【正文】 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQGn8xp$Ramp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。你們的鼓勵和幫助永遠是我前進的動力。 47 致謝 首先，我要感謝理工大學，感謝 機械 系對我四年的培養(yǎng)，讓我學到了許許多多的知識，感謝各位老師在這四年里 對我的關懷與照顧，在此致以我深深的謝意。 ② 洗衣機 的節(jié)能方面， 洗衣機的節(jié)能體現(xiàn)在節(jié)水、節(jié)電和節(jié)省洗滌劑上，且現(xiàn)在的洗衣機結構更趨合理、造型更趨美觀的方向發(fā)展?？傊f事開頭難，知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 ③ 對 PLC 控制技術進行了深入研究，并進行了設計。經(jīng)過認真選擇和反復設計，確定了利用三菱公司生產(chǎn)的 FX2N24MR PLC 對全自動洗衣機進行控制，重點對軟硬件進行了設計和討論。此時 , 按下啟動開關 SA1, X0 常開閉合 , S20 被置位 , 而 S0 自動復位 ,S20 被置位后 , M8 得電吸合 , M8 常開觸點閉合 , Y3 得電工作。 38 圖 51 控制流程圖 39 I/O 端口配置 表 51 I/O 端口配置 輸入元件 輸出元件 作用 名稱 地址 作用 名稱 地址 啟動 SA1 X0 正洗控制 KM1 Y0 高水位 SH X1 反洗控制 KM2 Y1 低水位 SL X2 脫水離合器 YC1 Y2 手動正洗 SB1 X3 進水電磁閥 YV1 Y3 手動反洗 SB2 X4 排水電磁閥 YV2 Y4 手動脫水 SB3 X5 報警控制 KM3 Y5 手動進水 SB4 X6 手動排水 SB5 X7 手動 /自動 SA2 X10 三菱 FX2N24MR PLC 接線圖 圖 52 三菱 FX2N24MR PLC 接線圖 SWOPCFXGP/WINC軟件進行程序設計 本次設計采用三菱公司的 FXGPWIN 編程軟件進行編程，該軟件使用 40 方便，梯形圖與指令表互換。水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水 , 脫水 20s 即完成一次從進水到脫水的大循環(huán)過程。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn) , 此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。內(nèi)桶的周圍有許多小孔 , 使內(nèi)桶和外桶的水流相通 , 洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。根據(jù)負載的需要，負載回路的電源既可以選用交流電源，也可以選用直流電源?；蛘呃^電器觸點輸出方式 )和交流輸出單元 (晶閘管輸 出方式或者繼電器觸點輸出方式 )。 ④ 輸 入／輸出模塊的選擇 根據(jù)系統(tǒng)控制的要求，本系統(tǒng)的輸入選用直流 24V 的輸入模塊。 表 43 FXOS， FXON． FX2N 性能比較 型號 I/O數(shù) 用戶程序步數(shù) 功能指令 通信功能 基本指令執(zhí)行時間 模擬量模塊 FX0S 1030 800步 EEPROM 50 無 無 FX0N 24128 2K步 EEPROM 55 較強 有 FX2N 16256 8K步 RAM 298 強 有 FXOS 的功能簡單，價格便宜，可以用與小型開關量的控制系統(tǒng)， FXON可用于控制要求較高的中小型控制系統(tǒng)， FX2N 的功能最強，可用與控制要求很高的控制系統(tǒng)。 ③ 可編程控制器機型的選擇 。因此，在用戶程序編寫前只能根據(jù)輸入／輸出點數(shù)、控制系統(tǒng)的復雜程度進行估算。所需輸入／輸出點數(shù)與內(nèi)存容量估算如下： ① 輸入／輸出點的估算。 ④ 適應發(fā)展的需要 由于技術的不斷發(fā)展， 控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。例如：應該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下 (如突然掉電再上電、按鈕按錯等 )，也能正常工作。因此，在設計 PLC 控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則： ① 最大限度地滿足被控對象的控制要求 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計 PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。 PLC 與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)的比較 幾十年來，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領域中大量地應用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與 PLC 相比較，存在著質(zhì)的差別，表 4— 1給出了 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)功能與特點的比較。． ⑤ 信號連鎖系統(tǒng)信號連鎖是安全生產(chǎn)所需的。 ③ 定時控制 PLC 具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時與計數(shù)器。 ② 模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由許多連 續(xù)變化的物理量需要進行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。通過接觸器線圈得電控制其主觸點的接通，能實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)。電容器的電壓也要按照電機標牌的要求選配，一般洗衣機電機對電容器的要求電壓為 400 伏到 450伏交流電。 在洗衣機中使用的電機都要配接電容器。交流電機又分為異步電機和同步電機。 綜合所述，當波輪逆時針轉(zhuǎn)動時，依靠單向滾針軸承來防止桶跟轉(zhuǎn)； 28 當波輪順時針方向轉(zhuǎn)動時，依靠剎車裝置來防止內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)。但在波輪順時針力向轉(zhuǎn)動時，單向滾針軸承允許轉(zhuǎn)動的方向與之致，所以對脫水桶沒有制動作用。洗滌時，內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象將減弱洗滌效果并對洗衣機不利，所以要防止山桶出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)。 ③ 內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解決 。輸入軸至波輪軸的傳動稱為二級減速，其工作過程為：輸人軸通過中心輪驅(qū)動行星輪，行星輪既繞自己的軸自轉(zhuǎn)又沿著內(nèi)齒圈繞輸人軸公轉(zhuǎn)，因為行星輪固定在行星架上，所以行星輪的公轉(zhuǎn)也將帶動行星架轉(zhuǎn)動；行星架以花鍵孔與波輪軸 下端的花鍵相聯(lián)接，帶動波輪軸和波輪轉(zhuǎn)動。由于電動機輸出轉(zhuǎn)速只經(jīng)帶輪一級減速．所以內(nèi)桶轉(zhuǎn)速較高，約 680～ 800r／ min。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)。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。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。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。洗滌時，排水電磁鐵斷電，剎車扭簧處于自由旋緊的狀態(tài)。 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。單向滾針軸承是滾針軸承產(chǎn)品領域中一種科技含量較高的產(chǎn)品，其結構緊湊，徑向截面小。實現(xiàn)彈簧旋松的機構是棘輪棘爪裝置，圖 38 是其工作原理簡圖。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。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。 圖 35 減速離合器總承分解圖 基本結構 ①離合器主要結構如 下 圖 3 37 所示。 19 減速 離合器 早期設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。 %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。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。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。 在水位開關上，出了固定的幾檔 水位 之外 ，還有一個補水檔位。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。 當氣室內(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。隨著水平面的不斷升高，桶底的壓力就越來越大，氣室、導氣管和水位開關內(nèi)部的空氣被壓縮，氣壓也隨之增大。洗衣機的洗滌桶中水位的高低代表著桶內(nèi)水量的多少。 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。 全自動洗衣機進水電磁閥結構主要由閥體、 電磁 線圈、 可動 鐵芯、橡 皮膜 、過濾網(wǎng)等部件組成。 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電路，再由他 們來推動其他機械結構的運行。漂洗一般進行兩次，在第二次漂洗前注水時，衣物的柔軟調(diào)理劑被放入洗滌桶內(nèi)，這個 工作一般是利用離心力的原理放入的。在這同時，又做好了波輪運轉(zhuǎn)的準備工作。 在洗滌桶內(nèi)的水位降到一定高度時，水壓下降，水位開關動作，發(fā)出信號，程控器連通電機的脫水電路，電機進行單向轉(zhuǎn)動，通過減速器帶動脫水軸，使洗衣機進行漂洗前的脫水運行。電磁鐵的吸合控制三個動作：①拉動排水閥桿，打開排水口，將洗滌桶內(nèi)的水排出。于是進水閥的電路被切斷，進水工作停止。進水是有電磁進水閥來完成的。有的采用剛柔相濟的不銹鋼做內(nèi)桶剛性，在于不銹鋼材質(zhì)表面分子結構致密，空隙小，故可抗擊細菌等物質(zhì)的侵入和腐蝕，以達到抗菌，抑菌，耐腐蝕的作用。 脫水時，牽引電機是通電狀態(tài)，拉動制動桿使得制動帶松開，棘輪和方絲離合器處于自由狀態(tài)，大皮帶輪順時針旋轉(zhuǎn)將方絲離合簧旋緊，使輸入轉(zhuǎn)矩有效地傳遞給脫水軸，實現(xiàn)高速脫水運轉(zhuǎn)。離合器的內(nèi)軸（洗滌軸），一端固定波輪，另一端固定離合套，離合套上固定大帶輪，離合器外軸（離心軸）的一端固定離心桶（脫水桶），另一端通過抱簧與離合套連接。排水閥主要 由 閥蓋、閥芯彈簧、閥芯拉簧，橡皮閥和閥體組成。此時主電機導通，進水閥斷開（原來中觸片與下閉合），并開始洗衣。 自動洗衣機的進水和排水系統(tǒng) 全自動洗衣機的進水系統(tǒng)采用水位壓力開關和進水閥，由程 序控制器調(diào)節(jié)。 洗滌系統(tǒng)的傳動部分由風葉、皮帶、皮帶輪、和洗衣軸體組成。 圖 22 全自動洗衣機控制系統(tǒng)方框圖 8 自動洗衣機的 洗滌與脫水系統(tǒng) 圖 23 洗滌脫水桶 全自動洗衣機主要是通過波輪對衣物的翻滾達到洗滌目的。 全自動洗衣機一般采用輕觸式開關，在按下開關后，字符旁邊的指示燈會亮。若水的透明度低，接收管獲得的光能小，說明衣物較臟。通過分析脈沖個數(shù)和 7 脈沖寬度。當水注入洗衣桶后，貯氣室口很快被封閉，隨水位上升，貯氣室的水位也上升，被封閉的空氣壓強亦增大，水位開關中的波紋膜片受壓而脹起，推動頂桿運動而使觸點改變，從而實現(xiàn)自動通斷。當電磁線圈通電后，移動鐵芯在磁力作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小孔流入洗衣桶內(nèi)。在湍流的作用下，衣物做無規(guī)則地運動并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長，衣物相互相摩擦，增大了洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉(zhuǎn)，吸入中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。洗衣機的洗滌過程主要是在機械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實現(xiàn)洗凈的目的。 ③ 硬件 選型與 設計。 家用洗衣機采用 PLC 進行控制的還相對較少。如果在全自動洗衣機的控制系統(tǒng)中采用 PLC 來控制將能 4 克服單片機的這些缺點。 PLC 是一種基于數(shù)字計算機技術、專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的電子控制裝置。隨著微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展。 本課題的意義 傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機的自動化程度的要求了。它不僅大大節(jié)省了人力，而且還進一步擴大了機洗衣物的范圍。到 80 年代，“模糊控制”的應用使得洗衣機操作更簡便功能更完備，洗衣程序更隨人意，外形造型更為時尚。隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機的研制的步伐， 20 世紀 60 年代，洗衣機在一些發(fā)達國家的消費市場開始形成系列，家庭普及率迅速上升。 1880 年，美國又出現(xiàn)了蒸汽機洗衣機，蒸汽動力開始取代人力。 關鍵詞： PLC，梯形圖， 洗衣機 II Abstract The PLC Control Completely automatic Washer is designed by the miniature FX2N24MR PLC which is produ