洗衣机控制系统设计.docx
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洗衣机控制系统设计
电气控制技术课程设计说明书
题目：
洗衣机控制系统设计
学院：
机电工程学院
专业：
电气工程及其自动化
姓名：
学号：
指导教师：
完成日期：
2014年5月22日
一、电气控制技术课程设计
1.1、课程设计题目：
洗衣机控制系统设计
1.2设计任务：
1.电动机功率为1.5KW，全压启动且为正反方向旋转
2.有两种洗涤模式:
强洗、轻洗
3.强洗是先正转2分钟，停15秒后反转2分钟，连续工作10分钟后停止工作。
4.轻洗是先正转1分钟，停10秒后反转1分钟，连续工作8分钟后停止工作。
5.电机应有相应的保护措施及总停控制。
6.系统要求有电源指示、运行指示、电流指示及电压指示。
1.3课程设计的目的:
通过电气控制技术的课程设计实践，使学生掌握电气控制的设计方法，电器元件的选用，电气控制线路的安装与调试，掌握可编程控制器硬件电路的设计方法，熟练使用小型可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法，掌握可编程控制器程序的应用及调试，监控，运行方法，掌握设计资料整理和绘图软件的使用方法。
1.4设计的要求：
课程设计题目要尽可能取自生产中实用的电气控制装置，要结合生产需求，具有真实感。
1.在接受设计任务并选定课题后，应根据设计要求合影完成的设计内容，拟定工作进度计划,确定个阶段应完成的工作，妥善安排时间，在规定时间内完成设计任务。
2.在方案确定过程中应主动提问题，以取得指导教师的帮助，在此阶段提倡广泛讨论，做到思路开阔，依据充分。
3.根据工艺要求设计电气控制线路，计算并选电器元件。
4.按指导老师指定的内容布置并安装电器元件与控制线路。
5.进行电气控制线路的通电调试，排除故障。
6.设计相应的PLC控制程序实现传输，调试和运行。
7.制作电气控制设计过程的成套图纸与设计说明书。
1.5技术难点
由于设计过程中遇到的各种问题，综合考虑各方面因素，技术难点大致有以下几个方面：
1.控制电压按控制要求选择，符合标准等级。
在控制线路简单，不需经常操作，安全性要求不高时，可以直接采用电网电压，即交流380V或220V。
当考虑安全要求时，应采用控制变压器将控制电路与主电路电气上隔离开。
本次操作直接采用电网电压。
2.选择器件时，期间之间的兼容性，器件的规格、成本、维修、更换等都需要认真考虑。
3.正常情况下，如何做到尽可能减少通电电器数量，以利于节约能源，延长电器元件寿命，减少故障也成为技术难点。
4.合理使用电器触点。
接触器、时间继电器往往触点不够用，可以增加中间继电器来解决。
二、电气控制原理图
2.1设计过程中应遵循的原则
在电气控制系统的设计过程中，通常应遵循以下几个原则：
1.最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求。
生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供。
2.在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济合理，不要盲目追求高指标，造成不必要的高投资。
3.妥善处理机械与电气关系。
很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用和维护等方面协调处理好二者关系。
4.正确合理地选用电器元件，以实用为原则。
选用新型号电器可以提高可靠性，减小体积，尽可能不要选用旧型号电器。
5.确保电气设备安全性、可靠性高，兼顾设备使用和维护方便。
2.2主电路设计过程：
2.3控制电路：
三、电气控制板的制作及操作说明
3．1、控制板安装原则
由于各种电器元件安装位置的不同，在一个完整的自动控制系统时，必须划分组件，同时要解决组件之间的连线问题。
划分组件和布局的原则：
1）功能类似的元件组合在一起。
例如用于操作的各类按钮、开关、键盘指示检测和调节等元件集中为控制面板组件；各种继电器、接触器、熔断器、照明变压器等控制电器集中为电气板组件；各类控制电源、整流、滤波元件集中为电源组件等。
2）尽可能减少组件之间的连线数量，接线关系密切的控制电器尽可能置于同一组件中。
3）强、弱电控制器分离，以减少干扰。
4）力求整齐美观，外形尺寸、重量相近的电器组合在一起。
5）便于检查与调试，经常调节、维护和易损的元件组合在一起。
6）所有电气设备应该放在操作方便，便于更换、识别与检测的位置。
本设计用到中间继电器、速度继电器和热继电器，中间继电器实质上是一种电压继电器，结构和工作原理与接触器相同，它的触点数量较多，在电路中主要是扩展触点的数量另外其触头的额定电流较大；速度继电器根据速度的大小通断电路，检测转速的过零点。
多用于反接制动时，切除反相序电源；热继电器发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热而弯曲，导板移动使常闭触头断开。
3.2、安装过程中应注意以下几点：
1）主电路用红色导线连接，控制回路用黑色导线连接，将接触器依次通电，验证接触器是否正常工作，接触器的辅助触点、按钮和热继电器可以用万用表来测量。
2）在连线之前要确认器件的额定电压，例如接触器线圈有220V和380V两种，一定要和控制电压相匹配，否则可能会造成接触器烧毁或接触器无法吸合。
3）在连接导线之前应先估测所用导线的长度，避免浪费导线，测量完后用钳子将导线剪断，并用钳子将导线折好，套上不同数字的线箍，在操作时应注意安全，所有操作都应该谨慎地进行，以免造成扎伤。
4）安装完毕后经过老师检查后才可以通电，如果控制电路无法正常工作，首先要检查线路是否正确、导线是否正常的连接、熔断器和热继电器的常闭触点是否断开等等
5）如果接触器无法正常吸合，出线震动现象，首先检查接触器线圈的额定电压是否与控制电压相匹配，如果电压正常应更换辅助继电器，检查辅助继电器内部有无异物，个别组在给控制电路供电时误将电源连接在试验台变压器的尾端，导致电压过低，接触器无法吸合。
3.3元器件选型
元器件的选择主要是对主电路及控制回路中必要的元器件进行选择，见下表：
主电路及控制电路所需的主要器件
代号
名称
型号及要求
数量
KM
交流接触器
CJX2-09220VAC
2
安装板
1
导轨
2
KA
中间继电器
JZX-22F-4Z220VAC
9
红色导线
若干
黑色导线
若干
SA
转换开关
NP2BE101220VAC
若干
KT
时间继电器
JS14P220VAC
10
FR
热继电器
JRS1-09~25
1
QF
空气开关
DZ47-60三极
1
FU
熔断器
DZ47-60C16
1
SB
按钮
红黄两种不同颜色LAY37（PBC）
3
HL
指示灯
AD16-22DS/31220VAC红黄绿各一
3
3.4本次设计电气控制板制作如下图：
洗衣机控制操作如下：
四、PLC程序设计
4.1PLC选择及I/O端口分配
4.1.1PLC的选择：
本次设计共有2个输入和2个输出，所以选择9CPMIA-10CDR-D，其具体参数如下：
4.1.2I/O端口的分配
输入点（I）
输出点（O）
名称
代号
助记符
名称
代号
助记符
强洗启动
SB1
00006
正转电动机
KM1
01001
轻洗启动
SB2
00007
反转电动机
KMY
01002
4.2PLC编程的设计
4.2.1PLC的外围接线图：
4.2.2PLC编程基本原则
（1）梯形图每一行都是从母线开始，继电器线圈在最右边。
（2）同一编号线圈在一个程序允许实用两次，但易引起误动作，尽量避免使用。
（3）梯形图必须符合从左至右、从上至下执行的原则。
（4）梯形图中串联点合并连点可无限次使用，多个线圈可并联输出。
4.2.3PLC编程的总程序：
4.3PLC的上机程序图调试：
4.3.1连接好PLC时，程序图调试前如图：
强洗部分
轻洗部分
4.3.2开始运行时的PLC程序的调试：
五、小结
通过本次课程设计，使我们所学的内容加以巩固和深化。
还让我们知道了原理图看似简单，当实际操作时才发现难上加难。
此次设计更考验我们每个人的耐性，只有细心、耐心的去做，才会少犯错误，才会做的快做的好。
我们的课题相对某几组的课题也许会相对简单些，所以我们更有必要去努力完成的更好。
过程中，与自己的伙伴共同商议，协作完成，在彼此交流的过程中强化了自己的弱项，也是我们懂得只有大家共同行动起来，最后才会品尝到成功的喜悦。
同时，在设计的这些日子里，感谢李老师和刘老师为大家辛勤指导，不辞劳苦，如果没有你们的辛勤指导，我们的设计也不会完成的如此速度和成功，真的非常感谢你们！
六、参考文献
[1]《电器控制与PLC》熊幸明主编，机械工业出版社
[2]《电气控制课程设计指导》吴晓君、同志学编，中国建材工业出版社
[3]《常用低压电器应用手册》闫和平主编，机械工业出版社
[4]《工业电气控制技术教程》张鹤鸣主编，北京理工大学出版社
[5]《现代工厂电气控制》张凤池、曹荣敏主编，机械工业出版社
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