【正文】 那種嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)，廣博深邃的洞察力，孜孜不倦的開拓精神和敬業(yè)精神令我深受啟迪和教益，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師張明軍老師致以深深的謝意。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。849Gx^G。 UE9aQGn8xp$Ramp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 最后，我還要向所有曾經(jīng)幫助過(guò)我的同學(xué)和朋友們致敬。但是，只要假以時(shí)日和經(jīng)驗(yàn)，我相信我一 定能夠完成這些功能。 ② 對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理、要求進(jìn)行了說(shuō)明。 將開關(guān) SA2 搬至“自動(dòng)”運(yùn)行方式 , X10 常開閉合、常閉斷開 , 程序跳至 P0 處 , 利用 PLC 初始化脈沖 M8002, 使程序進(jìn)入初始狀態(tài) S0。 圖 51是自動(dòng)洗衣機(jī)控制流程圖 , 按下啟動(dòng)按鈕后 ,洗衣機(jī)開始進(jìn)水 , 水滿時(shí) (即水位到達(dá)高水位 , 高水位開關(guān)由 ON 變?yōu)?OFF) 洗衣機(jī)停止進(jìn)水并開始洗滌正轉(zhuǎn) , 正轉(zhuǎn)洗滌 30s 后暫停 , 暫停 5s 后開始反轉(zhuǎn)洗滌 ,反轉(zhuǎn)洗 30s 后暫停 , 暫停 5s 后 , 此時(shí)若正、反洗滌未洗滿 5 次則返回從正洗開始的動(dòng)作 , 若正、反洗滌滿 5次時(shí)則開始排水。 圖 41 繼電器模式輸出單元 37 FX2N24MR 軟件設(shè)計(jì) 自動(dòng)洗衣機(jī) 的控制要求 自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶 (外桶 ) 和脫水桶 (內(nèi)桶 ) 是同心安放的 , 內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn) , 作為脫水用。按照現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的電源的不同，可分為直流輸出單元 (晶體管輸出方式。 如表 43 所示。 ② 內(nèi)存容量的估算 用戶控制程序所需內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、輸入／輸出點(diǎn)數(shù)、用戶的程序編寫水平等因素有關(guān)。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追 求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 PLC 的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn) 被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 ④ 數(shù)據(jù)處理新型 PLC 都具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送，而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等功能，有些 PLC 還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算。它的主要功能是完成開關(guān)邏輯運(yùn)算和進(jìn)行順序邏輯控制，從而可以實(shí)現(xiàn)各種簡(jiǎn)單或十分復(fù)雜的控制要求。電容器容量的大小一定要按照電機(jī)的要求選配，容量大了，容易使電機(jī)升溫過(guò)高，縮短電機(jī)壽命；容量小了，會(huì)降低電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力。工業(yè)上用的電機(jī)各式各樣，規(guī)格型號(hào)數(shù)不勝數(shù)，其中按使用電源可以分為交流電機(jī)和直流電機(jī)兩種。 27 當(dāng)波輪逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)桶有逆時(shí)針?lè)较蚋D(zhuǎn)的傾向，這時(shí)與內(nèi)桶成一體的脫水軸被單向滾針軸承卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以內(nèi)桶也就不能轉(zhuǎn)動(dòng)。其間，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)帶輪一級(jí)減速后，再經(jīng)減速比約為 4 的行星減速器減速，所以轉(zhuǎn)速約為 140～200r／ min。 脫水狀態(tài)傳動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī)→小帶輪→大帶輪 l→輸入軸 6→離合套 2→方絲離合彈簧 3→脫水軸 5→法蘭盤 9→內(nèi)桶 12。行星輪通過(guò)銷軸 5 25 安裝在行星架 7 上，當(dāng)行星輪繞中心輪公轉(zhuǎn)時(shí)，將帶動(dòng)行星架一起旋轉(zhuǎn)。在脫水時(shí)，排水閥通電，排水電磁鐵帶動(dòng)拉桿使剎車扭簧處于放松狀態(tài)。 21 當(dāng)脫水軸 5 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾針落入楔形槽的大端中，此時(shí)脫水軸可順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；而當(dāng)脫水軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾針則卡緊在楔彤槽的小端處，這時(shí)脫水軸將無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。在洗滌時(shí)，可以將方絲離合彈簧向反方向旋松，使其內(nèi)徑變大，從而與離合套 20 脫離接觸，這就是“離”時(shí)的洗滌狀態(tài)。離合套 20 和帶輪 3 被螺母 2 固定在輸人軸 1 上，由于方軸與方孔的緊密配合，從而帶輪 輸入軸 I 和離合套20 聯(lián)成了一體。故常采用諧振式水位傳感器。 水位傳感器是在水位開關(guān)的工作原理基礎(chǔ)上，在適當(dāng)?shù)奈恢?，?裝光敏元件，利用光敏元件受到不同強(qiáng)度光會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部通過(guò)的電流強(qiáng)度產(chǎn)生變化這一原理，來(lái)實(shí)現(xiàn)水位的多級(jí)控制。凸輪上有幾個(gè)凹部 17 位水位開關(guān)就有幾個(gè)控制水位。所以說(shuō)，水位開關(guān)也可以稱之為“啟動(dòng)開關(guān)”。 水位開關(guān) 和水位傳感器 水位開關(guān)是波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)控制洗滌桶中水量的電器件。 14 洗衣機(jī) 硬件 進(jìn)水電磁閥 進(jìn)水電磁閥是保證全自動(dòng)洗衣機(jī)正常工作的關(guān)鍵部件 ， 它通過(guò)接受PLC 的指令和水位傳感器的反饋信號(hào)控制洗衣過(guò)程中的進(jìn)水動(dòng)作。在整個(gè)洗衣工作進(jìn)行期間，洗滌與漂洗工作的機(jī)械動(dòng)作時(shí)一樣的，只是漂洗時(shí)波輪運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間 13 要短一些。這三個(gè)動(dòng)作都是脫水與洗滌之間的裝換準(zhǔn)備工作。 進(jìn)水以后，洗滌桶內(nèi)底部的水壓力不斷升高，當(dāng)水位達(dá)到預(yù)定的高度以后（也就是達(dá)到一定的水量），水位開關(guān)導(dǎo)氣管內(nèi)的氣壓也就達(dá)到一定數(shù)值，使得水位開關(guān)的動(dòng)彈簧片動(dòng)作，將信號(hào)反應(yīng)給程控器。特意添加的抗老化劑，令外箱體歷久彌新。離合器是內(nèi)外軸復(fù)合為一體的結(jié)構(gòu)。 全自動(dòng)洗衣機(jī)水位開關(guān)一般有 兩 檔水位控制 ,并都有低水位、高水位、再注水等功能當(dāng)進(jìn)水閥注水，內(nèi)桶水位增高到預(yù)選水位時(shí)，導(dǎo)通橡皮氣膜受到內(nèi)部空氣的壓縮而被頂出，中觸片上跳，與上觸片閉合。為了保證洗滌效果，洗滌桶的內(nèi)壁上必需設(shè)計(jì)成凸形來(lái)增大摩擦力，達(dá)到滿意的洗滌效果，當(dāng)衣物與洗滌桶接觸時(shí)，桶壁就產(chǎn)生像搓板那樣的洗滌作用，而且能增強(qiáng)渦旋作用，提高洗滌率。 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制面板及控制系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制面板由工作指示區(qū)、編程選擇鍵、增鍵、減鍵、和啟動(dòng)鍵組成。此時(shí)，電機(jī)繞組產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，對(duì)其半波整流并放大整形后獲得一矩形脈沖系列。當(dāng)電磁線圈斷電時(shí)，移動(dòng)鐵芯在重力和彈簧力的作用下，緊緊頂在橡膠膜片上，并將膜片的中心小孔堵塞，這樣閥門關(guān)閉，水流不通。這樣，在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。② 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著 PLC技術(shù)的發(fā)展， 用 PLC 來(lái)作為控制器．就能很好地滿足全自動(dòng)洗衣 機(jī)對(duì)自動(dòng)化的要求．并且控制方式靈活多樣，控制模式可以根據(jù)不同場(chǎng)合的應(yīng)用而有所不同。洗衣機(jī)由初始的半自動(dòng)式洗衣機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的全自動(dòng)洗衣機(jī)，又正 在向智能化洗衣機(jī)方向發(fā)展。 自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)明是洗衣機(jī)技術(shù)的一個(gè)重大革命，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的洗衣程序使這款洗衣機(jī)更加智能化。電動(dòng)洗衣機(jī)的問(wèn)世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開端。本文擬用 日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N24MR 微型 PLC．設(shè)計(jì)出 PLC 在全自動(dòng)洗衣機(jī)控制中的應(yīng)用，既可以作為高校學(xué)生學(xué)習(xí) PLC 控制的參考，也可以作為有關(guān)技術(shù)人員維修改 造全自動(dòng)洗衣機(jī)控制電路的參考。 I 基于 PLC 的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方案 摘要 本文 利用日本 三菱 公司生產(chǎn)的微型 FX2N24MR型 PLC。 PLC 的生產(chǎn)廠家、型號(hào)、種類繁多．不同型號(hào)有不同的使用方法和編程語(yǔ)言。到 1910 年，美國(guó)試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)。此后，隨著電動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)式洗衣機(jī)，省去了齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式的巨大改革。隨著自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展。它的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)等。 研究的具體內(nèi)容包括： ① 深入了解洗衣機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。電磁進(jìn)水閥起著通、斷水源的作用。其方法是：在洗衣桶內(nèi)注入一定量水后使電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，平穩(wěn)后快速斷電，洗衣桶在慣性作用下帶動(dòng)電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)脫水桶高度旋轉(zhuǎn)時(shí)，從脫水桶噴射出來(lái)的水作用于壓電傳感器上，根據(jù)這個(gè)壓力變化，自動(dòng)停止脫水運(yùn)轉(zhuǎn)。套桶式 全自動(dòng)洗衣機(jī)的脫水桶（甩干籃）既要保證能離心脫水，又要能容納洗滌的衣物，全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌桶其上部略大，下部略小，呈圓錐形。漂洗時(shí)，它能讓洗滌液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。 10 自動(dòng)洗衣機(jī)的 傳動(dòng)系統(tǒng)、箱體與支承系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)在洗衣機(jī)脫水桶的底部 ,主要由波輪、脫水桶、離合器、傳動(dòng)帶、電動(dòng)機(jī)、電磁閥及單 相電容式電動(dòng)機(jī)組成。 洗衣機(jī)外箱體是洗衣機(jī)的盔甲， 很多洗衣機(jī)采用高分子聚合塑鋼材料作為外箱體，不怕水，不腐爛，永不生銹，耐碰撞，防漏電，機(jī)身輕便，易于搬動(dòng)。于是，電磁進(jìn)水閥被接通電源， 閥 內(nèi)閥芯被吸合，進(jìn)水的節(jié)門被打開 ，自來(lái)水管 12 中的水就開始流入洗衣機(jī)。③抬起棘爪臂，將棘輪放開，使得動(dòng)力簧可以抱緊皮帶輪軸（離合套），將皮帶輪與脫水軸連為一體。于是程控器再次接通電磁進(jìn)水閥的電路，向洗滌桶內(nèi)注水。 以上所提到的程控器在本課題中是可編程控制器，也就是 PLC。當(dāng)它的線包接通 220V 交流電時(shí)，由于電磁感應(yīng)的作用，定子鐵芯便對(duì)銜鐵產(chǎn)生吸引力，將銜鐵吸合，同時(shí)拉動(dòng)排水閥的拉桿和橡膠密封膜，打開水門放水，并帶動(dòng)剎車零件動(dòng)作，使后面的一系列工作順利進(jìn)行。因此，桶內(nèi)的水位高低，就轉(zhuǎn)換成桶底壓力的變化 ，水壓力的變化導(dǎo)致了氣室內(nèi)氣壓的變化，同時(shí)，氣壓的變化又引起了水位開關(guān)內(nèi)橡皮膜的機(jī)械動(dòng)作，這種機(jī)械運(yùn)動(dòng)在牽動(dòng)觸點(diǎn)簧片的上下移動(dòng)，最后起了通、斷電路的功能，完成了預(yù)定的水位控制工作。 凸輪的作用是調(diào)節(jié)水位的高低，當(dāng)杠桿處于凸輪的不同位置時(shí)，彈簧的壓縮量不同，對(duì)于閥芯的壓力也就不同，從而控制了閥芯動(dòng)作多需要的氣壓（也就是水的壓力），這也就達(dá)到了控制水位高低的目的。所以，當(dāng)我們運(yùn)轉(zhuǎn)水位開關(guān)旋鈕，達(dá)到補(bǔ)水檔，電磁進(jìn)水閥重新進(jìn)水后，就要將它退回到合適位置（例如高水位），這樣，當(dāng)桶內(nèi)的水平面上升到一定高度后，就可以停止進(jìn)水，繼續(xù)洗滌。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。輸人軸 1 的下端加工成四方形，與之相配的帶輪 3和離合套 20 的內(nèi)孔也是方形。當(dāng)帶輪帶動(dòng)離合套向彈簧旋緊方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)方絲離合彈簧就將帶輪 3 的轉(zhuǎn)動(dòng)由離合套 20 傳遞到脫水軸 18，這就是“合” 時(shí)的脫水狀態(tài)。洗衣機(jī)單向滾針離合器的工作原理如圖 39 所示，它由帶楔形面的外圈 7以及利用保持架 3 隔開的一系列滾針 6 組成，軸承直接套在脫水軸 5 上。剎車裝置外罩 9 在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，剎車扭簧 10 將被迅速旋緊，強(qiáng)大的摩擦力使剎車裝置外罩 9 無(wú)法動(dòng)作，此時(shí)剎車帶 15 和剎車盤 16 將發(fā)生劇烈摩擦，對(duì)脫水軸 18 產(chǎn)生制動(dòng)作用，防止脫水桶產(chǎn)生跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。內(nèi)齒圈 6通過(guò)其圓周槽卡在減速器底蓋 10 上，與之聯(lián)成一體。由于脫水軸 5通過(guò)鎖緊塊與法蘭盤 9 聯(lián)接，而內(nèi)桶 12 與行 星減速器 10 均固定在法蘭盤 9 上，所以脫水軸 5 帶動(dòng)內(nèi)桶 12 以及減速器內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速，與輸入軸帶動(dòng)減速器中心輪的轉(zhuǎn)速相同，這樣致使行星輪無(wú)法自轉(zhuǎn)而只能公轉(zhuǎn)，從而行星架的轉(zhuǎn)速與脫水軸是一樣的，即波輪與脫水桶以等速旋轉(zhuǎn)，保證了脫水桶內(nèi)的衣物不會(huì)發(fā)生拉傷。 洗滌狀態(tài)傳動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī)→小帶輪→大帶輪 l→輸入軸 6→中心輪→行星輪→行星架→波輪軸 11→波輪。為此．除了剎車裝置外，在脫水軸上還安裝有單向滾針軸承，其工作原理如圖 39所示。 29 電機(jī) 和電容 電機(jī)是自動(dòng)洗衣機(jī)的心臟，是整個(gè)洗滌工作的動(dòng)力來(lái)源。在洗衣機(jī)中使用的電容器一般都是紙介質(zhì)或塑料介質(zhì)的。 圖 314 31 選型 PLC 的主要功能和應(yīng)用 PLC 的主要功能和應(yīng)用如下： ① 開關(guān)邏輯和順序控制這是 PLC 應(yīng)用最廣泛、最基本的場(chǎng)合。對(duì)于計(jì)數(shù)器，如果 需要對(duì)于頻率較高的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以選擇高速計(jì)數(shù)器。由 PLC 的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場(chǎng)合設(shè)計(jì)的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計(jì)算機(jī)要好的多，而且它操作簡(jiǎn)單靈活，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展所以在本設(shè)計(jì)中采用 PLC 來(lái)進(jìn)行邏輯控制。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方 面 也要注意不斷地降低工程的成本。 輸入輸出點(diǎn)增加 15%～ 20%作為備用量，所以 12 個(gè)輸入輸出點(diǎn)即可。它們都體積都比較小，但功能強(qiáng)大，內(nèi)置高速記數(shù)器，外觀，高度，深度都差不多但性能價(jià)格有很大的差別。 開關(guān)量輸出單元的作用是把 PLC 的內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種開關(guān)信號(hào)。圖 41給出了這種輸出方案的原理圖。 自動(dòng)洗衣機(jī)的控制流程圖。 41 42 43 44 從編寫程序 結(jié)果可以看出， 達(dá)到了系統(tǒng)的控制要求。 ① 綜述了全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展過(guò)程及控制技術(shù)的最新進(jìn)展：介紹了三菱公司 PLC 的基本概念、特點(diǎn)以及系統(tǒng)的各種組成結(jié)構(gòu)；詳細(xì)介紹 PLC的選型。未能實(shí)現(xiàn)的模式，以本人現(xiàn)在的能力，要想實(shí)現(xiàn)這些功能也是比較困難。 鑒于筆者水平有限，在理論的描述、資料的運(yùn)用等方面難免有不當(dāng)、不深，不周之處，有些觀點(diǎn)也尚欠成熟，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm