基于PLC的洗衣機(jī)

1、（論文）任務(wù)書（指導(dǎo)教師填）題目名稱 變速箱蓋機(jī)械加工工藝設(shè)計及其數(shù)控加工編程學(xué)生姓名張 鵬所學(xué)專業(yè)機(jī)械制造及其自動化班級機(jī)制0801指導(dǎo)教師姓名李 斌所學(xué)專業(yè)職稱一、設(shè)計（論文）主要內(nèi)容及進(jìn)度本次設(shè)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(jìn)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(shè)計主要分為： 1.根據(jù)設(shè)計零件的質(zhì)量要求和技術(shù)要求設(shè)計了零件的加工工藝規(guī)程，選擇了合理的定位基準(zhǔn)，并填寫了工序卡片上的相關(guān)內(nèi)容。2.設(shè)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(jìn)行了數(shù)控模擬加工，并且進(jìn)行了仿真校驗。最后還對零件的數(shù)控

2、加工進(jìn)行后置處理，生成了零件加工的G代碼論文進(jìn)度。 1、 在2010年3月1日之前確定畢業(yè)設(shè)計并做好開題報告（必須有指導(dǎo)老師簽署意見）； 2、 在2010年3月20日之前把畢業(yè)設(shè)計的全部材料（包括開題報告、畢業(yè)設(shè)計正文、外文翻譯資料）交指導(dǎo)老師審閱； 3、 在2010年4月20日之前將畢業(yè)設(shè)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(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo)) 本設(shè)計是對變速箱蓋進(jìn)行機(jī)械加工工藝設(shè)計和數(shù)控加工編程，首先是設(shè)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(shè)置相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行模擬加工。三、進(jìn)度計劃 第一周：做調(diào)查分析確定畢業(yè)設(shè)計（論文）的題目； 第二周：整理開題報告并交至指導(dǎo)老師審閱； 第三周：開始查閱相關(guān)資料進(jìn)行相關(guān)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(jìn)一步設(shè)計校正并對其進(jìn)行排版； 第十四周：畢業(yè)論文電子稿上交；四、重要參考文獻(xiàn)1 華楚生.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).重慶大學(xué)出版社，2003.2 數(shù)控技術(shù)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(shè)計方法廣西：廣西大學(xué)講義，20044 段明揚，華楚生現(xiàn)代機(jī)械制造工藝實訓(xùn)教程廣西：廣西大學(xué)講義,20045 趙家齊機(jī)械制造工藝學(xué)

4、課程設(shè)計指導(dǎo)書機(jī)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(shè)計（論文）開題報告（學(xué)生填）題目名稱： 基于PLC技術(shù)的全自動洗衣機(jī)學(xué)生姓名盛廷蓬專業(yè)機(jī)電一體化工程班級機(jī)點0932一、選題的依據(jù)和意義洗衣機(jī)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(jī)技術(shù)的發(fā)展、編程技術(shù)的應(yīng)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(jī)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(jī)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(yīng)性強、維護(hù)方便的優(yōu)點。很適合用與洗衣機(jī)的程序控制。本設(shè)計主要探索P

5、LC技術(shù)在洗衣機(jī)程序控制過程中的應(yīng)用，通過對洗衣機(jī)程序的設(shè)計、上機(jī)調(diào)試、模擬運行等實踐來證明PLC技術(shù)在洗衣機(jī)程序控制運行中的可行性。二、國內(nèi)外研究綜述 從洗衣機(jī)的發(fā)展史來看，臺前裝式洗衣機(jī)是自動化洗衣機(jī)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(jī)在1937年問世，這種“前置”式洗衣機(jī)在洗衣機(jī)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(jī)，開創(chuàng)了洗衣機(jī)發(fā)展的新局面?，F(xiàn)在洗衣機(jī)主要可分為滾筒式、波輪式、攪拌式三種，伴隨著電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了沒有齒輪傳動和變速機(jī)構(gòu)的有點急直接驅(qū)動的洗衣機(jī)。如今，西門子、小天鵝、松下、海爾等國內(nèi)外著名的洗衣機(jī)制造

6、商都致力與下一代洗衣機(jī)的研究。而由PLC控制程序的全自動洗衣機(jī)必將成為新型洗衣機(jī)的一個發(fā)展方向。三、設(shè)計（或研究）的內(nèi)容本次設(shè)計主要研究洗衣機(jī)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(jìn)性以及改裝后給洗衣機(jī)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(shè)計主要分為： 1.對洗衣機(jī)總體方面的改進(jìn)。2.對洗衣機(jī)電氣方面的的設(shè)計、對主電路的設(shè)計構(gòu)建。3.對由PLC控制下的程序語句的設(shè)計。四、畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的方法 我們設(shè)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(biāo)，為實現(xiàn)這一目標(biāo)我們需要做那些任務(wù)。這樣思路清晰，明確。本論

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

8、社,20057 高德文.數(shù)控加工中心.化學(xué)工業(yè)出版社,2003六、指導(dǎo)教師審批意見 2011年3月1日目錄1 引言52 全自動洗衣機(jī)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(jī)的基本結(jié)構(gòu)83.1 洗滌脫水系統(tǒng)83.2 排水和進(jìn)水系統(tǒng)83.3 電動機(jī)及傳動系統(tǒng)94 電氣控制系統(tǒng)94.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jī)的選擇115.2 傳感器的選擇115.3 可編程控制器外部設(shè)計126 軟件設(shè)計146.1 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計146.2 全自動洗衣機(jī)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(shè)計166.5 程序語句表18設(shè)計體會 187 結(jié)束語18致謝19參考文獻(xiàn)20引言隨著科學(xué)技術(shù)的和生活水平的提高，科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用與人們的日常生活當(dāng)中洗衣服作為一項難于逃避的家務(wù)勞動，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項勞動充滿了艱辛和勞累，每個步驟和過程都是簡單的重復(fù)，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(jī)的發(fā)展也經(jīng)歷了巨大的變化。無論那種洗衣機(jī)，其原理都是通過電動機(jī)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(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)，

10、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，大大的降低了勞動強度。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。這種新型的洗衣機(jī)必將在與舊型洗衣機(jī)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(jī)可分為兩種：第一種-電動控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動元件組成。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)技

11、術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)繼電氣控制技術(shù)、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第二種-電腦控制洗衣機(jī)，它的控制系統(tǒng)是有微型計算機(jī)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(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。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

12、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。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。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(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。2 全自動洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.1 全自動洗衣機(jī)的基本工作原理自從全自動洗衣機(jī)誕生以來，其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。設(shè)計方法也開始多種多樣，從而使全自動洗衣機(jī)顯得更加智能化?？删幊炭刂破?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(jìn)行程序設(shè)計，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)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(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)

14、展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求與特點。本設(shè)計選擇三菱為核心部件，實現(xiàn)了全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的自動化。開機(jī)進(jìn)水洗衣排水脫水結(jié)束全自洗衣機(jī)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(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)水時通過控制系統(tǒng)將進(jìn)水電磁閥打開，經(jīng)進(jìn)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(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)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(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩

15、干。高、中、低水位控制開關(guān)分別用來檢測高、中、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。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。普通洗衣機(jī)的工作流程示意圖如圖1.1所示：開機(jī)進(jìn)水洗衣排水脫水結(jié)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(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

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(shè)置參數(shù)、按下啟動鍵、注水、洗滌、排水、脫水。重復(fù)以上動作直到規(guī)定的次數(shù)，當(dāng)次數(shù)達(dá)到后，洗衣過程完成，設(shè)置的自動報警系統(tǒng)會發(fā)出響聲，同時電動機(jī)停止工作，洗衣過程結(jié)束。如果未經(jīng)設(shè)置而直接按下啟動鍵，則系統(tǒng)按照標(biāo)準(zhǔn)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(jī)停轉(zhuǎn)，電源指示燈閃爍，其他指示燈滅，顯示關(guān)閉。當(dāng)取消暫停時，洗衣機(jī)繼續(xù)暫停前的狀態(tài)工作。在洗滌、脫水時，對應(yīng)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(dāng)按下啟動鍵后，電動機(jī)開始運行，程序在控制系統(tǒng)控制下自動運行。首先，總開關(guān)閉合，控制開關(guān)閉合，線圈KM1通電，銜鐵吸合，主電路中KM1開關(guān)閉合，洗衣機(jī)實現(xiàn)正轉(zhuǎn)。當(dāng)KM1閉合后，時間繼電器閉合，啟動通電延時功能，在這里設(shè)置好需要的時間如15s,當(dāng)正轉(zhuǎn)15s后。開關(guān)KT閉合，線圈KM2得電，主電路中開關(guān)KM2閉合，從而實現(xiàn)電動機(jī)反轉(zhuǎn)，完成洗衣機(jī)洗滌系統(tǒng)的反向工作。2.3排水和進(jìn)水系統(tǒng)波輪式全自動洗衣機(jī)的進(jìn)排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對桶內(nèi)的水位進(jìn)行檢測和控制，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

18、，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。自動打開閥門，洗衣機(jī)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(guān)閉，洗衣機(jī)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(jìn)水，水位達(dá)到一定高度后，進(jìn)水停止開始洗滌，一次循環(huán)完成后，

19、開始排水，當(dāng)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(jìn)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(jī)。2.4 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，

20、因此電動機(jī)的功率較大。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：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)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(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/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(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)，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(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。圖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

22、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，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

23、，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：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)。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

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(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)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。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(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 。 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

26、就是，根據(jù)衣物量來設(shè)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(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。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。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

27、給PLC。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)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120W250W。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(dǎo)體溫度檢測器。洗衣機(jī)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(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)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(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

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(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),會產(chǎn)生一定感應(yīng)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(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。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：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(kuò)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(jìn)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(jī)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(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。此外，在

32、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控制繼電器觸點開關(guān)的通斷，實現(xiàn)洗衣機(jī)的程序運轉(zhuǎn)。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

33、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。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。6.2 全自動洗衣機(jī)的控制要求1）PLC投入運行，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；6.3 控制系統(tǒng)順序功能圖圖 9 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)順序功能圖