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1、机电工程学院毕业设计（论文）：UPS供电”全自动洗衣”运动模式机械设备的控制机制研究毕业设计题目 UPS供电“全自动洗衣机”运动模式机械设备的控制机制研究院（系）机电工程学院班级 机电一体化 学号 040802010118姓名指导教师 完成日期 目录摘要.1前言.11.尝试在洗衣机系统中增加不断电的系统.31.1 UPS创新简介.31.2 UPS需要具备的基本功能.31.3 UPS的工作过程.41.4 UPS中各控制器设计工作原理要求.51.5 运行与调试.72、全自动洗衣机控制系统简介和设计要求.82.1 洗衣机的工作说明.82.2 各种电器设备的控制方式及控制要求.102.2.1 电动机机
2、能和特性.102.2.2 液面传感器.103、全自动洗衣机的PLC系统设计.113.1控制系统硬件设计.113.2控制系统软件设计.113.2.1I/O地址分配.123.3控制流程图.133.4状态转移图的设计.143.4.1弄清各状态的功能.143.4.2状态转移图.153.5控制程序梯形图.163.6调试与运行.234、结论.23参考文献.24致谢.23UPS供电“全自动洗衣机”运动模式机械设备的控制机制研究摘 要：本文引用UPS供电解决了如何使洗衣机在市电突然断了后还能继续一段时间工作的问题，并在三菱PLC应用的基础上，讲述该种全自动洗衣机运动模式机械设备的控制机制研究，系统编程中包括设
3、计原理、设计过程给出了设计原理框图，流程图和梯形并作相关介绍，并引用UPS供电解决了如何使洗衣机在市电突然断了后还能继续一段时间工作的问题。关键词 UPS电源 可编程控制器 梯形图 前 言：生产效率是一个和人们生活有密切关系的物理量。目前，有的全自动洗衣机上还采用了模糊技术，即洗衣机能对传感器提供的信息进行逻辑推理，自动判别衣服质地、重量、脏污程度，从而自动选择最佳的洗涤时间、进水量、漂洗次数、脱水时间，达到了整个洗涤时间自动化，使用方便，节能节水。这里我提到PLC控制应用系统，三菱PLC是一块集成了计算机的所有组成单元的芯片。它具有结构简单、控制功能强、可靠性高、体积小、，它是超大规模集成电
4、路工艺技术发展的产物，它出现以来，以其这种独特的结构和优点，深受广大用户欢迎和重视，在许多行业都得到了广泛的应用。特别是在控制方面，已进入国民经济的各个领域之中，发挥了很大的效益。选择用PLC来实现全自动控制不仅具有控制方便、简单、灵活等优点，也可以使自动控制系统达到很高的集成化、智能化，大副度提高被工作效率，减少劳动力。当我在设计系统电路的具体实践中发现，市场上出售的全自动洗衣机按程控器分类，可分为机电式程控器和微电脑式程控器两大类。机电式程控器的 特点是利用同步电机的旋转来带动控制系统工作，此类洗衣机具有工作可靠，抗干扰能力强，成本低、寿命 长、价格低等优点。微电脑程控器由微型可编程控制器
5、和电子元件组成，程控器根据选定的程序发出指令，控 制各个有关部件工作，无需手动即可完成全部的洗衣过程。电子程控器具有结构紧凑、外形美观、操作简便 、精度高、寿命更长等优点，价格比机电式全自动洗衣机高，目前，机电式全自动洗衣机已逐步 被微电脑全自动洗衣机所取代。当我在设计系统电路的具体实践中发现，全自动洗衣机是集洗涤、脱水于一体，并且能自动完成洗衣全过程的洗衣机，真正做到了它工作，您休息。基于以上种种原因，我尝试着使用一种新型的三菱PLC设计，来解决以上的问题。在这个控制系统中，我尝试UPS作为洗衣机的重要外设，在保护控制数据、保证电网电压和频率的稳定,改进电网质量,防止瞬时停电和事故停电对用户
6、造成的不便等。我相信随着微型计算机技术的发展，可编程控制器将向更加集成化、智能化方向不断前进！1 洗衣机系统中增加不断电的系统在各类工业生产过程中广泛应用的各种电器，对供电系统要求严格控制；还有在日常生活中，如家用电器供电系统控制也必然成为重中之重。但有时市电造成一些不必要的损失，如何解决这个问题呢？1.1 创新简介 我尝试后备式电源作为改进洗衣机的电源输入，在保护控制数据、保证电网电压和频率的稳定,改进电网质量,防止瞬时停电和事故停电对用户造成的不便，当市电中断后，由供电分钟，洗衣机仍旧能够正常工作。1.2 UPS需要具备的基本功能 （1）为负载设备提供连续的不间断的交流电能供给。具体采用的
7、技术方法是：平时由电网系统供电，在电网出现异常而突然停电的时候，能够迅速地切换到UPS内部电源供电。由于负载设备对供电稳定性的要求不同，对选用的UPS的切换速度要求也有所不同。比如，洗衣机内部的滤波电容放电只能维持计算机工作810ms 的时间，如果超过这个时间，机器就进入自检重启状态。为了避免出现这些情况，必须要求UPS能在停电后10ms以内恢复对负载的正常供电， （2）提供电压、频率稳定的，准确的交流电能供给。电网中的一些强脉冲尖峰、高能浪涌等干扰也会引起计算机等一些电器设备的误操作而带来不必要的损失；市电供应在一些特殊情况下电压也会发生较大的波动，对精确设备的工作也会造成不量的影响。因此，
8、UPS供电系统，实际上还需要起到稳定电压、频率，过滤洁净电源环境等功能。1.3 UPS的工作过程洗衣机工作开始，首先市电电源先经过输入滤波器，将市电中的高频电磁干扰、射频干扰、尖峰脉冲等干扰进行吸收、抑制处理，然后分成四路进入下面不同的处理部分： （1）送到具有 “功率团数校正功能”的整流器输人端进行整流处理。 （2）进入 UPS锁相同步电路，提取同步信号以便逆变器在市电停电时将蓄电池组产生的直流电进行瞬时同步逆变，保证负载侧供电的同步连续性。 （3）经充电器对UPS所配置的蓄电池组进行“浮充”式充电，以便市电中断时向逆变器提供充足的逆变能源。其浮充电压应为电池组标称端电压的1.125倍。 （
9、4）直接经交流旁路供电通道馈送到切换开关的常闭触点上。这样设计的目的是为了在当逆变器或微处理器发生故障时直接由市电向负载供电避免负载供电中断，同时，启动蜂鸣器报警，提示值班人员采取措施。这也是UPS高可靠性的一个体现。其工作过程如图1.1静态开关2静态开关1图1.11.4 UPS设计中各控制器设计工作原理要求（1）整流器将输入的无干扰市电整流为幅值稳定的直流高压电源送到逆变器的直流总线输入端，当市电正常时，整流输出电压高于DCDC输出的直流电压，开关二极管 D截止，蓄电池不向逆变器提供逆变电源。逆变器在微处理器提供的正弦脉宽调制脉冲的控制下，将整流器输出的高压直流电逆变成标准的50Hz的正弦波
10、电源。 当市电中断时或市电过高过低时在微处理器的控制下，DCDC直流变换器立即投入运行，将蓄电池的直流低电压提升到完全符合逆变器输入所要求的较高电压，再经逆变器向负载输出标准波形交流电源。 为了保证市电中断时，UPS机内的控制电路继续工作，控制电路所需的直流电压不是取自市电输入端，而是由蓄电池组的直流电源经DCDC变换得到的。 （2）“同步锁相电路”除了实现主备电源的同步切换外，还能使逆变器输出的电压频率保持在所要求的误差范围内（即同步窗口）。当市电频率超过这个范围时，逆变器电源不再跟踪市电电源，而同步于本机石英晶体振荡频率50Hz0.5，从而确保逆变器输出电压频率稳定在同步窗口之内。 （3）
11、“输入功率因数校正电路”的作用是使进入整流器的输入电流和电压保持良好的相位一致的关系，提高输入功率因数，同时也就提高了对市电的利用率。 （4）“自动保护电路”具有两种主要的保护功能，一是逆变器输出过载或短路的自动保护，它可以有效地防止逆变器中的IGBT等大功率开关元件在负载短路时被烧毁。二是电池电压过低自动保护。UPS在市电中断或不正常时将会把蓄电池组的能量立即提供给逆变器，随着蓄电池放电时间的延长，电池所存贮的能量逐渐释放出来，电池的电压也随之降低，当下降到阈值电平时，为防止电池组因过度放电而损坏，保护电路会立即停止逆变器的工作，中断电池组的放电过程。 “逆变器输出电压负反馈电路”。在逆变器
12、输出电路中，通过建立“逆变器输出微处理器逆变器PWM调节逆变器输入”这样一个电子负反馈闭环控制回路，可确保 UPS向负载提供电压误差2的高精度稳压电源。（5）由市电旁路供电到蓄电池直流供电的切换当市电掉电时，随着静态开关1（旁路）关断的同时，关断静态开关1的触发脉冲，并对静态开关2进行触发，使其被触发导通。 （6）由直流供电到市电交流旁路供电的切换如图8所示，首先关断静态开关2的触发脉冲，当市电电压正半周到来的瞬间，将静态开关1（旁路）触发导通，用市电电压正半周的峰值（311V）大于蓄电池电压（300V）的值来关断静态开关2。工作过程如图1.2所示 图1.2 用市电正半周电压峰值关断静态开关2的示意图 1.5运行与调试应用该系统功能当把该电源接入洗衣机中，UPS输出接PLC 可控制器驱动电机负载，当市电正常时，通过内部的整流、稳压、滤波，直接输出电压，并对机内的蓄组浮充电，电池及逆变等器件都处于后备状态；当市电中断时，蓄电池组由充电状态变为放电状态，各部件处于逆变状态，经逆变器和升压器处理输出电压供洗衣机PLC 可控制器驱动负载使用如图1.3
