基于PLC的洗衣機

1、（論文）任務書（指導教師填）題目名稱 變速箱蓋機械加工工藝設計及其數(shù)控加工編程學生姓名張 鵬所學專業(yè)機械制造及其自動化班級機制0801指導教師姓名李 斌所學專業(yè)職稱一、設計（論文）主要內(nèi)容及進度本次設計主要研究的零件是變速箱蓋，研究其加工工藝的可行性、合理性、先進性將直接影響零件的質(zhì)量、生產(chǎn)成本、使用性能和壽命。因此，本次設計主要分為： 1.根據(jù)設計零件的質(zhì)量要求和技術要求設計了零件的加工工藝規(guī)程，選擇了合理的定位基準，并填寫了工序卡片上的相關內(nèi)容。2.設計一道工序的夾具圖，并繪制夾具主要零件圖和裝配圖。3.在Cimatron軟件對工件進行了數(shù)控模擬加工，并且進行了仿真校驗。最后還對零件的數(shù)控

2、加工進行后置處理，生成了零件加工的G代碼論文進度。 1、 在2010年3月1日之前確定畢業(yè)設計并做好開題報告（必須有指導老師簽署意見）； 2、 在2010年3月20日之前把畢業(yè)設計的全部材料（包括開題報告、畢業(yè)設計正文、外文翻譯資料）交指導老師審閱； 3、 在2010年4月20日之前將畢業(yè)設計打印稿叫評閱老師評審； 4、 2010年4月28日由評閱老師評閱論文，并開始組織答辯。主要技術指標(或研究目標) 本設計是對變速箱蓋進行機械加工工藝設計和數(shù)控加工編程，首先是設計好加工工藝規(guī)程，選擇好刀具、主軸轉(zhuǎn)速和實際切削速度等各種因素，然后根據(jù)已經(jīng)選擇的刀具、主軸轉(zhuǎn)速和實際切削速度等在Cimatron

3、軟件中設置相應的參數(shù)進行模擬加工。三、進度計劃 第一周：做調(diào)查分析確定畢業(yè)設計（論文）的題目； 第二周：整理開題報告并交至指導老師審閱； 第三周：開始查閱相關資料進行相關內(nèi)容的分析； 第六周：電子稿的初步整理； 第九周：修改內(nèi)容； 第十二周：對電子稿中的一些問題進一步設計校正并對其進行排版； 第十四周：畢業(yè)論文電子稿上交；四、重要參考文獻1 華楚生.機械制造技術基礎.重慶大學出版社，2003.2 數(shù)控技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.中國金屬加工網(wǎng)3 段明揚，華楚生現(xiàn)代制造工藝設計方法廣西：廣西大學講義，20044 段明揚，華楚生現(xiàn)代機械制造工藝實訓教程廣西：廣西大學講義,20045 趙家齊機械制造工藝學

4、課程設計指導書機械工業(yè)出版社，2002教研室主任簽字： 2011年3月1日畢業(yè)設計（論文）開題報告（學生填）題目名稱： 基于PLC技術的全自動洗衣機學生姓名盛廷蓬專業(yè)機電一體化工程班級機點0932一、選題的依據(jù)和意義洗衣機自從問世發(fā)展到今天已經(jīng)成為日常生活的必備家用電器，近年來隨著計算機技術的發(fā)展、編程技術的應用，由PLC控制的各種產(chǎn)品越來越多的出現(xiàn)在人們的身邊。傳統(tǒng)的老式洗衣機已經(jīng)不能滿足人們的需要，追求高可靠性，全自動、小體積、用水量小、低噪音、洗滌時間短的新型洗衣機成為大多數(shù)人的選擇。PLC具有可靠性高、抗干擾能力強、適應性強、維護方便的優(yōu)點。很適合用與洗衣機的程序控制。本設計主要探索P

5、LC技術在洗衣機程序控制過程中的應用，通過對洗衣機程序的設計、上機調(diào)試、模擬運行等實踐來證明PLC技術在洗衣機程序控制運行中的可行性。二、國內(nèi)外研究綜述 從洗衣機的發(fā)展史來看，臺前裝式洗衣機是自動化洗衣機的雛形，它使洗滌，漂洗、漂洗在同一個滾筒內(nèi)完成。第一臺自動洗衣機在1937年問世，這種“前置”式洗衣機在洗衣機的發(fā)展史上具有重要的意義。70年代，日本開發(fā)出微處理器控制的全自動洗衣機，開創(chuàng)了洗衣機發(fā)展的新局面。現(xiàn)在洗衣機主要可分為滾筒式、波輪式、攪拌式三種，伴隨著電機驅(qū)動技術的發(fā)展，又出現(xiàn)了沒有齒輪傳動和變速機構的有點急直接驅(qū)動的洗衣機。如今，西門子、小天鵝、松下、海爾等國內(nèi)外著名的洗衣機制造

6、商都致力與下一代洗衣機的研究。而由PLC控制程序的全自動洗衣機必將成為新型洗衣機的一個發(fā)展方向。三、設計（或研究）的內(nèi)容本次設計主要研究洗衣機加裝由PLC控制的程序控制系統(tǒng)，研究由PLC控制得可行性、合理性、先進性以及改裝后給洗衣機帶來的控制運行的改變，以及使用壽命、安全性、可靠性等方面的影響。因此，本次設計主要分為： 1.對洗衣機總體方面的改進。2.對洗衣機電氣方面的的設計、對主電路的設計構建。3.對由PLC控制下的程序語句的設計。四、畢業(yè)設計（論文）所用的方法 我們設計本論文的方法是：有表及里，有整體到部分，也就是我們先確定要目標，為實現(xiàn)這一目標我們需要做那些任務。這樣思路清晰，明確。本論

7、文是設計由PLC控制下的編程來實現(xiàn)對對洗衣機的控制。首先我確定這種設計的優(yōu)點，根據(jù)這些優(yōu)點，再結合我們的現(xiàn)實條件，來改進和完善現(xiàn)有條件，以達到提高洗衣機的自動化、降低勞動強度、降低耗水量、提高洗衣機的總體性能的目的。五、主要參考文獻與資料獲得情況1 艾興切削用量簡明手冊北京：機械工業(yè)出版社，20002 上海市金屬切削技術協(xié)會金屬切削手冊上海：上?？茖W技術出版社，19843 楊黎明機床夾具設計手冊北京：國防工業(yè)出版社，1996.54 蔡建國機床夾具設計原理西安：陜西科學技術出版社，19875 唐增寶,何永然,劉安俊.機械設計課程設計.華中科技大學出版社,19986 董玉紅.數(shù)控技術.高等教育出版

8、社,20057 高德文.數(shù)控加工中心.化學工業(yè)出版社,2003六、指導教師審批意見 2011年3月1日目錄1 引言52 全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制方案確定62.1 總體控制方案確定63 全自動洗衣機的基本結構83.1 洗滌脫水系統(tǒng)83.2 排水和進水系統(tǒng)83.3 電動機及傳動系統(tǒng)94 電氣控制系統(tǒng)94.1 控制系統(tǒng)結構94.2 控制系統(tǒng)原理94.3 檢測電路系統(tǒng)105 主要器件的選擇115.1 電動機的選擇115.2 傳感器的選擇115.3 可編程控制器外部設計126 軟件設計146.1 系統(tǒng)的順序功能圖設計146.2 全自動洗衣機的控制要求146.3 控制系統(tǒng)順序功能圖156.4 控制系統(tǒng)

9、的梯形圖設計166.5 程序語句表18設計體會 187 結束語18致謝19參考文獻20引言隨著科學技術的和生活水平的提高，科學技術的廣泛應用與人們的日常生活當中洗衣服作為一項難于逃避的家務勞動，在洗衣機出現(xiàn)以前，這項勞動充滿了艱辛和勞累，每個步驟和過程都是簡單的重復，留給人的感受常常是辛苦勞累。而如今，隨著時代的發(fā)展，洗衣機的發(fā)展也經(jīng)歷了巨大的變化。無論那種洗衣機，其原理都是通過電動機驅(qū)動波輪轉(zhuǎn)動從而產(chǎn)生水流，再有水流幾輪波、滾筒產(chǎn)生力來洗滌衣物。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機出現(xiàn)引領新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動機調(diào)速技術的提高，洗衣機實現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，

10、誕生了許多新水流洗衣機。全自動洗衣機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，大大的降低了勞動強度。這類洗衣機均采用套筒式結構，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預先設計好的程序不斷發(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驅(qū)動式和單片機式。這種新型的洗衣機必將在與舊型洗衣機的競爭中表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，從而無可爭議的成為受歡迎的產(chǎn)品。全自動洗衣機可分為兩種：第一種-電動控制洗衣機，它的程序控制器由電動元件組成。電動控制全自動洗衣機是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，其產(chǎn)品類型屬于傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品，是自動控制的初級階段。隨著計算機技

11、術、控制技術、通信技術繼電氣控制技術、微電子技術的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。因此，電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺第二種-電腦控制洗衣機，它的控制系統(tǒng)是有微型計算機所控制?？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)境下應用而設計。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, 控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程. 可編程序控制器及其有關設備, 都應按易于與各種控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設計。在電腦控制的全自動洗衣機中，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

12、控制方式的不同，兩種洗衣機在結構和原理上都有很大的區(qū)別。程序控制洗衣機以洗衣機生產(chǎn)廠家設定的數(shù)十種操作程序為基礎，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的控制按鈕很多，對程序的選擇需要有一定的洗衣經(jīng)驗。模糊控制洗衣機以其內(nèi)部設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)信息進行模糊邏輯推理，從而自動設置相應的洗滌參數(shù)，并對洗衣的全過程進行實時的檢測與控制。模糊控制全自動洗衣機的洗衣按鈕只有很少幾個。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。但是，

13、受自動控制水平的限制，目前的模糊控制洗衣機還不能實現(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，使模糊控制洗衣機的成本遠高于程序控制洗衣機。故一般不采用。2 全自動洗衣機的基本結構2.1 全自動洗衣機的基本工作原理自從全自動洗衣機誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進。設計方法也開始多種多樣，從而使全自動洗衣機顯得更加智能化。可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電、接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進行程序設計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活,而且結構簡單，抗干擾能力強。三菱系列可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴

14、展設備，其中的模擬輸入設備和通信設備更是符合全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求與特點。本設計選擇三菱為核心部件，實現(xiàn)了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的自動化。開機進水洗衣排水脫水結束全自洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一心安放的，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作為脫水用。內(nèi)桶的周圍有許多小孔，使內(nèi)桶和外桶的水流相通，洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時通過控制系統(tǒng)將進水電磁閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過控制系統(tǒng)將排水電磁閥打開，將水由外桶排到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，控制系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩

15、干。高、中、低水位控制開關分別用來檢測高、中、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作，停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。普通洗衣機的工作流程示意圖如圖1.1所示：開機進水洗衣排水脫水結束2.2 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箱體上。電動機，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中對衣物產(chǎn)生機械作用的主要

16、部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪（直徑在160mm左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在300mm左右）新水流兩類。在此系統(tǒng)中，用戶首先設置參數(shù)、按下啟動鍵、注水、洗滌、排水、脫水。重復以上動作直到規(guī)定的次數(shù)，當次數(shù)達到后，洗衣過程完成，設置的自動報警系統(tǒng)會發(fā)出響聲，同時電動機停止工作，洗衣過程結束。如果未經(jīng)設置而直接按下啟動鍵，則系統(tǒng)按照標準的模式洗滌脫水。在洗滌、脫水系統(tǒng)過程中，若按下暫停鍵，則電機停轉(zhuǎn)，電源指示燈閃爍，其他指示燈滅，顯示關閉。當取消暫停時，洗衣機繼續(xù)暫停前的狀態(tài)工作。在洗滌、脫水時，對應的指示燈用2位數(shù)碼管顯示工作時間。在洗滌脫水系統(tǒng)中，有PLC控制的系統(tǒng)可以實現(xiàn)控制電

17、路對主電路的控制。當按下啟動鍵后，電動機開始運行，程序在控制系統(tǒng)控制下自動運行。首先，總開關閉合，控制開關閉合，線圈KM1通電，銜鐵吸合，主電路中KM1開關閉合，洗衣機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)。當KM1閉合后，時間繼電器閉合，啟動通電延時功能，在這里設置好需要的時間如15s,當正轉(zhuǎn)15s后。開關KT閉合，線圈KM2得電，主電路中開關KM2閉合，從而實現(xiàn)電動機反轉(zhuǎn)，完成洗衣機洗滌系統(tǒng)的反向工作。2.3排水和進水系統(tǒng)波輪式全自動洗衣機的進排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內(nèi)的水位進行檢測和控制，洗衣機上都安裝有水位控制器（水位開關）。波輪式全自動套桶洗衣機使用最多的水位開關是空氣壓力式開關，主要有氣壓傳感器裝置

18、，控制裝置及電觸點開關3部分組成，用來監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進水和排水電磁閥，進水電磁閥是洗衣機上的自動進水開關，它受水位開關動斷觸點的控制。而排水電磁閥是全自動洗衣機上的自動排水裝置，同時還起改變離合器工作狀態(tài)。進水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場的原理，洗衣機電磁閥在進，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。自動打開閥門，洗衣機里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場消失，電磁鐵松開，橡膠閥門自動關閉，洗衣機里的水就流不出去了。PLC投入運行時，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，啟動時進水，水位達到一定高度后，進水停止開始洗滌，一次循環(huán)完成后，

19、開始排水，當檢測到水位下降到低水位時，開始脫水并繼續(xù)排水，脫水10s后完成一次進水到脫水的循環(huán)。完成3此循環(huán)后，自動報警，之后自動停機。2.4 電動機及傳動系統(tǒng)波輪式全自動套桶洗衣機的電動機及傳動系統(tǒng)主要由電動機和離合器組成，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上，這種洗衣機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。由于一般全自動套桶洗衣機的額定洗滌容量較大，

20、因此電動機的功率較大。采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理如圖所示：圖3 采用減速離合器的全自動套桶洗衣機傳動系統(tǒng)的原理圖電動機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/min的轉(zhuǎn)速。當洗衣機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。當洗衣機處于脫水狀態(tài)時，離合器輸出的是未經(jīng)減速的850r/min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構，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

21、同的。4 電氣控制系統(tǒng)4.1 控制系統(tǒng)結構波輪式全自動洗衣機的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機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，進水電磁閥，排水電磁閥，水位開關，安全開關及各種功能選擇開關等組成的，控制的基本原理也都一樣。全自動洗衣機能實現(xiàn)洗衣的自動化，整個洗衣過程都是在程序控制器的“指揮”下進行的。如把離合器比作全自動套桶洗衣機的心臟，則程序控制器就是全自動洗衣機的“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控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。圖4 波輪式全自動套桶洗衣機控制系統(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，一旦通過選擇開關選好某種程

22、序后，程序控制器便按這種程序自動實施對電動機，進水和排水電磁閥的控制。安全開關又稱為蓋開關，在洗衣機運行過程中起安全保護作用，它的功能為：在洗衣機工作時誤開蓋，安全開關便會切斷電動機電源，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的電氣控制電路可分為電動機驅(qū)動式程序控制器和單片機式程序控制器電路。電動機驅(qū)動式程序控制器又稱為機械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點，單片機程序控制器具有結構緊湊，操作簡便，功能齊全，運行可靠等優(yōu)點。目前

23、，機械式程序控制器基本上已被淘汰。用PLC（單片機）控制的全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結構如圖所示：圖5 全自動洗衣機各種動作典型的系統(tǒng)結構圖PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關的PLC的輸入信號控制開關，進水閥，排水閥和電動機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定，而電動機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。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?shù)膫鞲衅鱽慝@取信息,并轉(zhuǎn)換成PLC能接收的

24、電信號。1）水位傳感器水位檢測的精度直接影響洗凈度、水流強度、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)的衣物不斷地進行翻滾運行，無法直接撿測衣物的洗凈程度。全自動洗衣機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。在洗衣機排水管兩側(cè)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，光電接收管受光導通，以此時光敏三極管輸出電壓為設定值。洗滌開始后，衣物上的污垢不斷地擴散到洗滌液中， 洗滌液逐漸變渾濁，致使透光率降低相應地，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，洗滌過程結束，然岳進漂洗階段。3）衣質(zhì)

25、傳感器衣質(zhì)傳感器又叫布質(zhì)傳感器，它是為檢測衣物的質(zhì)地而設置的。根據(jù)衣物纖維中棉纖維、化學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 。 4）衣量傳感器衣量傳感器又稱衣物負載傳感器，它是用來檢測洗衣時衣物量多少的。當洗滌桶內(nèi)注入一定量的清水后將衣物放入桶內(nèi)，這時讓驅(qū)動電機以斷續(xù)通電運轉(zhuǎn)的方式工作一分鐘左右。利用電機繞組上產(chǎn)生的感應電動勢，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)目與電機慣性轉(zhuǎn)過的角度成比例。若衣物多，則電機受到的阻力大，電機慣性轉(zhuǎn)過的角度就小，相應地，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

26、就是，根據(jù)衣物量來設定水位。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。在進行衣質(zhì)檢測時。首先使洗滌桶內(nèi)的水位比設定水位低一個擋級，然后仍按照測衣物量的方法讓驅(qū)動電機以通斷電的方式工作一段時間。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，若化學纖維所占比例大脈沖數(shù)差就小。5）水溫傳感器適當?shù)南匆聹囟扔欣谖酃傅淖兓??？梢蕴岣呦礈煨ЧＫ疁貍鞲衅餮b在洗滌桶的下部。以熱敏電阻為檢測元件。測定打開洗衣機開關時的溫度為環(huán)境溫度，注水結束時的溫度為水溫，將所測溫度信號輸

27、給PLC。5 主要器件的選擇5.1 電動機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。以3.6公斤全自動洗衣機為例，由于全自動洗衣機的脫水桶直徑較大，這一偏心不能不考慮，所以計算時應以洗滌物可能產(chǎn)生前最大偏心為計算依據(jù)。脫水時電機功率比洗滌時要大，在確定電機功率時應以脫水時消耗的功率為依據(jù)，也就是說脫水時電機功率就是該洗衣機所確定的電機額定功率。由于在計算時一些因素如電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量等沒考慮，造成一些偏差，所以3.6公斤全自動洗衣機電機額定功率選為180瓦。符合全自動洗衣機的功率范圍120W250W。故選擇YY104-180型號單相電容運轉(zhuǎn)式電動機，功率180瓦,額定電壓220

28、V，轉(zhuǎn)速1350r/min，電流1.7A。5.2 傳感器的選擇 5.2.1 水溫傳感器的選擇水溫檢測可用熱敏電阻或MTS102 半導體溫度檢測器。洗衣機水溫一般為4 40 ,在該溫度范圍內(nèi)MTS102線性好,溫度敏感,水溫檢測常選用它。5.2.2 水位傳感器的選擇對于PLC控制的洗衣機,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)長C 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

29、電路的固有頻率隨水位變化。故常采用諧振式水位傳感器。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。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轉(zhuǎn)動,突然切斷電源,由于慣性作用電機會維持短時間旋轉(zhuǎn)。此時電機處于發(fā)電機狀態(tài),會產(chǎn)生一定感應電勢并逐漸衰減到零。

30、由于衰減速率與布阻抗有一定的線性關系,通過對定子繞組兩端電熱進行整流和檢測,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。5.3 可編程控制器外部設計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：輸入點數(shù)為： 6×(1+20%)=7.2輸出點數(shù)為： 6×(1+20%)=7.2根據(jù)I/O點數(shù)，可選松下FP0-C16型可編程控制器，其輸入點8點，輸出點8點，擴展模塊可用點數(shù)為

31、16點。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輸入X0X1X2X3X4X5輸出Y0Y1Y2Y6Y3Y7Y4Y5PLC輸出報警器進水控制閥正轉(zhuǎn)高速洗滌正轉(zhuǎn)低速洗滌反轉(zhuǎn)高速洗滌反轉(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5.3.3 外圍接線圖圖7 可編程控制器外圍接線圖洗衣機要實現(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)。同時加上開關和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報警器和欠電壓檢測保護電路等，就可以形成完整的PLC控制系統(tǒng)。通過軟件編程達到對整個洗衣過程進行檢測控制和用戶交互。此外，在

32、少數(shù)全自動洗衣機上，以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動電路的電源開關，由PLC控制繼電器觸點開關的通斷，實現(xiàn)洗衣機的程序運轉(zhuǎn)。6 軟件設計6.1 系統(tǒng)的順序功能圖設計全自動洗衣機工作原理：全自動洗衣機的洗衣桶(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。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電動控制系統(tǒng)，使進水閥打開，經(jīng)進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外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(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

33、控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。6.2 全自動洗衣機的控制要求1）PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準備好啟動；2）啟動時開始進水；3）水滿(上限位)時停止進水并開始洗滌正轉(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；12）可以按“停止”按鈕實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警；13）可以按“排水”按鈕實現(xiàn)手動排水；6.3 控制系統(tǒng)順序功能圖圖 9 全自動洗衣機控制系統(tǒng)順序功能圖