基于PLC全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、山東科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）論文題目: 基于 PLC 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)系別：機(jī)電工程系專業(yè)：電氣自動化專業(yè)班級：電氣自動化二班學(xué)生姓名：趙彬?qū)W號：2012309025320123090253指導(dǎo)教師：王欣香100摘要1 引言. 2矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。2 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定 . 3聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。2.1總體控制方案確定 . 3殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。2.1.1控制系統(tǒng)的比較 . 3釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。2.2.2洗衣機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)概述 . 4彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。3 全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu) . 5謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔。3.1 全自動洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造 .

2、5廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。3.2 洗滌脫水系統(tǒng). 7煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。3.3 排水和進(jìn)水系統(tǒng) . 7鵝婭盡損鶴慘歷蘢鴛賴。3.4 電動機(jī)及傳動系統(tǒng). 8籟叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。4 電氣控制系統(tǒng). 9預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。4.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu). 9滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。4.2控制系統(tǒng)原理 . 9鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。4.3檢測電路系統(tǒng) . 10擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。5 主要器件的選擇. 11贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。5.1電動機(jī)的選擇 . 11壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。5.2傳感器的選擇 . 12蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。5.3 可編程控制器外部設(shè)計. 12買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。6件設(shè)計. 14綾鏑鯛駕櫬鶘蹤

3、韋轔糴。6.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計 . 14驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。6.2全自動洗衣機(jī)的控制要求 . 15貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。6.3控制系統(tǒng)順序功能圖 . 16鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。6.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計 . 17構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。6.5 程序語句表 . 19輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。7 結(jié)束語 . 19堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。致謝寸. 19識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。參考文獻(xiàn)- 20凍鈹鋨勞101臘錯癇婦脛糴。摘要可編程控制器（PLC） 是以計算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動化控制裝置，它的功能性強(qiáng)，可靠性高，編程簡單，使用方便,體積小巧，近年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為 當(dāng)代工業(yè)自動化主要

4、支柱之一。恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。在現(xiàn)代的社會，全自動洗衣機(jī)進(jìn)入各個家庭，本文介紹了PLC 用于全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)，其可改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，簡化結(jié)構(gòu)，有利于降低成本和提高可靠性。鯊腎鑰詘漣鉀溈懼統(tǒng)庫。關(guān)鍵詞：全自動洗衣機(jī)；可編程控制器；簡化結(jié)構(gòu)；降低成本；According to the full-automatic washing machine in PLC controls the design of the systems癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。AbstractPLC is takes core to control devised the calculator technique as

5、 the in general useautomation control equip to computer skills. Its function is strong, the reliability is high, the plaitdistanee is simple, the usage is convenient, the physical volume is cleverly made, in theseyears, PLC is the exte nsive applicati on, and drive for con temporary the in dustrial

6、automation mai nly pays one of the pillars .閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。In the modern time, the Full-automatic washer is entering every family. The articleintroduces a new decelerating clutch, which is used in fully-auto washing machine, it canimprove the curre nt tech no logy, simplify structure. It is also helpful

7、 to reduce cost and increases reliability氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。Key words: Fully-auto Washing Machine; Programmable Controller; Simplify Structure; Decline Low Cost;釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。1 1 引言從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項勞動并 不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡 單的體力勞動，留給人的感受常常是辛苦勞累。慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼。1021874 年，“手洗時代”受到了前所未

8、有的挑戰(zhàn)一一美國人比爾布萊克斯發(fā)明了木 制手搖洗衣機(jī)。1880 年，美國又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動力開始取代人力。之后，水力洗衣機(jī)， 內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1911 年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機(jī)， 標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開 端。1922 年，電動洗衣機(jī)迎來一種嶄新的洗衣方式 攪拌式。攪拌式洗衣機(jī)由美國瑪 依塔格公司研制成功。70 年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機(jī)出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。90 年代，由于電動機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)， 誕生了許多新水流洗衣機(jī)。全自動洗衣機(jī)其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個過程不需要人工 操作。

9、這類洗衣機(jī)均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人 們預(yù)先設(shè)計好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完成。所 用的程序控制器可分為電動機(jī)驅(qū)動式和單片機(jī)式。從控制方式的發(fā)展階段上分：諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動禪瀉類。全自動洗衣機(jī)可分為兩大類：第一類電動控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動元件組成。第二類是電腦控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由微型計算機(jī)組成。電動控制全自動洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，其產(chǎn)品類型還屬于傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，是自動控 制的初級階段。隨著計算機(jī)的及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。 因此，電動控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺。嘰覲詿縲鐋

10、囁偽純鉿錈?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它 采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算 術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn) 過程可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與各種控制系統(tǒng)形成一個整體，易于 擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫。2 2 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定2.1 總體控制方案確定1032.1.1 控制系統(tǒng)的比較PLC 系統(tǒng)的特點：1 ）可靠性高，PLC 作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低，抗外

11、部干擾能力強(qiáng)，平均無故障時間長。鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。2 ）使用方便靈活，PLC 采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸 入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而 且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC 的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求， 使 PLC 的使用更加靈活與多變。紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。3 ）編程簡單，PLC 的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設(shè)計 人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適 合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計算機(jī)知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖

12、，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機(jī)控制容易。穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。單片機(jī)系統(tǒng)的特點：1） 要求環(huán)境，單片機(jī)對環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。2） 編程和 PLC 相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機(jī)采用匯編語言或者是C 語言， 這些高 級語言和 PLC 語言相比，難以學(xué)習(xí)。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。3） 功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡單，處理速度快。222 洗衣機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)概述全自動洗衣機(jī)采用 PLC 控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。在 全自動洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌、脫水程序是由單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于 單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序

13、相對復(fù)雜；其次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬 件時.要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)及欠壓保 護(hù)等等 這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費用，在 各種控制系統(tǒng)中廣泛運用的PLC 能克服單片機(jī)的缺點。它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、 檢測電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系 統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。104典型的 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖 1 所示:圖 1 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2.2.3 PLC 的設(shè)計步驟開發(fā)應(yīng)用 PLC 的設(shè)計任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計兩部分。硬件

14、設(shè)計主要包括：1）確定安排 PLC 的輸入、輸出點；2）設(shè)計外圍電路，包括主電路；3）選購 PLC 并進(jìn)行現(xiàn)場安裝接線等內(nèi)容；擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。軟件設(shè)計，大多數(shù)用梯形圖和指令程序，主要包括：1 ）設(shè)計控制流程，根據(jù)工藝要求先畫出工作循環(huán)，如有必要再畫詳細(xì)的狀態(tài)流程圖賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。2）根據(jù)工作循環(huán)圖，畫出虛擬的電路圖-繼電器梯形圖；按梯形圖編寫指令程序表；3 系統(tǒng)調(diào)試：根據(jù)設(shè)計要求，對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，必要時還可對硬件進(jìn)行修改直到滿足要求；在電腦控制的全自動洗衣機(jī)中，又存在著兩種不同的控制方式，即程序控制和模糊 控制。由于控制方式的不同，兩種洗衣機(jī)在結(jié)構(gòu)和原理上都有很大的區(qū)別。程序

15、控制洗 衣機(jī)以洗衣機(jī)生產(chǎn)廠家設(shè)定的數(shù)十種操作程序為基礎(chǔ)，用戶在使用時可根據(jù)洗衣量，布 質(zhì)的輕重以及衣物的臟污程度性質(zhì)等因素，選擇不同的洗衣程序。程序控制全自動洗衣 機(jī)的控制按鈕很多，對程序的選擇需要有一定的洗衣經(jīng)驗。塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。模糊控制洗衣機(jī)以其內(nèi)部設(shè)置的各種傳感器為信息采集源，對傳感器傳回的洗衣 量，衣物布質(zhì)，臟污程度以及臟污性質(zhì)信息進(jìn)行模糊邏輯推理，從而自動設(shè)置相應(yīng)的洗 滌參數(shù)，并對洗衣的全過程進(jìn)行實時的檢測與控制。模糊控制全自動洗衣機(jī)的洗衣按鈕 只有很少幾個。外詢輸人L_ _外A- !105從控制類型上來說，模糊控制屬于智能控制，是自動控制的較高形式， 代表著自動控制的發(fā)展方向

16、。但是，受自動控制水平的限制，目前的模糊控制洗衣機(jī)還 不能實現(xiàn)全功能上的模糊控制，另外由于使用了各種傳感器和模糊邏輯控制器，使模糊 控制洗衣機(jī)的成本遠(yuǎn)高于程序控制洗衣機(jī)。故一般不采用。裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。3 全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1 全自動洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造全自動洗衣機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致可分為 3 中類型，即波輪式，滾筒式和攪拌式。我國的 洗衣機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要有波輪式和滾筒式兩類，產(chǎn)品的類型以波輪式為主，其他類型為輔。首先做一下比較：倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驚。滾筒式洗衣機(jī)具有如下性能：1） 更好的軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后 的衣物柔軟而蓬松。2） 提高溫度來洗滌可

17、充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物的化學(xué)反應(yīng)速度，提高洗衣粉中酶的活性，同時有利于溶解汗?jié)n，血漬，降低灰塵，油污的粘附 作用，從而可在同樣的洗凈比下大幅度降低洗滌過程對機(jī)械力的需求。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。3） 溫度高有利于污物在水中的擴(kuò)散。4） 高溫能有效的殺死一些細(xì)菌。沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機(jī)無論怎樣的水流，要達(dá)到一定的洗凈比，都必須有 足夠的機(jī)械力，而機(jī)械力對衣物是由損傷的，這就決定了波輪式洗衣機(jī)的磨損率大大高 于滾筒式洗衣機(jī)。驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞，增大水流 的沖刷力以用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間

18、的摩擦方式相比，水流沖 刷對衣物的損傷較小?，嶀暈R曖惲錕縞馭篩涼。滾筒式洗衣機(jī)有如下特點：1）磨損低，沒有纏繞，機(jī)械傳動部分簡單可靠，壽命長于波輪式洗衣機(jī)。2）自動化程度高，可以自動投放洗衣粉，漂白粉等，為不同質(zhì)地的棉制品，化纖 制品，羊毛制品設(shè)計了不同的洗滌程序和洗滌溫度，使洗滌更為科學(xué)。設(shè)有防皺浸泡功 能，可將洗好的衣物浸泡在清水里，到晾曬前再甩干，避免衣物甩干后不能及時取出晾 曬而起皺。鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。1061） 省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機(jī)不需要水位高過衣物，從而可節(jié)約用水，并可 減少洗衣粉的投放量。2） 高溫洗滌有一定的滅菌作用。3 3）洗滌過程噪聲小，滾筒式洗衣機(jī)屬封閉式洗滌

19、，可以有效屏蔽內(nèi)桶轉(zhuǎn)動聲和水 流聲；而波輪式洗滌的水流聲，脫水內(nèi)桶轉(zhuǎn)動聲是不可避免的且剎車裝置和電磁閥動作 聲音也很大。櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。由于滾筒式洗衣機(jī)的價格大大高于波輪式洗衣機(jī)，所以波輪式洗衣機(jī)仍然受到普遍 歡迎。波輪式洗衣機(jī)的特點：1 1）水流方面?，F(xiàn)在波輪式全自動洗衣機(jī)出現(xiàn)了一種新水流的形式。如 LG 的拳擊棒,松下的雙瀑布，榮事達(dá)的網(wǎng)絡(luò)水流等都采用了這種水流。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。2 2）程序控制器。新推出的波輪式全自動洗衣機(jī)均采用單片機(jī)程序控制器，原來的 機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型號的波輪式全自動洗衣機(jī)的控 制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣機(jī)中，單片機(jī)

20、通過采集水位傳感器，布量傳感器, 光傳感器的信號以及電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地，多少，贓物程度，從而自動調(diào) 整對衣物進(jìn)行合理的洗滌。峴揚爛滾澗輻灄興渙藺。3） 不銹鋼內(nèi)桶。波輪式洗衣機(jī)采用了不銹鋼內(nèi)桶，減小衣物和內(nèi)桶壁摩擦力，從 而減輕衣物的磨損。4 4）同心洗。同心洗是直接把電動機(jī)軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅(qū)動。使洗滌 和脫水時洗衣桶振動減小，噪聲降低。詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。5 5）變頻波輪式洗衣機(jī)可以對不同質(zhì)地的衣物自動選擇不同的電動機(jī)轉(zhuǎn)速，從而給 不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南礈鞆?qiáng)度，在保證洗得干凈的同時，也最大限度地降低衣物的 磨損。同時還可以在脫水甩干時，由慢到快地啟動，使衣物在桶內(nèi)

21、分布均勻，脫水效果107好，同時由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周， 洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小振動, 降低噪聲，但是價格較貴。則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。波輪式全自動洗衣機(jī)通常都采用將洗滌（脫水）桶套裝在盛水桶內(nèi)的同軸套桶式結(jié) 構(gòu)，雖然它們各自牌號和型號都不同，但其結(jié)構(gòu)都是由洗滌，脫水系統(tǒng)，進(jìn)，排水系統(tǒng), 電動機(jī)和傳動系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)以及支撐機(jī)構(gòu) 5 大部分組成的。支撐機(jī)構(gòu)主要有箱體， 吊桿及控制臺組成，它除了安裝和連接洗衣機(jī)的各種零件外，還具有減振及防護(hù)，裝飾 的作用。如圖所示：全自動套筒洗衣機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。3.2 洗滌脫水系統(tǒng)它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱

22、為外桶，主要用來盛放洗滌液。 盛水桶固定在鋼制底板上，通過 4 根吊桿懸掛在洗衣機(jī)箱體上。電動機(jī)，離合器，排水 閥等部件都裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶，也稱為內(nèi)桶，它的主要功 能是用來盛放衣物，在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時便成為離 心式的脫水桶。波輪是全自動洗衣機(jī)中對衣物產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。按波輪的形狀 來分，基本上有小波輪（直徑在 160mn 左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在 300mm 左 右）新水流兩類。鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。3.3 排水和進(jìn)水系統(tǒng)妥全開塑朮接頭J1盛水桶壓力軟管洗水摘吊肝排水電磁閥嚴(yán)108波輪式全自動洗衣機(jī)的進(jìn)排水系統(tǒng)都采用了電

23、磁閥控制。為了對桶內(nèi)的水位進(jìn)行檢109測和控制，洗衣機(jī)上都安裝有水位控制器（水位開關(guān)）。波輪式全自動套桶洗衣機(jī)使用 最多的水位開關(guān)是空氣壓力式開關(guān)，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點開關(guān)3部分組成，用來監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進(jìn)水和排水電磁閥，進(jìn)水電磁閥是洗衣 機(jī)上的自動進(jìn)水開關(guān)，它受水位開關(guān)動斷觸點的控制。而排水電磁閥是全自動洗衣機(jī)上 的自動排水裝置，同時還起改變離合器工作狀態(tài)。進(jìn)水、排水電磁閥是采用電流流過線 圈形成磁場的原理，洗衣機(jī)電磁閥在進(jìn)，排水時使用，220V 交流電壓與電磁閥線圈接通， 形成磁場，電磁線圈吸合。自動打開香蕉閥門，洗衣機(jī)里的水就順著管道流出去了。斷 電后，電磁

24、閥線圈失去電流，磁場消失，電磁鐵松開，橡膠閥門自動關(guān)閉，洗衣機(jī)里的 水就流不出去了。稟虛嬪賑維嚌妝擴(kuò)踴糶。3.4 電動機(jī)及傳動系統(tǒng)波輪式全自動套桶洗衣機(jī)的電動機(jī)及傳動系統(tǒng)主要由電動機(jī)和離合器組成，離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機(jī)上， 這種洗衣機(jī)在洗滌或者漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時離心桶的轉(zhuǎn)速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機(jī)普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時 離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動機(jī)同時作為洗滌和脫水時的動力源，普遍采用主，副繞組完全 對稱的電容式電動機(jī)。由于一般全自動套桶洗衣機(jī)的額定洗滌容量較大，因此電動機(jī)的 功率較大。

25、采用減速離合器的全自動套桶洗衣機(jī)傳動系統(tǒng)的原理如圖所示：陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。1/.A圖 3 采用減速離合器的全自動套桶洗衣機(jī)傳動系統(tǒng)的原理圖電動機(jī)減輪1010電動機(jī)與固定在離合器下端的大傳動帶盤之間用V 帶傳動。經(jīng)第一級減速后大傳動帶盤得到 150r/mi n 的轉(zhuǎn)速。當(dāng)洗衣機(jī)處于洗滌或漂洗狀態(tài)時，再經(jīng)離合器內(nèi)部的行星 齒輪減速后，使波輪得到 175r/min 低轉(zhuǎn)速。此時，洗滌（脫水）桶不動。當(dāng)洗衣機(jī)處 于脫水狀態(tài)時，離合器輸出的是未經(jīng)減速的850r/mi n 的高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動脫水桶和波輪作同步高速運轉(zhuǎn)。對于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機(jī)來說，有區(qū)別的僅僅是離合器 內(nèi)部沒有行星齒輪減速機(jī)構(gòu)

26、，因此在洗滌或漂洗時其波輪的轉(zhuǎn)速與脫水時的轉(zhuǎn)速時相同 的勺。溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。4 電氣控制系統(tǒng) 4.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)波輪式全自動洗衣機(jī)的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機(jī)型號的不同而不盡相同，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動機(jī)，進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥，水位開關(guān)，安全開關(guān)及 各種功能選擇開關(guān)等組成的，控制的基本原理也都一樣。全自動洗衣機(jī)能實現(xiàn)洗衣的自 動化，整個洗衣過程都是在程序控制器的“指揮”下進(jìn)行的。如把離合器比作全自動套 桶洗衣機(jī)的心臟，則程序控制器就是全自動洗衣機(jī)的“大腦”。如圖所示以程序控制器為核心的波輪式全自動套桶洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團(tuán)藺。水位開蕪水位開關(guān)圖

27、4 波輪式全自動套桶洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理方框圖4.2 控制系統(tǒng)原理程序控制器中存儲著多種程序，一旦通過選擇開關(guān)選好某種程序后，程序控制器便 按這種程序自動實施對電動機(jī)，進(jìn)水和排水電磁閥的控制。安全開關(guān)又稱為蓋開關(guān)，在 洗衣機(jī)運行過程中起安全保護(hù)作用，它的功能為：在洗衣機(jī)工作時誤開蓋，安全開關(guān)便 會切斷電動機(jī)電源，自動中斷程序；在脫水過程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度 振動時，安全開關(guān)自動中斷脫水過程，啟動蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同，波 輪式全自動套桶洗衣機(jī)的電氣控制電路可分為電動機(jī)驅(qū)動式程序控制器和單片機(jī)式程 序控制器電路。電動機(jī)驅(qū)動式詵搽開羌排水電鍛閥排水閩安全開先電功機(jī) -

28、脫水簡專合器1011程序控制器又稱為機(jī)械式程序控制器，它具有程序組合量 大，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點，單片機(jī)程序控制器具 有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，功能齊全，運行可靠等優(yōu)點。目前，機(jī)械式程序控制器基本上 已被淘汰。用 PLC（單片機(jī)）控制的全自動洗衣機(jī)各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示:懨俠劑鈍觸樂鷴燼觶騮。圖 5 全自動洗衣機(jī)各種動作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖PLC 在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)的 PLC 的輸入信號控制開關(guān)，進(jìn)水閥，排 水閥和電動機(jī)是洗衣機(jī)各種動作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由 PLC 給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心 PLC 給定信號

29、來決定，而電動機(jī)的正反 轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。謾飽兗爭詣繚鮐癩別濾。4.3 檢測電路系統(tǒng)檢測電路主要由各類傳感器組成。在洗衣過程中起決定作用的物理量有衣量、 衣質(zhì)、 水位、水溫和渾濁度等，這些物理量都需要有適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽慝@取信息，并轉(zhuǎn)換成 PLC 能 接收的電信號。咼鉉們歟謙鴣餃競蕩賺。1） 水位傳感器水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時間等參數(shù)。2） 渾濁度傳感器人工洗衣時可以隨時用眼睛檢查衣物是否洗凈，但在洗滌桶內(nèi)的衣物不斷地進(jìn)行翻滾運行，無法直接撿測衣物的洗凈程度。全自動洗衣機(jī)通過采用光傳感器檢測洗滌液的 透光率，從而間接撿測了洗凈程度。在洗衣機(jī)排水管兩側(cè)

30、分別安裝紅外發(fā)光管和光電接 收管。洗滌前，排水管中充滿清水，光電接收管受光導(dǎo)通，以此時光敏三極管輸出電壓 為設(shè)定值。洗滌開始后，衣物上的污垢不斷地擴(kuò)散到洗滌液中，洗滌液逐漸變渾濁，致使透光率降低相應(yīng)地，光敏三極管的輸出電壓也隨之下降。經(jīng)過一段時間后，該輸 出電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過程結(jié)束，然岳進(jìn)漂洗階段。瑩諧齷蘄賞組靄縐嚴(yán)減。3） 衣質(zhì)傳感器1012衣質(zhì)傳感器又叫布質(zhì)傳感器，它是為檢測衣物的質(zhì)地而設(shè)置的。根據(jù)衣物纖維中棉纖維、化學(xué)纖維所占比例的大小，衣物的布質(zhì)分為“柔軟棉”、“較硬棉”、“棉與化 纖”以及“化纖”四個擋 。麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。4）衣量傳感器衣量傳感器又稱衣物負(fù)載傳感器，它是用來

31、檢測洗衣時衣物量多少的。當(dāng)洗滌桶內(nèi) 注入一定量的清水后將衣物放入桶內(nèi)，這時讓驅(qū)動電機(jī)以斷續(xù)通電運轉(zhuǎn)的方式工作一分 鐘左右。利用電機(jī)繞組上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，經(jīng)光電隔離及比較整型，產(chǎn)生脈沖信號。 這種矩形脈沖數(shù)目與電機(jī)慣性轉(zhuǎn)過的角度成比例。若衣物多，則電機(jī)受到的阻力大，電 機(jī)慣性轉(zhuǎn)過的角度就小，相應(yīng)地，傳感器產(chǎn)生的脈沖就少，這樣就間接地“測量出了衣物量的多少。下一步需要做的就是，根據(jù)衣物量來設(shè)定水位。納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。衣質(zhì)傳感器和衣量傳感器是同一個裝置，只是檢測的方法不同。在進(jìn)行衣質(zhì)檢測時。 首先使洗滌桶內(nèi)的水位比設(shè)定水位低一個擋級，然后仍按照測衣物量的方法讓驅(qū)動電機(jī)以通斷電的方式工作一段時間

32、。檢測每次斷電期間衣量傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)并求其平均 值。用測衣量時得到的脈沖數(shù)減去測衣質(zhì)時得到的脈沖數(shù)，二者之差即可以判別衣質(zhì)。 若桶內(nèi)的衣物棉纖維所占比例大，脈沖數(shù)差就大，若化學(xué)纖維所占比例大脈沖數(shù)差就小。風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。5）水溫傳感器適當(dāng)?shù)南匆聹囟扔欣谖酃傅淖兓??？梢蕴岣呦礈煨Ч?。水溫傳感器裝在洗滌桶的 下部。以熱敏電阻為檢測元件。測定打開洗衣機(jī)開關(guān)時的溫度為環(huán)境溫度，注水結(jié)束時 的溫度為水溫，將所測溫度信號輸給 PLC。滅曖駭諗鋅獵輛覯餿藹。5 主要器件的選擇5.1 電動機(jī)的選擇由于家庭提供的電源限制故選單相電容運轉(zhuǎn)式異步電動機(jī)。以 3.6 公斤全自動洗衣機(jī)為例，由于全自動洗衣機(jī)

33、的脫水桶直徑較大，這一偏心不能不考慮，所以計算時應(yīng)以 洗滌物可能產(chǎn)生前最大偏心為計算依據(jù)。脫水時電機(jī)功率比洗滌時要大，在確定電機(jī)功 率時應(yīng)以脫水時消耗的功率為依據(jù)， 也就是說脫水時電機(jī)功率就是該洗衣機(jī)所確定的電 機(jī)額定功率。由于在計算時一些因素如電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量等沒考慮，造成一些偏差， 所以 3.6 公斤全自動洗衣機(jī)電機(jī)額定功率選為180 瓦。符合全自動洗衣機(jī)的功率范圍120W 250W鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。故選擇 YY104-180 型號單相電容運轉(zhuǎn)式電動機(jī)，功率 180 瓦,額定電壓 220V,轉(zhuǎn)速1350r/min，電流 1.7A。攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。10135.2 傳感器的選擇5.

34、2.1 水溫傳感器的選擇水溫檢測可用熱敏電阻或 MTS102 半導(dǎo)體溫度檢測器。洗衣機(jī)水溫一般為4C40C,在該溫度范圍內(nèi) MTS10 線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。5.2.2 水位傳感器的選擇對于 PLC 空制的洗衣機(jī)，要求水位的檢測必須是連續(xù)的，諧振式水位傳感器是利用電 磁諧振電路 LC 作為傳感器的敏感元件，將被測物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)?LC 參數(shù)的變化，最終 以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是將水位的高低通過導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個測試內(nèi)腔氣體變化的 壓力，驅(qū)動內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動，帶動隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動，從而線圈電 感發(fā)生變化。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。

35、故常采用諧振式水位傳感器。夾覡閭輇駁檔驀遷錟減。5.2.3 渾濁度傳感器的選擇渾濁度傳感器主要采用紅外光電傳感器。由紅外發(fā)射管發(fā)出一定強(qiáng)度的紅外光，紅外接收管在溶液的另一側(cè)接收紅外線。 紅外線在溶液中透光性的大小就決定接收方產(chǎn)生 光電電流的大小，光電流經(jīng)整形放大和數(shù)據(jù)處理后，就可以判斷出水的渾濁程度。視絀鏝鴯 鱭鐘腦鈞欖栃。5.2.4 衣質(zhì)傳感器的選擇衣質(zhì)的檢測一般在洗滌之前，且主要用來測定所洗衣物屬于棉類還是化纖類。在一 定水位的前提下不同的衣物成分不同，其布阻抗就不同。為了測出衣質(zhì)，先加入一定的水 并讓電機(jī)轉(zhuǎn)動，突然切斷電源，由于慣性作用電機(jī)會維持短時間旋轉(zhuǎn)。 此時電機(jī)處于發(fā)電 機(jī)狀態(tài),會

36、產(chǎn)生一定感應(yīng)電勢并逐漸衰減到零。由于衰減速率與布阻抗有一定的線性關(guān) 系,通過對定子繞組兩端電熱進(jìn)行整流和檢測，經(jīng)光電隔離后形成脈沖，脈沖信號多，則 布阻抗小,反之亦然。經(jīng)過幾次測量就可以判斷出布阻抗，通過推理得出衣質(zhì)。故選擇電 阻傳感器。偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。5.3 可編程控制器外部設(shè)計5.3.1 可編程控制器的選擇根據(jù)輸入信號及輸出信號的數(shù)量，經(jīng)過初略計算，輸人點數(shù)為 6 點，輸出點數(shù)為 6 點；輸人、輸出信號都是數(shù)字量。增加 20%備用量，以便隨時增加控制功能：緦徑銚膾齲轎 級鏜撟廟。輸入點數(shù)為：6X(1+20%)=7.21014輸出點數(shù)為：6X(1+20%)=7.2根據(jù) I/O 點數(shù)，可

37、選松下 FP0-C16 型可編程控制器，其輸入點 8 點，輸出點 8 點, 擴(kuò)展模塊可用點數(shù)為 16 點。騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。5.3.2 可編程控制器 I/O 口分配輸入啟動高水位 傳感器低水位傳感器渾濁度傳感器衣質(zhì)傳感 器停止PLC 俞入X0X1X2X3X4X5輸出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC 俞出報警 器 進(jìn)水控 制閥正轉(zhuǎn) 高速 洗滌正轉(zhuǎn) 低速 洗滌反轉(zhuǎn)咼 速洗滌反轉(zhuǎn)低速 洗滌排水控制 閥脫水圖 6 可編程控制器 I/O 口分配表533 夕卜圍接線圖24V24V 漏SMSMm劉黃嫌1015T1W勒J(rèn)EJE 隸塑反輛遽耕恥 K K珠權(quán) 副僦圖 7 可編程控制器外圍接線圖洗衣機(jī)要實

38、現(xiàn)衣服的洗滌，漂洗和脫水，就要通過上述動作來實現(xiàn)，而這些動作可 以通過 PLC 控制來實現(xiàn)。同時加上開關(guān)和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報警器和欠電壓檢 測保護(hù)電路等，就可以形成完整的 PLC 控制系統(tǒng)。通過軟件編程達(dá)到對整個洗衣過程進(jìn) 行檢測控制和用戶交互。癘騏鏨農(nóng)剎貯獄顥幗騮。此外， 在少數(shù)全自動洗衣機(jī)上， 以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動電路的電源開關(guān)，由 PLC空制繼電器觸點開關(guān)的通斷，實現(xiàn)洗衣機(jī)的程序運轉(zhuǎn)。鏃鋝過潤啟婭澗駱讕濾。6 軟件設(shè)計6.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計全自動洗衣機(jī)工作原理： 全自動洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中 心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫

39、水（甩水）用。內(nèi)桶的四周有很多 小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來 執(zhí)行。進(jìn)水時，通過電動控制系統(tǒng)，使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時, 通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)驅(qū) 動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上， 由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報警。排水 按鈕1016用來實現(xiàn)手動排水。榿貳軻謄壟該檻鯔塏賽。6.2 全自動洗衣機(jī)的控制要求1）PLC 投入運

40、行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動；2）啟動時開始進(jìn)水；3）水滿（上限位）時停止進(jìn)水并開始洗滌正轉(zhuǎn)；4）正轉(zhuǎn) 30s 后暫停；5）暫停 2s 后開始洗滌反轉(zhuǎn)；6）反轉(zhuǎn) 30s 后暫停；7）暫停 2s 后，若正、反轉(zhuǎn)未滿 5 次時，返回從正洗開始的動作；8）暫停 5s 后，若正、反洗滌滿 5 次時則開始排水；9）水位下降到低水位時開始脫水井繼續(xù)排水；10）脫水 30s 即完成一次從進(jìn)水到排水的大循環(huán)過程；11）若完成 2 次大循環(huán)，洗完報警 3s 后自動停機(jī)；12）可以按“停止”按鈕實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報警；13）可以按“排水”按鈕實現(xiàn)手動排水；10176.3 控制系統(tǒng)順序功能圖r運嚴(yán)圖

41、9 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)順序功能圖PLC 投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動。按下啟動按鈕時開始進(jìn)水，水滿 （即水位到達(dá)高水位）時停止進(jìn)水，2s 后開始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌 30s 后暫停，暫停 2s 后 開始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌 30s 后暫停，暫停 2s 后，若正、反洗滌未滿 5 次，則返回從 正轉(zhuǎn)洗滌開始的動作；若正、反洗滌滿 5 次時，則開始排水。排水水位若下降到低水位 時，開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 30s 即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。若未完 成 2 次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了 2 次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報警。報警 3s 結(jié)束全部過程，自動

42、停機(jī)。若按下停止按鈕，可以手動排 水和手動脫水。邁蔦賺陘賓唄擷鷦訟湊。si進(jìn)水10186.4 控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計a1斗25X0II-RLORLOII-T.0鼻菲X3卄菲plrprrtn THX5C101YOY4T6M- W- M- M-W-X5T-LX5 T-LY3世X5 T3H H-M M- -RIO C1Q0R10- TMXO.KEO Y24F4F64F4FTMX1X3O0H1TMX2X201Y3II-Y74FrMX.KSOOl1019圖 10 PLC 控制系統(tǒng)的梯形圖按下啟動按鈕 S1, X0 動合觸點閉合，內(nèi)部輔助繼電器 R10 得電為“ 1”，同時 R1C 動合觸點閉合自鎖；R10

43、 動合觸點閉合使輸出繼電器丫1 得電為“ 1”，進(jìn)水閥打開，開始 注水。到高水位檢測傳感器，K1 閉合，使其動斷觸點 X1 斷開，進(jìn)水閥關(guān)閉；同時 X1 動 合觸點閉合，計時器 T0 開始通電計時，2s 后 TO 動合觸點閉合，輸出繼電器丫2 得電為 “ 1”，洗衣機(jī)開始正轉(zhuǎn)洗滌；同時計時器 T1 得電，30s 后 T1 動斷觸點斷開，丫2 斷電， 正轉(zhuǎn)洗滌停止。同時 T1 動合觸點閉合，計時器 T2 得電，2s 后 T2 動合觸點閉合，輸出繼 電器丫3 得電為“T，洗衣機(jī)開始反轉(zhuǎn)洗滌，同時計時器 T3 得電，30s 后 T3 動合觸點閉合， T4 得電，2s 后T4 動合觸點閉合，計數(shù)器 C

44、T1OO 計數(shù) 1 次；T4 動斷觸點斷開，計時器 TO、T1、T2、T3、T4 失電復(fù)位，T4 失電后其動斷觸點恢復(fù)閉合，T0 得電，2s 后，丫2 得 電，開始正轉(zhuǎn)洗滌，如此循環(huán) 5 次， 計數(shù)器 CT10C 計數(shù) 5 次后， C100 動合觸點閉合， 輸出 繼電器丫4 得電為“1”，排水閥打開排水，待排水至低水位檢測開關(guān) K2 時，輸入繼電器 X2 動斷觸點斷開，丫4 失電為“0”，停止排水，同時 X2 動合觸點閉合，輸出繼電器丫5 得 電為“ 1”，脫水電機(jī)運轉(zhuǎn)，開始脫水，同時計時器 T5 得電，30s 后 T5 動斷觸點斷開， Y5 失電為“0”，脫水停止；同時 T5 動合觸點閉合，

45、計數(shù)器 CT10 針數(shù) 1 次。同時 T5 動 合觸點閉合，使高水位進(jìn)水閥打開注水，開始第 2 次大循環(huán)，第 2 次大循環(huán)結(jié)束后，計 數(shù)器 CT101 動合觸點閉合，輸出繼電器6774908691jY4 11Y4xLipxaIH- Hh-曙C1O1ifwInX5TMX4.K20 hCHOOK5Y54F(TNX5X300ICT1O1K2YU卜YO4YOT 厚TMX&K3QED1020丫0 得電為“ 1”，報警器報警，同時計時器 T6 得 電，3s 后 T6 動斷觸點斷開，丫0 失電為“ 0”，報警停止，自動洗衣過程完成。其中 S2 為手動排水按鈕，S3 為手動脫水按鈕，S4為手動停止按鈕

46、。嶁硤貪塒廩袞憫倉華糲。6.5 程序語句表0STXO25STTO52TMXJ1ORRIO26ORY2K20 80 STT52OKT527AtlX?舗sr忖和 3X?AMXJ2?ANIT15CrAMIXJSTTV4ANtCI0129Ol257SJLY483 CtLOi5ANFvo鈾STTOJHCT100K26AMY+?lAN1X,K5阻ClPt7ANITA壯TMX1A)STcionA7tRYQKOTRIOtilOR4KK AN!X59STR1035STT163ORX389 ANIT6LD ORVI話MlX564rANiX590 OTY011AN JXS37TMX265ANIX291 STVO12AMIXLK2066OTY497 ORT613OTYl40STT2fi7STX293 ANIX314STXI-iORY3OKY594 TMX615ORTO42AN1X3ORXIK3016ANfX513 JANT370LNJY1ED1?AN1T444CrT571AN1XJiniANRIO45SIT272ANIT3ANl匸IW4白AN1X573OT520ANtV+471 MX174SI 14