【正文】 的特點： 1） 要求環(huán)境 ，單片機對環(huán)境的適應能力較低 ，可靠性差 。 2） 編程和 PLC 相比難以學習 ，主要是單片機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 習 。 3） 功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結構簡單，處理速度快 。 6 洗衣機的 PLC 控制系統(tǒng)概述 全自動洗衣機采用 PLC 控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應工作環(huán)境的能力。 在全自動洗衣機中 ， 洗衣機洗滌、脫水程序是由單片機為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復雜，編寫洗滌、脫水程序相對復雜；其次，在設計控制系統(tǒng)硬件時．要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等 這樣增加了硬件的復雜性，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 能克服單片機的缺點 。 它是整體模塊，集中了驅動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(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 。 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 PLC 的設計步驟 開發(fā)應用 PLC 的設計任務分為硬件和軟件設計兩部分。硬件設計主要包括 : 1）確定安排 PLC 的輸入、輸出點 。 2）設計外圍電路 , 包括主電路 。 3）選購 PLC 并進行現(xiàn)場安裝接線等 內(nèi)容； 軟件設計 , 大多數(shù)用梯形圖和指令程序 , 主要包括 : 1）設計控制流程 , 根據(jù)工藝要求先畫出工作循環(huán) ,如有必要再畫詳細的狀態(tài)流程圖 。 7 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)調試 : 根據(jù)設計要求 , 對程序進行調試和修改 , 必要時還可對硬件進行修改 , 直到滿足要求； 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，布質的輕重以及衣物的臟污程度性質等因素，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，臟污程度以及臟污性質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，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。 3 全自動洗衣機的基本結構 全自動洗衣機的原理和構造 全自動洗衣機在結構上大致可分為 3中類型，即波輪式，滾筒式和攪拌式。我國的洗衣機在結構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： 滾筒式洗衣機具有如下性能： 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） 提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質與污物的化學反應速度，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 8 作用，從而可在同樣的洗凈比下大幅度降低洗滌過程對機械力的需求。 3） 溫度高有利于污物在水中的擴散。 4） 高溫能有效的殺死一些細菌。 沒有 加溫的洗滌的波輪式洗衣機無論怎樣的水流，要達到一定的洗凈比，都必須有足夠的機械力，而機械力對衣物是由損傷的，這就決定了波輪式洗衣機的磨損率大大高于滾筒式洗衣機。 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的摩擦方式相比，水流沖刷對衣物的損傷較小。 滾筒式洗衣機有如下特點： 1） 磨損低，沒有 纏繞，機械傳動部分簡單可靠，壽命長于波輪式洗衣機。 2） 自動化程度高，可以自動投放洗衣粉，漂白粉等，為不同質地的棉制品，化纖制品，羊毛制品設計了不同的洗滌程序和洗滌溫度，使洗滌更為科學。設有防皺浸泡功能，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。 1） 省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機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） 洗滌過程噪聲小，滾筒式洗衣機屬封閉式洗滌，可以有效屏蔽內(nèi)桶轉動聲和水流聲；而波輪式洗滌的水流聲，脫水內(nèi)桶轉動聲是不可避免的且剎車裝置和電磁閥動作聲音也很大。 由于滾筒式洗衣機的價格大大高于波輪式洗衣機，所以波輪式洗衣機仍然受到普遍歡迎。 波輪式洗衣機的特點： 1） 水流方面。現(xiàn)在波輪式全自動洗衣機出現(xiàn)了一種新水流的形式。如 LG 的拳擊棒，松下的雙瀑布，榮事達的網(wǎng)絡水流等都采用了這種水流。 2） 程序控制器。新推出的波輪式全自動洗衣機均采用單片機程序控制器，原來的機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的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣機中，單片機通過采集水位傳感器，布量傳感器， 9 光傳感器的信號以及電動機的轉速，判斷出衣物的質地，多少，贓物程度，從而自動調整對衣物進行合理的洗滌。 3） 不銹鋼內(nèi)桶。波輪式洗衣機采用了不銹鋼內(nèi)桶，減小衣物和內(nèi)桶壁摩擦力，從而減輕衣物的磨損。 4） 同心洗。同心洗是直接把電動機軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅動。使洗滌和脫水時洗衣桶振動減小，噪聲降低。 5） 變頻波輪式洗衣機可以對不同質地的衣物自動選擇不同的電動機轉速，從而給不同質地的衣物以 恰當?shù)南礈鞆姸?，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)分布均勻，脫水效果好，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。 波輪式全自動洗衣機通常都采用將洗滌（脫水）桶套裝在盛水桶內(nèi)的同軸套桶式結構，雖然它們各自牌號和型號都不同，但其結構都是由洗滌，脫水系統(tǒng)，進，排水系統(tǒng)，電動機和傳動系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)以及支撐機構 5 大部分組成的。支撐機構主要有箱體，吊桿及控制臺組成，它除了安裝和連接洗衣機的各 種零件外，還具有減振及防護，裝飾的作用。如圖所示：全自動套筒洗衣機內(nèi)部結構圖。 10 圖 2 全自動套筒洗衣機內(nèi)部結構圖 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。 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，控制裝置及電觸點開關 3 11 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。自動打開香蕉閥門，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。 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速和脫水時離心桶的轉速相同，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，漂洗時波輪的轉速較慢，而脫水時離心桶的轉速較快。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，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： 12 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 的高轉速，驅動脫水桶和波輪作同步高速運轉。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速與脫水時的轉速時相同的。 4 電氣控制系統(tǒng) 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 13 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動式程序控制器和單片機式程序控制器電路。電動機驅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，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，而電動機的正反轉狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。 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、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 ,并轉換成 PLC能 14 接收的電信號。 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） 衣質傳感器 衣質傳感 器又叫布質傳感器，它是為檢測衣物的質地而設置的。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)，這時讓驅動電機以斷續(xù)通電運轉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)目與電機慣性轉過的角度成比例。若衣物多，則電機受到的阻力大，電