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4.2 PLC全自动洗衣机的设计方案

4.2.1电动机的选择

1、 直流电动机的调速优点

直流电动机的突出优点是能在很大的范围内具有平滑，平稳的调速性能。转速调节的主要技术指标是：调速范围D和负载变化时对转速的影响即静差率，以及调速时的允许负载性质等。

调速范围是根据生产机械工艺要求提出的，例如龙门刨床主拖动要求D=10—30；螺纹磨床要求D=20—60。

静差率就是表示在负载变化时拖动装置转速降落的程度。静差率越小，表示转速稳定性越好，对生产机械，如机床加工的零件，其加工的精度及表面光洁度就于高。

调速指标中，静差率的值要求在规定的范围内，即在最高转速与最低转速之间的任何转速都要满足。显然这就限制了某一调速方法的范围。反过来说，即只有满足静差率的调速范围还是有效的。

通常生产机械的负载与转速之间有一定的关系，如起重机械，机床的进给机构及某些精加工机床的主传动等，都可看成是恒转矩负载，也就是说这些机构在不同的速度下运行时，其负载转矩基本上保持不变。而车床主轴传动等则往往要求在负载功率不变的情况下调整转速，即在低速下切削量往往较大，负载力矩较大，因而要保持负载功率基本不变，在电动机调速时，最好能符合这些不同的负载特性，而直流电动机却正好具有恒功率和恒转矩的调速方式，故可根据生产机械的要求选择不同的调速方法。 2、 直流电动机的调速方法

调节直流电动机转速的方法有三种： （1） 电枢回路串电阻； （2） 改变励磁电流；

（3） 改变电枢回路的电源电压； 4.2.2 控制方案 1.实时性

（1）由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度快。

（2）基于信号处理和程序运行的速度，PLC经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护。

（3）更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。 2.高可靠性

（1）所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离，使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离。

（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms。 （3）各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。 （4）采用性能优良的开关电源。

（5）对采用的元器件进行严格的筛选。

（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采取有效措施，以防止故障扩大。大型控制器还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统，以及实现电源模块冗余、IO模块冗余，使可靠

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性更进一步提高。

4.2.3系统配置简单灵活

（1）控制器 产品种类繁多，规模可分大、中、小等。

（2）I/O卡件种类丰富，可根据自控工程实现功能要求不同，而进行不同的配置。

（3）满足控制工程需要前提下，I/O卡件可灵活组合。 4.2.4 丰富的I/O卡件

控制器针对不同的工业自控工程的现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等，有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。

4.2.5 控制系统采用模块化结构

为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制器均采用模块化结构。控制器的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 4.2.6 价格优势

质优价廉，性价比高。

4.2.7 安装简单，维修方便

可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

4.2.8 控制器实现的功能

逻辑控制.定时控制 计数控制.顺序控制 PID控制.数据计算 通讯和联网

其它：还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，CRT模块

4.2.9 保护措施 1、过载保护

电气线路中允许连续通过而不至于使电线过热的电流量，称为安全载流量或安全电流。如导线流过的电流超过了安全载流量，就叫导线过载。一般导线最高允许工作温度为65°C。过载时，温度超过该温度，会使绝缘迅速老化甚至于线路燃烧。

发生过载的主要原因有导线截面选择不当，实际负载已超过了导线的安全电流；在线路中接入了过多的大功率设备，超过了配电线路的负载能力。

热继电器是比较理想的自动过载保护的设备，在工业应用中一般，都用热继电器来做过载保护。

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2、失压保护

失压保护是指电动机在供电电源中断后，能自动切断总控制电路，以防止电源恢复供电后，电动机在无人操作的情况下自动起动而造成事故。 3、过流保护

用保护器的常闭触点动作实行保护 这就是要求保护器在主回路不工作和正常工作时执行继电器不动作，而在电机起动和工作中发生故障时动作。这样的保护器适宜于与计算机输出和逻辑群控电路、多速及正反转电机以及与各种主开关接口，使用无局限性。 4.2.10 指示 1．发光二极管

LED长处有三点：一是寿命长、耗能低之，应用非常灵活，可以做成点、线、面各种形式的轻薄短小产品；二是控制极为方便，只要调整电流，就可以随意调光，不同光色的组合变化多端，利用时序控制电路，更能达到丰富多彩的动态变化效果；三是价格低廉。

LCD优点：液晶显示器以其微功耗、显示形式丰富，显示质量高，接口简单，体积小、显示内容丰富、超薄轻巧。

CTR优点：CTR最大的优点是显示的面积大，显示的效率也比较高， 2．显示方案的选择

综上所述利用LED显示比较合适，因为在洗衣机上显示利用不同的颜色可以区分不同的工作进程而且效果比较理想，LCD显示亮度不够，使用CTR显示占用的空间较大而且功耗大不适合在小型电器上使用。

4.3 全自动洗衣机控制系统的控制要求

4.3.1 全自动洗衣机的工作原理

普通洗衣机的工作流程示意图如图4-2所示

开始 进水 洗衣 排水 脱水 结束

图4-2 普通洗衣机工作流程图

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洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水和脱水4个过程组成。在半自动洗衣机中，着四个过程分别用相应的按钮开关来控制。全自动洗衣机中，这4个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。

自动洗衣机的进水、洗衣、排水和脱水是通过水位开关、电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制，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。 4.3.2 设备控制要求

全自动洗衣机控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制停止”两种控制方式。

1.正常运行 “正常运行”方式具体控制要求如下：

（1）将水位通过水位选择开关设在合适的位置（高、中、低），按下“启动”按扭，开始进水，达到设定的水位（高、中、低）后，停止进水；

（2）进水停止2s后开始洗衣；

（3）洗衣时，正转20s，停2s，然后反转20s，停2s；

（4）如此循环共5次，总共220s后开始排水，排空后脱水30s； （5）然后再进水，重复（1）～（4）步，如此循环共三次； （6）洗衣过程完成，报警3s并自动停机。 2.强制停止 “强制停止”方式具体控制要求如下：

（1）若按下“停止”按扭，洗衣过程停止，即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合；

（2）可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。

4.4 全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置

4.4.1控制系统构成图 1、控制系统图

图4-3全自动洗衣机控制系统图

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