淺談全自動洗衣機的發(fā)展和應(yīng)用

1、永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 淺談全自動洗衣機發(fā)展和應(yīng)用 教學(xué)單位： 永城職業(yè)學(xué)院 學(xué)生學(xué)號： 071014302 永城職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 論 文題 目：淺談全自動洗衣機的發(fā)展和應(yīng)用 年 級： 2007級 學(xué) 號： 071014302 姓 名: 專 業(yè)： 機電一體化 指導(dǎo)教師： 2010 年 3 月 28 日第 20 頁 共 20 頁淺談全自動洗衣機發(fā)展與應(yīng)用摘 要 洗衣機是一種在家庭中不可缺少的家用電器，發(fā)展非?？?，全自動式洗衣機因使用方便得到大家的青睞，全自動即進水、洗滌、漂洗、摔干等一系列過程自動完成，控制器通常設(shè)有幾種洗滌程序，對不同的衣物可供用戶選擇。變頻控制依其高性能、節(jié)能等優(yōu)點在洗

2、衣機的控制中得到廣泛應(yīng)用. 采用PLC來控制電機具有故障率低、可靠性高、程序修改方便，容易滿足實際需要、受干擾小等優(yōu)點。在前些年，由于控制機械復(fù)雜，價格昂等原因，被應(yīng)用于許多洗衣店等衣物多的場合，但隨著微電子控制技術(shù)的發(fā)展，老百姓最關(guān)心的價格問題得到了解決，現(xiàn)在洗衣機已走進千家萬戶了. 關(guān)鍵詞: PLC，梯形圖，自動控制目 錄目錄第一章 緒論 11. 1 引言第二章 洗衣機工作流程 32. 1 控制要求及其分析32. 2 系統(tǒng)的硬件配置32. 3 系統(tǒng)的梯形圖程序3第三章 全自動洗衣機PLC控制 43.1 圖控制程序的編制 43.2 控制要求 4第四章 梯形圖54.1自動控制過程54.2梯形圖

3、程序調(diào)試.5第五章 全自動洗衣機的原理和構(gòu)造6第六章 結(jié)束語7第七章 致謝8第八章 參考文獻9第一章 緒論1.1 引言隨著社會的發(fā)展，工作壓力越來越大，人民生活水平的質(zhì)量不斷的提高，不管在工作上和生活上都是一個大忙人，這樣不管在生活上和工作上聰明的人們就發(fā)明了一些能幫助人們減輕壓力的一些家電就這樣產(chǎn)生了，其中洗衣機就是一個很典型的現(xiàn)代家用電器，它是由模擬人工搓，揉衣物的原理而發(fā)展起來的，它以電動機為動力，通過對衣物和水的摩擦，翻滾，沖刷等機械作用和洗滌液的表面活化作用，將附著在衣物上的污垢掉，達(dá)到洗凈衣物的目的。 什么叫全自動洗衣機？全自動洗衣機就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先

4、設(shè)定好N個程序,洗衣時選擇其中一個程序,打開水龍頭和啟動洗衣機開關(guān)后洗衣的全過程就會自動完成,洗衣完成時由蜂鳴器發(fā)出響聲。目前市場上出售的全自動洗衣機大體分為三類。發(fā)明最早的是前置式側(cè)開門滾筒式洗衣機，這種洗衣機是歐洲發(fā)明的，擅長洗滌真絲、棉毛等面料，不纏繞無磨損，在洗滌時保證衣物不受損害，而且有良好的加溫措施。但也有它不好的一面，由于不纏繞無磨損洗滌方式等因素，這種洗衣機洗滌時間長、洗凈度差、用水用電量大，是其它洗衣機的幾倍，尤其是采用了不銹鋼內(nèi)筒，產(chǎn)生的噪音較大。這種洗衣機適用于生活水平較高，穿著大體以真絲、純毛、棉毛之類較高檔的面料為主，而且更換衣服較勤的家庭。發(fā)明最晚的洗衣機是亞洲人發(fā)

5、明的波輪上開門洗衣機。市場上有多種品牌，如“小天鵝”、“海棠”、“榮事達(dá)”等，這種洗衣機的特點是洗滌時間短，用水量小，洗凈度高，是滾筒式的很多倍，由于內(nèi)筒是塑料材料制成，噪音小，而且上開蓋，能使洗滌液反復(fù)利用，價格也比較經(jīng)濟。這種洗衣機適用于居住在綠化較差，空氣塵埃量較大，平均每2至3天換一次衣服的家庭，主要以洗凈度為主，服裝面料以化纖、腈綸為主。另外一種是美洲人發(fā)明的“攪拌式”洗衣機，由于美洲風(fēng)沙比較大，人們主要穿著牛仔服裝之類粗厚面料的服裝，所以他們適用攪拌式洗衣機，這種洗衣機洗凈度非常高，是波輪式洗衣機的十幾倍，但由于洗凈度和磨損率成正比，所以很損傷衣物，這種洗衣機市場上很少見。以下是我

6、對洗衣機工作原理的見解：第二章 洗衣機工作流程圖1 為洗衣機工作流程示意圖. 洗衣機起動后, 進水控制器開關(guān)打開進水, 水位到位后開始洗滌, 洗滌電動機有正反轉(zhuǎn)控制, 當(dāng)洗滌10 次后, 依次是排水10s , 脫水10s , 之后停機. 整個工作過程要求自動運行. 下面對本例的控制要求, 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計3 個方面加以分析.2.1 控制要求及其分析明確系統(tǒng)的控制要求及對控制要求的分析理解是PLC系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計的基礎(chǔ). 本例的控制要求可歸納為:(1) 下達(dá)起動指令后, 進水控制器打開進水.(2) 水滿, 進水器開關(guān)關(guān)閉, 停止進水, 洗滌電動機正轉(zhuǎn)起動.(3) 洗滌電動機正轉(zhuǎn)10s

7、后, 反轉(zhuǎn)運行10s.(4) 洗滌10 次后洗滌電動機停轉(zhuǎn), 排水控制器開關(guān)打開進行排水.(5) 10s 后, 脫水電動機起動進行脫水.(6) 10s 后, 停機.通過對上述控制要求的分析, 本例為一個以條件和時間為主要轉(zhuǎn)換特征的順序控制系統(tǒng).2.2 系統(tǒng)的硬件配置根據(jù)控制要求可考慮PLC 系統(tǒng)的硬件設(shè)計, 硬件設(shè)計的主要內(nèi)容是分析系統(tǒng)所需的輸入輸出信息, 確定PLC 輸入輸出接點的類型、數(shù)量和PLC 的配置, 設(shè)繪系統(tǒng)的PLC輸入輸出接點的配置圖. 為了滿足上述控制要求, 系統(tǒng)應(yīng)輸入以下開關(guān)信息:(1) 系統(tǒng)起動信號(起動按鈕) X0(2) 系統(tǒng)停止信號(停止按鈕) X1(3) 水位狀態(tài)信號

8、X2系統(tǒng)輸出信息及連接器件如下:(1) 系統(tǒng)工作指示Y0(2) 水位控制器Y1(3) 洗滌工作狀態(tài)信號Y2(4) 洗滌電動機正、反轉(zhuǎn)接觸器Y3 、Y4(5) 排水控制器Y5(6) 脫水電動機接觸器Y6(7) 脫水工作狀態(tài)信號Y7根據(jù)上述對系統(tǒng)輸出開關(guān)信息的分析, 若采用FX2N系列PLC. 則系統(tǒng)的輸入輸出接點配置圖如圖2 所示.2.3 系統(tǒng)的梯形圖程序 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求, PLC 除需輸入上述一些開關(guān)信息外, 尚需使用PLC 一些內(nèi)部輔助繼電器和定時器: 內(nèi)部輔助繼電器M0 為中間繼電器; 內(nèi)部定時器為T0 (洗滌時間計時100s) 、T1 (正轉(zhuǎn)洗滌時間計時10s) 、T2 (正轉(zhuǎn)洗滌時

9、間計時10s) 、T3 (排水時間計時10s) 、T4 (脫水時間計時10s) .根據(jù)輸入輸出接點配置和內(nèi)部定時器的設(shè)定, 按控制要求及其所確定的邏輯條件, 便可設(shè)計圖3 所示的梯形圖程序.圖中(1) 為系統(tǒng)起?？刂? 當(dāng)輸入起動的指令時(X0 =1) ,輸出繼電器Y0 、Y1 被激勵,給出系統(tǒng)運行指示(Y0 = 1) ,并且進水器開關(guān)打開(Y1 = 1) .圖中(2) 為洗滌控制. 當(dāng)水位到位(X2 = 1) , 輔助繼電器M0 被激勵(M0 = 1) , 輸出洗滌指示信號( Y2 = 1) ,T0 計時100s ; 同時洗滌電動機正轉(zhuǎn)起動運行( Y3 = 1) T1計時10s , 10s

10、時間到位后(T1 = 1) 洗滌電動機正轉(zhuǎn)停止,反轉(zhuǎn)起動運行(Y4 = 1 ) T2 計時10s , 10s 時間到位后(T2= 1) 反轉(zhuǎn)運行結(jié)束, 正轉(zhuǎn)起動運行, 洗滌10 次即T0 計時100s 時間到位(T0 = 1) 洗滌結(jié)束.圖中(3) 為排水控制. 當(dāng)洗滌結(jié)束(T0 = 1) 排水控制器被激勵(Y5 = 1) 且定時器T3 開始10s 計時,10s 時間到位后(T3 = 1) ,排水控制結(jié)束.圖中(4) 為脫水控制. 排水結(jié)束后(T3 = 1) 脫水電動機起動并運行,輸出脫水指示信號(Y2 = 1) ,并且T4 計時10s ,10s 時間到位后(T4 = 1) 脫水電動機停止運行

11、,整個洗滌工作過程結(jié)束.根據(jù)梯形圖編制PLC 指令程序時, 可按照從左到右,自上而下的順序, 依次列出與梯形圖具有對應(yīng)邏輯關(guān)系的指令.LD X0 OUT Y2 LD T1 OUT T3LD Y1 LD M0 OUT Y4 K 100AND X2 OUT T0 LD T1 LD T3ORB K 1000 OUT T2 OR Y6AND X1 LD M0 K 100 ANI T4ANI T4 ANI T1 LD T0 OUT Y6OUT Y0 OUT Y3 OR Y5 OUT Y7OUT Y1 LD M0 ANI T3 LD Y6LD X2 ANI T2 ANI Y3 OUT T4ANI T0 O

12、UT T1 ANI Y4 K 100OUT M0 K 100 OUT Y5 ENDLD M0 LD T1 LD Y5將上述程序通過編程器輸入PLC 并進行調(diào)試, 按調(diào)試結(jié)果修改并確定最后的程序, 以完成PLC 系統(tǒng)的設(shè)計.第三章 全自動洗衣機PLC控制 3.1 圖控制程序的編制，圖控制程序的編制，并畫出硬件接線圖 1-硬件設(shè)計2.11I/O 端口分配為實現(xiàn)系統(tǒng)的上述控制要, 系統(tǒng)的I/O 端口分配見表1。2-PLC 接線圖系統(tǒng)的PLC 接線圖見圖2。圖4PLC 接線圖圖5 洗滌工序程序輸入元件輸出元件輸入元件輸出元件作用名稱地址作用名稱地址啟動SA1X0正洗控制KM 1Y0高水位SHX1反洗控

13、制KM 2Y1低水位SLX2脫水離合器YC1Y2手動正洗 SB1X3進水電磁閥YV1Y3手動反洗 SB2X4排水電磁閥YV2Y4手動脫水SB3X5報警控制KM 3Y5手動進水SB4X6手動排水 SB5X7手動/自動SA2X103.2 控制要求 明確系統(tǒng)的控制要求及對控制要求的分析理解是PLC系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計的基礎(chǔ). 本例的控制要求可歸納為:(1) 下達(dá)起動指令后, 進水控制器打開進水.(2) 水滿, 進水器開關(guān)關(guān)閉, 停止進水, 洗滌電動機正轉(zhuǎn)起動.(3) 洗滌電動機正轉(zhuǎn)10s 后, 反轉(zhuǎn)運行10s.(4) 洗滌10 次后洗滌電動機停轉(zhuǎn), 排水控制器開關(guān)打開進行排水.(5) 10s 后, 脫

14、水電動機起動進行脫水.(6) 10s 后, 停機.圖6 洗滌電機正反轉(zhuǎn)程序通過對上述控制要求的分析, 本例為一個以條件和時間為主要轉(zhuǎn)換特征的順序控制系統(tǒng).1、 按下啟動按扭及水位選擇開關(guān)， 2、 注水直到高（中、低）水位，關(guān)水 3、 2秒后開始洗滌 4、 洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒 5、 如此循環(huán)5次，總共320秒后開始排水，排空后脫水30秒 6、 開始清洗，重復(fù)（2）（5），清洗兩遍 7、 清洗完成，報警3秒并自動停機 8、 若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數(shù)） 輸入點： 輸出點： 啟動 10001 低水位檢測 10009 啟動洗衣機 00001

15、停止 10002 手動排水 10010 進水閥 00002 高水位 10003 手動脫水 10011 正轉(zhuǎn) 00003 中水位 10004 反轉(zhuǎn) 00004 低水位 10005 排水 00005 排空檢測 10006 脫水 00006 高水位檢測 10007 報警 00007 中水位檢測 10008 2.3點號表 x1 啟動信號 y1 啟動指令 x2 停止信號 y2 進水閥控制 x3 高水位 y3 正轉(zhuǎn)及脫水 x4 中水位 y4 反轉(zhuǎn) x5 低水位 y5 排水 x6 排空檢測 y6 報警 x7 高水位檢測 x10 中水位檢測 x11 低水位檢測 x12 手動排水 x13 手動脫水 第四章 梯形

16、圖 4.1 自動控制過程圖7 報警程序?qū)㈤_關(guān)SA 2 搬至“自動”運行方式, X10 常開閉合、常閉斷開, 程序跳至P0 處, 利用PLC 初始化脈沖M 8002, 使程序進入初始狀態(tài)S0。此時, 按下啟動開關(guān)SA 1, X0 常開閉合, S20 被置位, 而S0 自動復(fù)位,S20 被置位后, M 8 得電吸合, M 8 常開觸點閉合, Y3得電工作。洗衣機開始進水, 當(dāng)進水至高水位時, 高水位開關(guān)SH 接通, X1 閉合, 狀態(tài)S21 被置位, S20 復(fù)位, 停止進水, 此時M 5 得電吸合, 使Y0 作, 洗衣機開始正轉(zhuǎn)洗滌, 30s 后正轉(zhuǎn)洗滌停止, 狀態(tài)S22 置位,而S21 復(fù)位,

17、 暫停5s 后狀態(tài)進入S23, M 6 得電吸合,Y1 工作, 洗衣機開始反轉(zhuǎn)洗滌, 30s 后反轉(zhuǎn)洗滌停止,狀態(tài)S24 置位, S23 復(fù)位, 暫停5s 后計數(shù)器C0 開始計數(shù), 把正洗、反洗各一次計為一次洗滌小循環(huán)過程, 當(dāng)小循環(huán)未達(dá)到5 次時程序狀態(tài)被轉(zhuǎn)移至S21, 繼續(xù)洗滌, 當(dāng)小循環(huán)次數(shù)達(dá)到5 次時, 狀態(tài)轉(zhuǎn)移至S25, M 9得電吸合, Y4 工作, 洗衣機開始排水, 當(dāng)排至低水位時, 低水位開關(guān)SL 接通, X2 閉合, 使?fàn)顟B(tài)S26 置位,M 7 得電吸合, Y2 工作, 洗衣機開始脫水, 但此時Y4繼續(xù)在工作, 排水并沒有停止, 當(dāng)排水20s 后, M 9 復(fù)位, Y4 停止

18、工作, 排水停止, 此時計數(shù)器C1 開始計數(shù)。把洗衣機從進水洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、排水、脫水計為一次大循環(huán)過程, 當(dāng)大循環(huán)次數(shù)未滿3 次時, 程序狀態(tài)被轉(zhuǎn)移至S20, 重新進入洗滌過程的大循環(huán), 當(dāng)大循環(huán)次數(shù)滿3 次時, 狀態(tài)繼續(xù)轉(zhuǎn)移至S27, Y5 得電工作,接通報警器, 15s 后報警器停止, 程序狀態(tài)被轉(zhuǎn)移至初始狀態(tài)S0。圖3PLC 梯形圖4.2梯形圖程序調(diào)試 按下啟動按鈕K4，LED1亮；進水LED2亮，2秒后，轉(zhuǎn)盤順時針旋轉(zhuǎn)動30秒，然后停2秒，轉(zhuǎn)盤逆時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動30秒，停2秒；如此循環(huán)5次后排水，按PB進行排空檢測，LED6亮；脫水30秒，LED7亮。清洗完成后報警3秒自動停機，LED8

19、亮。 分析如下 1、初始脈沖M8002使初始狀態(tài)S0置為1,當(dāng)按驅(qū)動按鈕X0. 先選擇了水位,程序類型后再按X0起動的. 第五章 動洗衣機的原理和構(gòu)造洗衣機的洗滌過程主要是在機械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實現(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。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。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工

20、揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。其次，當(dāng)衣物被放進洗滌液之后，由于慣性作用運動緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對運動，水流與衣物便發(fā)生相對摩擦，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)則地運動并翻滾，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。全自動洗衣機是通過水位開關(guān)與電磁進水閥配合來控制進水、排水以及電機的通斷：從而實現(xiàn)自動控制的。電磁進水閥起著通、斷水源的作用。如圖1，當(dāng)電磁線圈1斷電時，移動鐵芯2在重力和彈簧力的

21、作用下，緊緊頂在橡膠膜片3上，并將膜片的中心小孔4堵塞，這樣閥門關(guān)閉，水流不通。當(dāng)電磁線圈通電后，移動鐵芯在磁力作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小孔流入洗衣桶內(nèi)。由于中心小孔的流通能力大于膜片兩側(cè)小孔5的流通能力，膜片上方壓強迅速減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，水流導(dǎo)通。水位開關(guān)實際上是一個壓力開關(guān)。如圖2，氣室1的入口與洗衣桶中的貯氣室相聯(lián)接。當(dāng)水注入洗衣桶后，貯氣室口很快被封閉，隨水位上升，貯氣室的水位也上升，被封閉的空氣壓強亦增大，水位開關(guān)中的波紋膜片2受壓而脹起，推動頂桿3運動而使觸點4改變，從而實現(xiàn)自動通斷。智能型模糊控制的全自動洗衣

22、機還可以自動判斷水溫、水位、衣質(zhì)衣量、衣物的臟污情況，決定投放適量的洗滌劑和最佳的洗滌程序。當(dāng)洗衣桶內(nèi)衣物的多少和質(zhì)地不同，而注入水使其達(dá)到相同的水位時，其總重量是不同的。利用這一點，通過對洗衣電動機低速轉(zhuǎn)動后的慣性測量，可以判斷衣質(zhì)和衣量。方法是：在洗衣桶內(nèi)注入一定量水后使電機低速運轉(zhuǎn)，平穩(wěn)后快速斷電，洗衣桶在慣性作用下帶動電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動。此時，電機繞組產(chǎn)生反電動勢，對其半波整流并放大整形后獲得一矩形脈沖系列。通過分析脈沖個數(shù)和脈沖寬度。就能得到衣質(zhì)衣量情況。衣物的臟污程度是通過水的透明度來判斷的。在洗衣桶的排水口處加一紅外光電傳感器，使紅外光通過水而進入另一側(cè)的接收管。若水的透明度低，接收管

23、獲得的光能小，說明衣物較臟。脫水時采用壓電傳感器。當(dāng)脫水桶高度旋轉(zhuǎn)時，從脫水桶噴射出來的水作用于壓電傳感器上，根據(jù)這個壓力變化，自動停止脫水運轉(zhuǎn)第六章 結(jié)束語隨著現(xiàn)代社會生活節(jié)奏的不斷加快和人們生活水平的不斷提高,人們對各種方便,快捷的家用電器需求也越來越大,洗衣機作為人們提高生活效率,追求生活資量的基本條件,也愈來愈成為不可缺少的生活用具.在工業(yè)發(fā)達(dá)國家,洗衣機的普及率已達(dá)到相當(dāng)高的程度,但由于現(xiàn)階段國情,洗衣機在我國的普及率程度較底,農(nóng)村更甚.隨著人民生活水平(特別是鄉(xiāng)村生活水平)的不斷提高,社會上對洗衣機的需求量也越來越大,而且隨著人民生活質(zhì)量的不斷提高.人們對洗衣機的功能要求也越來越高,使得洗衣機的更新較快.因此,全自動洗衣機作為人們追求現(xiàn)代生活的一個基本要求第七章 致謝兩年前，我懷著對永城職業(yè)學(xué)院一如往昔的深愛、向往與期待重新踏入校園。兩年后，“文以治國、工以立國、商以富國”的信念，讓我必須滿懷使命、挺起胸膛的說：“我們，以及我們正在把握和即將把握的