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正文內(nèi)容

基于plc的全自動洗衣機控制方案畢業(yè)設(shè)計論文(編輯修改稿)

2025-04-03 10:12 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 的洗衣機,在第二次漂洗前,程控器會將電磁鐵的電路接通,把軟化劑按時的投入洗滌桶中。 第二次漂洗后的脫水是最終脫水,他的運轉(zhuǎn)時間要長一些,一般控制在 3~5 分鐘之間,以便將衣物內(nèi)的水分充分甩出,達到一定的脫水率。 最終脫水工作完成以后,除了電源指示燈以外,程控器將切斷所有的電器零部件的電路,洗衣機不在運轉(zhuǎn),整個洗衣工作完成。 以上我們可以看到,全自動洗衣機的整個洗滌過程的完成,也就是程控器按照一定的規(guī)律,將各個電器零部件按照順序,接通和斷開他們的有關(guān)電路,再由他 們來推動其他機械結(jié)構(gòu)的運行。電器部件的本身,也是由電路零件與機械零件的結(jié)合完成的(除電子線路外),所以,電器部件的結(jié)構(gòu)也可以看作是為了達到預(yù)定的工作目的而設(shè)計的機電合一的機構(gòu)。 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。 14 洗衣機 硬件 進水電磁閥 進水電磁閥是保證全自動洗衣機正常工作的關(guān)鍵部件 , 它通過接受PLC 的指令和水位傳感器的反饋信號控制洗衣過程中的進水動作。 全自動洗衣機進水電磁閥結(jié)構(gòu)主要由閥體、 電磁 線圈、 可動 鐵芯、橡 皮膜 、過濾網(wǎng)等部件組成。其工作原理為 :電磁閥在未通電時 , 可動鐵芯在其上端的彈簧力和自身重力作用下 , 通過橡 皮膜 , 關(guān)閉住 導(dǎo)流 孔 ,這樣進水腔內(nèi)的水壓與橡 皮膜 和塑料導(dǎo)閥之間密封腔內(nèi)的水壓相等 , 使橡 皮膜 牢牢壓住閥體中的水管口 , 切斷了水流 , 保證了進水閥的正常關(guān)閉。當(dāng)電磁閥接通電源后 , 由于電磁力的作用 , 可動 鐵芯被吸起 , 中心孔被打開 , 這時橡皮膜 和塑料導(dǎo)閥間的空腔壓力低于進水腔內(nèi)的自來水水壓 , 橡 皮膜 被頂開 , 電磁閥開始進水工作。 本設(shè)計采用 海爾洗衣機進水閥 FCD180A, 它是海爾洗衣機最常見的進水電磁閥。 15 排水閥 與電磁鐵 排水閥工作時,由排水電磁鐵將 它打開,與此同時,它還帶動剎車臂轉(zhuǎn)動,放開剎車帶和棘輪,使的脫水軸能夠自由地轉(zhuǎn)動。 交流電磁鐵由固定鐵芯、線包電磁線圈和銜鐵三部分組成。當(dāng)它的線包接通 220V 交流電時,由于電磁感應(yīng)的作用,定子鐵芯便對銜鐵產(chǎn)生吸引力,將銜鐵吸合,同時拉動排水閥的拉桿和橡膠密封膜,打開水門放水,并帶動剎車零件動作,使后面的一系列工作順利進行。 水位開關(guān) 和水位傳感器 水位開關(guān)是波輪式全自動洗衣機控制洗滌桶中水量的電器件。洗衣機的洗滌桶中水位的高低代表著桶內(nèi)水量的多少。 在向桶內(nèi)注水時,當(dāng)水位達到一定高度后,水位開關(guān)將 切斷電磁進水閥的電路,同時,通過PLC 接通洗滌電機的電路,完成進水與洗滌電路的交換。在排水時,當(dāng)水位降到脫水桶底以下時,它也將接通或斷開相應(yīng)的電路,完成預(yù)定的工作。 水位開關(guān)的作用原理是這 樣的,當(dāng)進水電磁閥向洗滌桶內(nèi)注水時,桶內(nèi)的水平面會不斷升高,在它 超 過盛水外桶 底部 的氣室入口時,氣室 16 內(nèi)的空氣就被封住了出口。隨著水平面的不斷升高,桶底的壓力就越來越大,氣室、導(dǎo)氣管和水位開關(guān)內(nèi)部的空氣被壓縮,氣壓也隨之增大。當(dāng)桶內(nèi)的水位逐漸下降時,也就是水量減少時,氣壓也跟著下降。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,氣壓的變化又引起了水位開關(guān)內(nèi)橡皮膜的機械動作,這種機械運動在牽動觸點簧片的上下移動,最后起了通、斷電路的功能,完成了預(yù)定的水位控制工作。所以說,水位開關(guān)也可以稱之為“啟動開關(guān)”。 當(dāng)氣室內(nèi)的壓力逐漸升高時,氣室上方的橡皮膜被逐漸向上推起,使得頂芯就克服彈簧的壓力被推向上方,同時帶動動簧片中間的部分一起向上移動。當(dāng)它超過兩側(cè)部分的位置時,中間小簧片上的壓力方向會突然改變,兩側(cè)會快速地向下方彎曲,動簧片上的觸電與下方的靜觸點接觸,原來的電路被斷開,另一條電路被接通。經(jīng) 過這一過程后,再加上 PLC 內(nèi)部電路使電磁進水閥的電路被切斷,進水停止,同時接通了洗滌電機的電路,波輪開始運轉(zhuǎn),洗滌工作開始。 洗滌工作完成后,排水電磁閥被打開,洗滌桶內(nèi)的水位下降,氣室內(nèi)的水壓降低,水位開關(guān)的閥心在彈簧 的壓力下向下移動,達到一定的位置后,動簧片中間不分低于兩側(cè)部分,小簧片的壓力方向又迅速改變,動簧片兩側(cè)被推向上方,下面的電路被切斷,上面的電路導(dǎo)通。這是 PLC內(nèi)部電路已經(jīng)發(fā)生改變,電機接通的時脫水電路。 在開關(guān)水位的內(nèi)部,還有一個長彈簧,他的作用是頂住與凸輪接觸的杠桿,使它以右方為軸,而左方能 緊緊的靠在凸輪的凹處 。 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,彈簧的壓縮量不同,對于閥芯的壓力也就不同,從而控制了閥芯動作多需要的氣壓(也就是水的壓力),這也就達到了控制水位高低的目的。凸輪上有幾個凹部 17 位水位開關(guān)就有幾個控制水位。 在水位開關(guān)上,出了固定的幾檔 水位 之外 ,還有一個補水檔位。補水檔位的作用是將原來的低水位水量補充進水到較高水位。從圖中凸輪的形狀就可以看出來 ,在凸輪右部凹處逐漸向上過渡,與中心的距離急速擴大。是想當(dāng)我們將凸輪放到高水位時(圖中的情況是動簧片觸點與上觸點接觸,處于接通 電磁進水閥的狀態(tài)),繼續(xù)轉(zhuǎn)動旋鈕,杠桿在凸輪的作用下會繼續(xù)下壓,彈簧上的壓力不斷增大,這時候,橡皮膜要想向上運動,只有在 氣室內(nèi)的壓力有相當(dāng)大的增加才行。所以電磁進水閥的電路也就不能斷開,洗衣機便保持這種進水狀態(tài),直到我們將旋鈕放到某一檔位為止。 補水檔地作用是將原來的低水位改換成高水位。所以,當(dāng)我們運轉(zhuǎn)水位開關(guān)旋鈕,達到補水檔,電磁進水閥重新進水后,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,就可以停止進水,繼續(xù)洗滌。 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度光會導(dǎo)致內(nèi)部通過的電流強度產(chǎn)生變化這一原理,來實現(xiàn)水位的多級控制。由于水位的變化是連續(xù)的,所以光敏元件內(nèi)的電流變化也是逐漸進行的。因此這種 PLC 就可以將原來的水位開關(guān)的幾檔水位控制改變成更多的檔次,甚至于變成無級水位的控制,這只要將 PLC 內(nèi)的程序事先加以認真編程即可。 本設(shè)計水位傳感器采用 深圳市安泰測控儀表有限公司所供應(yīng)的 1020系列洗衣機水位傳感器 , 是一種帶高集成度放大電路的硅壓力傳感器 ,工作溫度范圍:- 40 — +125℃;壓力范圍: 15~ 115 kPa;供電電壓:177。 ;精度:177。 %VFSS 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 18 傳感器是的變化 ,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。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。故常采用諧振式水位傳感器。 19 減速 離合器 早期設(shè)計的小波輪全自動洗農(nóng)機的離合器沒有減速功能,故洗滌和脫水轉(zhuǎn)速相同。新型大波輪全自動洗衣機的離合器都具有洗滌減速功能,稱減速離合器,其種類很多,但主要結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。目前應(yīng)用最為廣泛的有兩種:單向軸承式減速離合器與帶制動式減速離合器。 下面主要介紹一下 單向軸承式減速離合器 的工作原理。 圖 35 減速離合器總承分解圖 基本結(jié)構(gòu) ①離合器主要結(jié)構(gòu)如 下 圖 3 37 所示。離合器中部有兩根軸:輸 20 入軸 l 和脫水軸 l8。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。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。輸入軸 1 的上 端加工成齒形花鍵,和行星減速器的中心輪內(nèi)孔配合聯(lián)接。 輸入軸 l 的外部是脫水軸 18。在衣服洗滌時,脫水軸靜止不轉(zhuǎn);而洗滌結(jié)束后,脫水軸應(yīng)將帶輪 3 的高轉(zhuǎn)速直接傳遞給脫水桶,完成脫水功能。這種轉(zhuǎn)換功能是由方絲離合彈簧 4 完成的。方絲離合彈簧的形狀呈錐形,上端幾圈的直徑比下端略小一些。由于脫水軸 18 和離臺套 20的外徑比方絲離合彈簧的內(nèi)徑略大,在自由狀態(tài)時,方絲離合彈簧就抱緊在離合套 20 和脫水軸 18 的外壁上。當(dāng)帶輪帶動離合套向彈簧旋緊方向旋轉(zhuǎn)時,通過方絲離合彈簧就將帶輪 3 的轉(zhuǎn)動由離合套 20 傳遞到脫水軸 18,這就是“合” 時的脫水狀態(tài)。在洗滌時,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”時的洗滌狀態(tài)。實現(xiàn)彈簧旋松的機構(gòu)是棘輪棘爪裝置,圖 38 是其工作原理簡圖。方絲離合彈簧下端的彈簧卡 2 卡在棘輪 3 的內(nèi)槽中,通過棘爪 5 的擺動使棘輪 3 轉(zhuǎn)動,從而帶動方絲離合彈簧向旋松方向轉(zhuǎn)動。 圖 37 中的 8 是單向滾針軸承部件,它的內(nèi)圈與脫水軸 18 相接觸,它的外圈與齒輪軸承座過盈配合成一體,齒輪軸承座嵌在支撐架 19 中,支撐架用螺栓和離合器外罩 14固定在一起。在單向滾針軸承 8的作用下,脫水軸 l8 只能向一個方向 自由旋轉(zhuǎn)。單向滾針軸承是滾針軸承產(chǎn)品領(lǐng)域中一種科技含量較高的產(chǎn)品,其結(jié)構(gòu)緊湊,徑向截面小。因為其外圈工作面是楔形.所以只允許一個方向的轉(zhuǎn)動.可以起到單向離合器的作用。洗衣機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。 21 當(dāng)脫水軸 5 順時針轉(zhuǎn)動時,滾針落入楔形槽的大端中,此時脫水軸可順時針轉(zhuǎn)動;而當(dāng)脫水軸逆時針轉(zhuǎn)動時,滾針則卡緊在楔彤槽的小端處,這時脫水軸將無法轉(zhuǎn)動。 在圖 37 中,剎車裝置外罩 剎車扭簧 l0、剎車帶 1剎車盤 16和十寧軸套 17 等組成了脫水軸 18 的剎車裝置。十字軸套 17 用兩顆緊定螺釘和脫水軸 18 固定在一起,剎車盤 16 又和十字軸套 17 用螺栓固定在一起,所以剎車盤 16 和脫水軸 18 聯(lián)成了一體。剎車裝置外罩 9 安裝在脫水軸 18 上,為間隙配合,它對脫水軸的作用由剎車扭簧 10 控制。剎車扭簧 10套裝在剎車裝置外罩 9的外圓上,其下端固定在離合器外罩上,它的上端則嵌在拉桿 21 的一個方孔中,由排水電磁鐵帶動拉桿控制其狀態(tài)。洗滌時,排水電磁鐵斷電,剎車扭簧處于自由旋緊的狀態(tài)。當(dāng)脫水軸 18 順時針旋轉(zhuǎn)時,由于剛性剎車帶 15 緊緊抱住剎車盤 16,而 其一端又卡在剎車裝置外罩 9 的方槽中,所以剎車盤、剎車帶以及剎車裝置外罩 9 都將一起順時針旋轉(zhuǎn)。剎車裝置外罩 9 在順時針旋轉(zhuǎn)過程中,剎車扭簧 10 將被迅速旋緊,強大的摩擦力使剎車裝置外罩 9 無法動作,此時剎車帶 15 和剎車盤 16 將發(fā)生劇烈摩擦,對脫水軸 18 產(chǎn)生制動作用,防止脫水桶產(chǎn)生跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在脫水時,排水閥通電,排水電磁鐵帶動拉桿使剎車扭簧處于放松狀態(tài)。由于剎車裝置外罩 9 在順時針旋轉(zhuǎn)過程中,與旋松的剎車扭簧之間可以自由滑動,剎車不起作用,因此剎車裝置外罩 剎車盤 1剎車帶 15 都將與脫水軸 18 一起高速旋轉(zhuǎn),完成脫水功能。 22 圖 36 離合器結(jié)構(gòu) 37 洗衣機離合器結(jié)構(gòu)圖 23 4 棘輪卡槽 圖 38 離合棘輪工作原理圖 24 ②行星減速器結(jié)構(gòu)如圖 310 所示。減速器外罩 8 和減速器底蓋 10用螺釘緊固在一起,再安裝在法蘭盤 12 上,法蘭盤 12 和脫水軸 2 通過鎖緊塊 13 固定在一起,因為法蘭盤 12 和脫水桶相聯(lián)接,所以減速器外罩 減速器底蓋 法蘭盤 12 和脫水桶成一整體。減速器底蓋 10 有上、下兩個止口,從而保證了減速器和脫水軸 2 安裝時的同心度。對行星減速器來說,輸入軸 1 是動力的傳入軸,其花鍵端插人中心輪 11 的內(nèi)孔中。行星輪 4 其有 4 個,與中心輪 11 以及內(nèi)齒圈 6 相嚙合。內(nèi)齒圈 6通過其圓周槽卡在減速器底蓋 10 上,與之聯(lián)成一體。行星輪通過銷軸 5 25 安裝在行星架 7 上,當(dāng)行星輪繞中心輪公轉(zhuǎn)時,將帶動行星架一起旋轉(zhuǎn)。波輪軸 9 兩端都加工成齒形花鍵,其下端與行星架 7 聯(lián)接,上端與波輪相聯(lián),從而使波輪以低速旋轉(zhuǎn)洗滌衣物。 工作原理 ①脫水狀態(tài)減速離合器脫水時的狀態(tài)及裝配戈系如圖 311 所示,脫水狀態(tài)下,排水電磁鐵通電吸合,牽引拉桿移動約 13mm,使排水閥開啟。拉桿在帶動閥門開啟的同時, 一方面撥動旋松剎車彈簧,使其松開剎車裝置外罩,這時剎車盤隨脫水軸 5 一起轉(zhuǎn)動,剎車不起作用;另一方面又推動撥叉旋轉(zhuǎn),致使棘爪 18 脫開棘輪 4,棘輪被放松,方絲離合彈簧 3 在自身的作用力下回到自由旋緊 狀態(tài),這時也就抱緊了離合套 2。大帶輪 l 在脫水時是順時針旋轉(zhuǎn)的,由于摩擦力的作用,方絲離合彈簧 3將會越抱越緊。這樣脫水軸 5 就和離合套 2 聯(lián)在一起,跟隨大帶輪 1 一起做高速運轉(zhuǎn)。由于此時脫水軸 5 做順時針運動,和單向滾針軸承 7 的運動方向一致,因此單向滾針軸承 7 對它的運動無限制。由于脫水軸 5通過鎖緊塊與法蘭盤 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 帶動內(nèi)桶 12 以及減速器內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速,與輸入軸帶動減速器中心輪的轉(zhuǎn)速相同,這樣致使行星輪無法自轉(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
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