基于plc全自动滚筒洗衣机控制设计

基于plc全自动滚筒洗衣机控制设计内容摘要：

的同轴套桶式结构，虽然它们各自牌号和型号都不同，但其结构都是由洗涤，脱水系统，进，排水系统，电动机和传动系统，电器控制系统以及支撑机构 5 大部分组成的。 支撑 3 机构主要有箱体，吊杆及控制台组成，它除了安装和连接洗衣机的各种零件外，还具有减振及防护，装饰的作用。 如图所示：全自动套筒洗衣机内部结构图。 图 全自动套筒洗衣机内部结构图 第二节 洗涤脱水系统 它主要有盛水桶，洗涤桶和波轮组成。 盛水桶又称为外桶，主要用来盛放洗涤液。 盛水桶固定在钢制底板上，通过 4 根吊杆悬挂在洗衣机箱体上。 电动机，离合器，排水阀等部件都装在桶底下面。 洗涤桶又称为脱水桶或者离心桶，也称为内桶，它的主要功能是用来盛放衣物，在洗涤或漂洗时配合波轮完成洗涤或漂洗功能，在脱水时便成为离心式的脱水桶。 波轮是全自动洗衣机中对衣物产生机械作用的主要部件。 按波轮的形状来分，基本上有小波轮（直径在 160mm 左右）的涡卷式水流和大波轮（直径在 300mm 左右）新水流两类。 第三节 排水和进水系统 波轮式全自动洗衣机的进排水系统都采用了电磁阀 控制。 为了对桶内的水位进 4 行检测和控制，洗衣机上都安装有水位控制器（水位开关）。 波轮式全自动套桶洗衣机使用最多的水位开关是空气压力式开关，主要有气压传感器装置，控制装置及电触点开关 3 部分组成，用来监视水位的高低。 此外电磁阀分进水和排水电磁阀，进水电磁阀是洗衣机上的自动进水开关，它受水位开关动断触点的控制。 而排水电磁阀是全自动洗衣机上的自动排水装置，同时还起改变离合器工作状态。 进水、排水电磁阀是采用电流流过线圈形成磁场的原理，洗衣机电磁阀在进，排水时使用，220V 交流电压与电磁阀线圈接通，形成磁场，电磁线圈吸合。 自动打开香蕉阀门，洗衣机里的水就顺着管道流出去了。 断电后，电磁阀线圈失去电流，磁场消失，电磁铁松开，橡胶阀门自动关闭，洗衣机里的水就流不出去了。 第四节 电动机及传动系统 波轮式全自动套桶洗衣机的电动机及传动系统主要由电动机和离合器组成，离合器又有普通离合器和减速离合器两种。 其中普通离合器用在采用小波轮的套桶洗衣机上，这种洗衣机在洗涤或者漂洗时波轮的转速和脱水时离心桶的转速相同，目前各种大波轮新水流套桶洗衣机普遍采用减速离合器，它在洗涤，漂洗时波轮的转速较慢，而脱水时离心桶的转速较快。 电动机同时作为洗涤和 脱水时的动力源，普遍采用主，副绕组完全对称的电容式电动机。 由于一般全自动套桶洗衣机的额定洗涤容量较大，因此电动机的功率较大。 采用减速离合器的全自动套桶洗衣机传动系统的原理如图所示： 5 图 电动机与固定在离合器下端的大传动带盘之间用 V 带传动。 经第一级减速后大传动带盘得到 150r/min 的转速。 当洗衣机处于洗涤或漂洗状态时，再经离合器内部的行星齿轮减速后，使波轮得到 175r/min 低转速。 此时，洗涤（脱水）桶不动。 当洗衣机处于脱水状态时，离合器输出的是未经 减速的 850r/min 的高转速，驱动脱水桶和波轮作同步高速运转。 对于使用普通离合器的小波轮套桶洗衣机来说，有区别的仅仅是离合器内部没有行星齿轮减速机构，因此在洗涤或漂洗时其波轮的转速与脱水时的转速时相同的。 6 第三章 电气控制系统 第一节 控制系统结构 波轮式全自动洗衣机的电气控制系统由于洗衣机型号的不同而不尽相同，但电气控制系统主要有程序控制器，电动机，进水电磁阀，排水电磁阀，水位开关，安全开关及各种功能选择开关等组成的，控制的基本原理也都一样。 全自动洗衣机能实现洗衣的自动化，整个洗衣过程都是在 PLC 控制 器的“指挥”下进行的。 如把离合器比作全自动套桶洗衣机的心脏，则程序控制器就是全自动洗衣机的“大脑”。 如图所示以程序控制器为核心的波轮式全自动套桶洗衣机控制系统的基本原理方框图。 图 波轮式全自动套桶洗衣机控制系统的基本原理方框图 第二节 检测电路系统 检测电路主要由各类传感器组成。 在洗衣过程中起决定作用的物理量有衣量、衣质、水位、水温和浑浊度等 ,这些物理量都需要有适当的传感器来获取信息，并转换成 PLC能接收的电信号。 （ 1）水位传感器 水位检测的精度直接影响洗净度、水流强度、洗涤时间等参数。 （ 2）浑浊度传感器 人工洗衣时可以随时用眼睛检查衣物是否洗净，但在洗涤桶内的衣物不断地进行翻滚运行，无法直接捡测衣物的洗净程度。 全自动洗衣机通过采用光传感器检测洗涤液的透光率，从而间接捡测了洗净程度。 在洗衣机排水管两侧分别安装红外发光管和 7 光电接收管。 洗涤前，排水管中充满清水，光电接收管受光导通，以此时光敏三极管输出电压为设定值。 洗涤开始后，衣物上的污垢不断地扩散到洗涤液中，洗涤液逐渐变浑浊，致使透光率降低，相应地，光敏三极管的输出电压也随之下降。 经过一段时间后，该输出电压趋于稳定值，洗涤过程结束，然岳进漂洗阶 段。 （ 3）衣质传感器 衣质传感器又叫布质传感器，它是为检测衣物的质地而设置的。 根据衣物纤维中棉纤维、化学纤维所占比例的大小，衣物的布质分为“柔软棉”、“较硬棉”、“棉与化纤”以及“化纤”四个挡。 （ 4）衣量传感器 衣量传感器又称衣物负载传感器，它是用来检测洗衣时衣物量多少的。 当洗涤桶内注入一定量的清水后将衣物放入桶内，这时让驱动电机以断续通电运转的方式工作一分钟左右。 利用电机绕组上产生的感应电动势，经光电隔离及比较整型，产生脉冲信号。 这种矩形脉冲数目与电机惯性转过的角度成比例。 若衣物多，则电机受到的阻力大 ，电机惯性转过的角度就小，相应地，传感器产生的脉冲就少，这样就间接地“测量 出了衣物量的多少。 下一步需要做的就是，根据衣物量来设定水位。 衣质传感器和衣量传感器是同一个装置，只是检测的方法不同。 在进行衣质检测时。 首先使洗涤桶内的水位比设定水位低一个挡级，然后仍按照测衣物量的方法让驱动电机以通断电的方式工作一段时间。 检测每次断电期间衣量传感器发出的脉冲数并求其平均值。 用测衣量时得到的脉冲数减去测衣质时得到的脉冲数，二者之差即可以判别衣质。 若桶内的衣物棉纤维所占比例大，脉冲数差就大，若化学纤维所占比例大脉冲数差 就小。 （ 5）水温传感器 适当的洗衣温度有利于污垢的变化。 可以提高洗涤效果。 水温传感器装在洗涤桶的下部。 以热敏电阻为检测元件。 测定打开洗衣机开关时的温度为环境温度，注水结束时的温度为水温，将所测温度信号输给 PLC。 8 第四章 全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定 第一节 控制系统的比较 PLC 系统的特点： （ 1） PLC 作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。 对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，出现事故几率低。 （ 2） PLC 采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入 /输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换。 （ 3） PLC 的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯。 单片机系统的特点： （ 1）单片机对环境的适应能力较低，出现事故情况几率高。 （ 2）编程和 PLC 相比难以学习，主要是单片机采用汇。