工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

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1、蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （機(jī)電一體化綜合項目設(shè)計制作 ） 項目報告 選題：工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 班 級: 指導(dǎo)教師： 機(jī)電工程系制 目錄 一、 項目概述 二、 設(shè)備控制要求分析 三、 設(shè)備總體方案設(shè)計 1 方案概述 1） 、機(jī)動力 2） 、進(jìn)出水及水位判斷 3） 、安全連鎖 4） 、控制系統(tǒng) 2. 設(shè)備元件配置 四、 控制系統(tǒng)設(shè)計 1、硬件設(shè)計 1）、主電路設(shè)計 2）、PLC輸入/輸出接口電路及輔助電路 2、 軟件設(shè)計 1） 、控制流程圖 2） 、I/O地址分配表 3） 、PL

2、C梯形圖程序及說明 3. 電氣安裝工藝設(shè)計 1） 、布置圖 2） 、接線圖 3） 、明細(xì)表 五、 總結(jié) 六、 參考文獻(xiàn) 工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 、項目概述 工業(yè)洗衣機(jī)常用于大型賓館及專業(yè)洗滌企業(yè)，進(jìn)行批量化洗滌處理由 于洗滌容量較大（15-100Kg），其運行控制的關(guān)鍵在于低速洗滌時應(yīng)具有 平滑的力矩，脫水時應(yīng)具有較高的旋轉(zhuǎn)速度。因此，通常應(yīng)用變頻器實現(xiàn) 低速時大起動力矩和動態(tài)的響應(yīng)性能。并且實現(xiàn)大容量電動機(jī)的軟啟動控 制，能有效避免洗衣機(jī)運行時對賓館其他設(shè)備造成的供電電源波動等不良 影響。 圖1工業(yè)洗衣機(jī) 工業(yè)洗衣機(jī)采用一臺三相異步電機(jī)提供運轉(zhuǎn)

3、動力，傳送系統(tǒng)由電機(jī)通 過二級三角膠帶傳至滾筒主軸，驅(qū)動內(nèi)膽轉(zhuǎn)動，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動小，經(jīng)久 耐用。由電動機(jī)驅(qū)動洗衣機(jī)的內(nèi)筒進(jìn)行正向與反向旋轉(zhuǎn)運動，帶動水和衣 物作不同步運動，使水和衣物等相互摩擦、搓揉，達(dá)到洗凈的目的。 在洗衣機(jī)內(nèi)部設(shè)置“進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥及水位檢測幵關(guān)” ，從 而滿足全自動洗滌和脫水的控制需求。為了保證洗衣機(jī)安全可靠運行，在 內(nèi)筒門蓋上裝有安全鎖緊機(jī)構(gòu)，并在外筒門蓋上設(shè)置電氣互鎖安全裝置 即安裝“電磁鎖和磁性開關(guān)” ），采用磁性開關(guān)檢測門的“打開、關(guān)閉” 狀態(tài)，應(yīng)用電磁鎖控制洗衣機(jī)外筒門上鎖。 設(shè)備控制要求分析 本設(shè)備要求應(yīng)用“傳感器與 PLG變頻器及電磁閥”等組成

4、自動控制 系統(tǒng)，實現(xiàn)“進(jìn)水-洗滌-排水-脫水”自動控制的工作流程，具體控制 要求如下： 接通設(shè)備電源時， “電源”指示燈亮； 自動洗滌流程 按動“啟動”按鈕-洗滌指示燈亮-開啟進(jìn)水電磁閥進(jìn)水-當(dāng)水位升 到指定水位時自動停止注水-電磁鎖控制外筒門上鎖（ “門閉鎖”指示燈 亮）—啟動電機(jī)低速運行（約 600rpm）-延時5秒后電機(jī)中速運行（約 1200rpm）,并按照“正轉(zhuǎn)30秒-.反轉(zhuǎn)30秒”循環(huán)運行30分鐘后停止運 行-“洗滌”指示燈滅。 自動脫水流程 以上洗滌流程結(jié)束延時 5 秒后-“脫水”指示燈亮-開啟出水電磁閥 排水-約 60 秒后關(guān)閉電磁閥停止排水-啟動電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，

5、約 2 分鐘之后自動停止運行，-“脫水”指示燈滅-延時 10 秒后-解除外筒 門的“閉鎖” -發(fā)出“提示” 信號，提醒用戶取出衣物-當(dāng)外筒門打開時， 提示信號停止，結(jié)束自動洗衣工作流程。 暫?？刂? 在自動洗滌過程中，按下“暫?！弊枣i按鈕時電機(jī)停止運轉(zhuǎn)，當(dāng)“暫 ?！卑粹o旋轉(zhuǎn)復(fù)位后，洗衣機(jī)則繼續(xù)洗滌運行。 安全運行連鎖控制 為了保證洗衣機(jī)安全可靠運行，必須在洗衣機(jī)外筒門已關(guān)閉、并且門 已上鎖（閉鎖）的狀態(tài)下，才允許啟動電機(jī)運行；在洗衣機(jī)自動洗滌和脫 水過程中，當(dāng)外筒門被意外打幵時應(yīng)控制電機(jī)立即停止運轉(zhuǎn)。 主要部件技術(shù)參數(shù) 1. 三相電動機(jī)：Y100L-2 型，1.2KW、AC380V 3

6、A,2900r/min; 2. 變頻器：三菱 FR-E740-1.5-CH型，輸入電源：三相 AC380V,1.5KW; 3. 電磁閥:6014 型，AC220V 40V，0.2A; 4. 電磁門鎖:WD-6004C型，AC220V 20W,0.1A,（內(nèi)置磁性幵關(guān)）； 5. 液位幵關(guān):UQK-01型，工作電壓 DC24V繼電器輸出型1N0+1NC; 6. 蜂鳴指示燈：DN16-22FS,AD/AC22Q 20mA 7. P LC自選：三菱FX 2N系列或西門子S7-200系列產(chǎn)品。 （2）小組任務(wù)分工表： 表1小組任務(wù)分工 序號 項目組成員 主要工作任務(wù) 1 設(shè)備

7、總體方案設(shè)計 2 電器安裝工藝設(shè)計 3 元器件的選型與安裝 4 電器原理設(shè)計 設(shè)備控制要求分析 本設(shè)備要求應(yīng)用“傳感器與 PLG變頻器及電磁閥”等組成自動控制 系統(tǒng)，實現(xiàn)“進(jìn)水T洗滌T排水T脫水”自動控制的工作流程，具體控制 要求如下： 接通設(shè)備電源時， “電源”指示燈亮； 自動洗滌流程 按動“啟動”按鈕I洗滌指示燈亮I幵啟進(jìn)水電磁閥進(jìn)水I當(dāng)水位升 到指定水位時自動停止注水T電磁鎖控制外筒門上鎖（ “門閉鎖”指示燈 亮）i啟動電機(jī)低速運行（約 600rpm）i延時5秒后電機(jī)中速運行（約 1200rpm）,并按照“正轉(zhuǎn)30秒1.反轉(zhuǎn)30秒”循環(huán)運行30分

8、鐘后停止運 行i“洗滌”指示燈滅。 自動脫水流程 以上洗滌流程結(jié)束延時5秒后i“脫水”指示燈亮i幵啟出水電磁閥 排水i約60秒后關(guān)閉電磁閥停止排水i啟動電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，約 2 分鐘之后自動停止運行，i“脫水”指示燈滅i延時 10秒后i解除外筒 門的“閉鎖” i發(fā)出“提示”信號，提醒用戶取出衣物i當(dāng)外筒門打幵時， 提示信號停止，結(jié)束自動洗衣工作流程。 暫?？刂? 在自動洗滌過程中，按下“暫?！弊枣i按鈕時電機(jī)停止運轉(zhuǎn)，當(dāng)“暫 ?！卑粹o旋轉(zhuǎn)復(fù)位后，洗衣機(jī)則繼續(xù)洗滌運行。 安全運行連鎖控制 因保證洗衣機(jī)安全運行，需在洗衣機(jī)外筒門已關(guān)閉、且門已上鎖（閉 鎖）的狀態(tài)下，才允許啟動電機(jī)運

9、行；在洗衣機(jī)自動洗滌和脫水時候，當(dāng) 外筒門被打開時應(yīng)控制電機(jī)立即停止。 二、設(shè)備總體方案設(shè)計 1. 方案概述 1） 洗衣機(jī)動力 三相異步電機(jī)提供動力；洗滌功能由三相異步電機(jī)中速正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)；脫水 功能由三相異步電機(jī)額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)實現(xiàn)；調(diào)速有變頻器實現(xiàn)。 2） 進(jìn)出水及水位判斷 進(jìn)出水由電磁閥控制，進(jìn)水電磁閥閉合，排水電磁閥打幵；水位由液位幵 關(guān)控制。 3） 安全連鎖 電磁門鎖實現(xiàn)安全連鎖，蜂鳴指示燈實現(xiàn)發(fā)出“提示”信號。 4） 控制系統(tǒng) PLC FX2N-32MR實現(xiàn)控制。 2. 設(shè)備元件配置 三菱PLC因為工業(yè)洗衣機(jī)的電壓要求較高， 所以我們采用交流220V的電 壓?？?/p>

10、慮到I/O地址的輸入和輸出的總點數(shù)選擇相應(yīng)規(guī)模的可編程控制器 并留有10%-15%勺I/O裕量。 根據(jù)本次項目可知，這次共有 4個輸入，12個輸出，由此我們選擇的是三 菱的 FX2N-32MR,AC220V勺 PLG 電感式傳感器：①無活動觸點、可靠度高、壽命長；②分辨率高；③靈敏 度高；④線性度高、重復(fù)性好；⑤測量范圍寬。電感式傳感器主要用于位 移測量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量 水位幵關(guān)：液位幵關(guān)：UQK-01型滿足需求，因工作電壓 DC24 V繼電器輸 出型 1N0+1NC; 變頻器：根據(jù)三相異步電動機(jī)的額定參數(shù)：Y100L-2型，1.4KW， AC380V,3A,2900r

11、/min，按照變頻器的額定容量大于等于負(fù)載的額定功率 的額原則，因此選擇變頻器的額定容量為 1.5KW。因此我們選擇的是三菱 公司的 FR-E740-1.5K 型，電源三相 AC380V,1.5KW 三相電動機(jī)：Y100L-2 型，1.2KW AC380V 3A,2900r/min; 變頻器：三菱 FR-E740-1.5-CH型，輸入電源：三相 AC380V,1.5KW; 電磁閥:6014 型，AC220V 40V，0.2A; 電磁門鎖:WD-6004C型，AC220V 20W,0.1A,（內(nèi)置磁性幵關(guān)）； 液位幵關(guān):UQK-01型，工作電壓 DC24V繼電器輸出型1N0+1NC

12、; 蜂鳴指示燈：DN16-22FS,AD/AC22Q 20mA 四、控制系統(tǒng)設(shè)計 1、硬件設(shè)計 1）、主電路設(shè)計 圖2主電路 2) 、PLC1入/輸出接口電路及輔助電路 圖 3 PLC 輸入/輸出接口電路及輔助電路 PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，脫水是 通過水位幵關(guān)，作為 PLC的輸入信號控制幵關(guān)，PLC的輸出信號決定電磁 進(jìn)水閥和電磁排水閥工作狀態(tài)以及電機(jī)工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)自動控制的。 水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高中低水位，電磁進(jìn)水閥起著通斷水源 的作用。進(jìn)水時， 電磁進(jìn)水閥打開， 將水注入， 排水時， 電磁排水閥打開， 將水排出，洗衣時，洗滌電

13、動機(jī)啟動，脫水時，脫水桶啟動。 工作過程； a) 系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動，洗滌燈亮 b) 開啟電磁閥開始進(jìn)水 c) 當(dāng)注入的水達(dá)到設(shè)定水位值時停止進(jìn)水 d) 外桶蓋上鎖，門鎖燈亮 e) 電機(jī)低速運行 f) 5S后電機(jī)中速運轉(zhuǎn)同時正轉(zhuǎn) 30S,反轉(zhuǎn)30S g) 30 分鐘后停止，洗滌燈滅 h) 5S后脫水燈亮，幵啟出水電磁閥排水 i) 60S后關(guān)閉電磁閥停止排水，電機(jī)高速正轉(zhuǎn) j) 2 分鐘后電機(jī)停轉(zhuǎn)，脫水燈 滅 k) 10S后外筒解鎖，發(fā)出提示信號 l) 外筒門打開，提示信號停止，結(jié)束。 2、軟件設(shè)計 1）、控制流程圖?? 圖4控制流程圖 2）、I/O地址

14、分配表 表2 I/O地址分配表 輸入地址 信號說明 輸出地址 信號說明 X0 開始按鈕SB1 Y0 KA1控制變頻器正轉(zhuǎn)STF X1 暫停自鎖按鈕SB2 Y1 KA2控制變頻器反轉(zhuǎn)STR X2 液位開關(guān)（檢測水位）SQ1 Y2 KA3控制變頻器高速RH X3 電磁門鎖的磁性開關(guān)SQ2 Y3 KA4控制變頻器中速RM Y4 KA5控制變頻器低速RL Y5 洗滌指示燈 Y6 門閉指示燈 Y7 脫水指示燈 Y8 提示蜂鳴指示燈 Y9 進(jìn)水電磁閥 Y10 出水電磁閥 

15、 Y11 電磁門鎖 3）、PLC梯形圖程序及說明 圖5 PLC梯形圖程序 3. 電氣安裝工藝設(shè)計 1） 布置圖 圖6底板布置圖 圖7操作板布置圖 2） 接線圖 圖8接線圖1 圖9接線圖2 3） 明細(xì)表 表3明細(xì)表 代號 名稱 型號 規(guī)格 數(shù)量 備注 M1 三相異步電動機(jī) Y100L-2 型 1.4KW AC380V,3A,2900r/mi n 1 正泰 INV1 變頻器 FR-E740-1.5 K-CH 型 電源 三相 AC380V,1.5KW 1 施耐德 QF 斷路器 DZ47-60 3P,10A 1 施耐

16、德 FU 熔斷器 FS-10 Ue=220V,le=10A, Ifn=2A 2 施耐德 KA1-5 繼電器 MY2N-J AC220V 5 施耐德 PLC 可編程序控制器 FX2N-32MR AC220V 1 三菱 SB1 啟動按鈕 NP4-11BN3 AC220V 2.5A 1 施耐德 SB2 常開旋鈕 NP4-11XD5 AC220V,2.5A 1 施耐德 SQ1 液位開關(guān) UQK-01 型 工作電壓DC24V 繼電器輸出型1NO+1N 1 施耐德 SQ2 電磁門鎖 WD-6004C型 AC220V 20W

17、,0.1A 1 施耐德 HL1-4 指示燈 ND16 AC220V,20mA 4 施耐德 HL5 蜂鳴指示燈 ND16-22FS AC220V 20mA 1 施耐德 YV1-2 電磁閥 6014 型 AC220V 20W 0.1A 2 施耐德 TC 變壓器 BK-220VA 380V/220V, 1 施耐德 五、總結(jié) 課程設(shè)計總結(jié) 通過該系統(tǒng)的設(shè)計，對三菱 FX系列的特點有了更深的理解，工業(yè)洗 衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了三菱 FX系列PLC與MCG組態(tài)軟件的特點，對按扭、 電磁閥、幵關(guān)等其他一些輸入 /輸出點進(jìn)行控制，實現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程 的自動化。這次在畢業(yè)設(shè)計中，我及時與老師交流，并嚴(yán)格按照進(jìn)度表按 時完成各階段的任務(wù)。？ 通過這次設(shè)計，學(xué)到了許多東西，設(shè)計中，我常遇到不懂或不明白的 地方，除了查閱相關(guān)資料，老師們也給了我很多的指導(dǎo)，在老師們的指導(dǎo) 下改進(jìn)設(shè)計方案，為了一個問題苦苦思索，為了一個問題的圓滿解決而高 興，其中的困惑、苦惱、興奮激動只有自己知道。這次畢業(yè)設(shè)計的體會， 我收獲至深。最重要的是體會到，一遇到問題，不要苦惱煩心，首先要分 析問題，及時請教，抓緊的每分每秒，對需要調(diào)整的地方及時做出改動， 不能墨守成規(guī)，做人也是同樣的道理。 六、 參考文獻(xiàn) 殷建國，工廠電氣控制技術(shù)，經(jīng)濟(jì)管理出版社， 2006