完畢后開始洗滌工作。洗滌：由啟動(dòng)按鈕SB1控制PLC工作,使得SB5開始工作，使水溫升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)40C時(shí)，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(jī)正轉(zhuǎn)，工作10S，停3S，之后PLC控制KM2工作使得電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作10S，以此循環(huán)200次，由此實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的洗滌過程。循環(huán)結(jié)束之后，再次循環(huán)2次。進(jìn)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(jìn)入脫水階

13、段。脫水：PLC自動(dòng)控制脫水，使得離合器開始工作，使得電機(jī)帶動(dòng)波盤開始帶動(dòng)內(nèi)桶（脫水桶）開始旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，變頻器開始工作使得電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，脫水開始，30S之后脫水完畢。進(jìn)入報(bào)警階段。停止：脫水完畢之后，PLC控制揚(yáng)聲器開始工作，這時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)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(dòng)內(nèi)桶（脫水桶）開始工作，同時(shí)，變頻器開始工作使得電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，脫水開始，60S后脫水完畢，從而實(shí)現(xiàn)脫水甩干過程。3、脫水完畢之后，PLC控制揚(yáng)聲器開始工作，這時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)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(hào)名稱 功能說明 備注 X001 啟動(dòng)按鈕 開啟洗衣機(jī)運(yùn)行 常開 X002 停止按鈕 關(guān)閉洗衣機(jī)運(yùn)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(cè)開關(guān) 排空時(shí)接通 常開 X007 高水位檢測(cè)開關(guān) 高水位時(shí)有信號(hào) 常開 X010 中水位檢測(cè)開關(guān) 中水位時(shí)有信號(hào) 常開 X011 低水位檢測(cè)開關(guān) 低水位時(shí)有信號(hào) 常開

15、X012 手動(dòng)拍水 選擇手動(dòng)排水 常開 X013 手動(dòng)脫水 選擇手動(dòng)脫水 常開 Y001 啟動(dòng)洗衣機(jī) 開啟洗衣機(jī) 通有效 Y002 進(jìn)水閥 開啟進(jìn)水閥 通有效 Y003 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)線圈 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 通有效 Y004 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)線圈 電動(dòng)機(jī)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(bào)警 啟動(dòng)報(bào)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(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設(shè)計(jì)中，我還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識(shí)，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(shí)，不知不覺中我查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我受益非淺。 在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，

17、需要做大量的工作，花大量的時(shí)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(yàn)，增強(qiáng)了信心。相信這次完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程一定會(huì)對(duì)我將來的學(xué)習(xí)和工作有很大幫助，而且我也會(huì)牢記這段時(shí)間里的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，因?yàn)樗菍儆谖业拿篮玫幕貞洝? 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)本專業(yè)的各種控制知識(shí)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，理論與實(shí)踐相結(jié)合使我很好的檢驗(yàn)了我的理論知識(shí)，提高了我的動(dòng)手能力，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。 致 謝 在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的指導(dǎo)老師老師的指導(dǎo)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(huì)

18、抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。 同時(shí)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(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。 感謝我的輔導(dǎo)員薛老師，謝謝他在這三年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?，他不求回?bào)，無私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng)，再次向他表示由衷的感謝。 另外，感謝學(xué)院給予我們這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課題，并在這個(gè)過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們?cè)诩磳㈦x校的最后一段時(shí)間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。再一次對(duì)我的母校表示感謝。 感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過我?guī)椭幕锇閭儯?/p>

19、在大學(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，我們?cè)僖淮窝堇[了團(tuán)結(jié)合作的童話，把一個(gè)龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭抛屛也粌H學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí)，更讓我感覺到了知識(shí)以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。 參考文獻(xiàn) [1] ATMEL89 系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，作者：余永權(quán)，出版社：北京航空航天大學(xué)出版社，1998 [2] 微控制器的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，作者：姜國強(qiáng)，出版社：上海交通大學(xué)，2008 [3] 單片機(jī)微型機(jī)原理，作者：張友德，趙志英，涂時(shí)亮。出版社：復(fù)旦大學(xué)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(xué)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(jī)械工業(yè)出版社，1992 [8]微型計(jì)算機(jī)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(jī)C51程序設(shè)計(jì)，作者：王建校，楊建國，寧改梯，危建國。出版社：科學(xué)出版社，2002 12