【正文】 出水都可以使用電磁閥來實現(xiàn)，洗滌液也是通過電磁閥來打開閥門，用水將其沖入洗衣機的。當(dāng)線圈通電時，由電磁感應(yīng)原理可知，線圈引銜鐵帶動觸點動作，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合；當(dāng)線圈失電時，銜鐵在彈簧的復(fù)位用力下迅速使常開觸點斷開，常閉觸點接通。電磁式繼電器是用來接通與分?jǐn)嘭?fù)荷電流的電磁式電器，用于控制加熱電源的開與斷。對于洗滌強度、衣物分類這兩種功能的實現(xiàn)，可以選擇兩個三選一的選擇開關(guān)，作為輸入。對于帶沖洗與帶漂洗這兩種功能的輸入控制可以選用開關(guān)來做主令器件。我們選用 3 個位置開關(guān)表示水位控制器的動靜觸點。當(dāng)水注入外桶時，貯氣室被封閉，隨著水位的升高，密閉室內(nèi)的空氣氣壓隨水壓成正比例增大，密閉室內(nèi)的空氣壓力也隨之增大，到一定水位后，空氣壓力使橡膠氣模片發(fā)生形變而推動電觸點狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，使常閉觸點斷開，常開觸點接通，從而使洗衣機檢測到相應(yīng)的水位。 （ 2） 位置開關(guān)（ SQ） 滾筒式洗衣機一般使用水位控制器來檢測水 位。在沒有按動按鈕時，接在常開觸頭接線柱上的線路是斷開的，常閉觸點接線柱的線路是接通的；當(dāng)按下按鈕時，兩種觸點狀態(tài)改變，同時也使與之相連的電路狀態(tài)改變。 （ 1） 按扭（ SB） 按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單的手動主令電器，當(dāng)按鈕被按下時，先斷開常閉觸點，然后才接通常開觸點。 元件選型 根據(jù)控制要求確定，相應(yīng)的輸入與輸出，主要選擇 PLC、變頻器和電動機的型號。 變頻器 MM440 要實現(xiàn) USS 通信還得對其相關(guān)參數(shù)設(shè)置事先置，請使用變頻器自帶小鍵盤設(shè)定表 3－ 1 中相關(guān)的參數(shù)。 S7200 系列 PLC 安裝的是標(biāo)準(zhǔn)的 9 針“ D 型”插頭 /座，為了解方便設(shè)備的連接，西門子公司提供了專 用的網(wǎng)絡(luò)連接器，用于連接 RS— 485 接口設(shè)備。 這種方法可以通過指令設(shè)置想要的頻率輸出，只需用一根通信線把 PLC 與變頻器連接起來便可。主站根據(jù)通訊報文中的地址字符來選擇要傳輸數(shù)據(jù)的從站。 （ 4） 通信數(shù)字量操作方式 為了方便與網(wǎng)絡(luò)接口，變頻器一般都設(shè)有網(wǎng)絡(luò)接口，都可以通過通信方式接收頻率控制指令，西門子公司設(shè)計了與 PLC 專 用的通信協(xié)議 —— 通用的串行口協(xié)議（ USS），它是按照串行總線的主 從通訊原理來確定訪問的方法。 （ 3） 外輸入端子模擬量頻率選擇操作方式 MM440 設(shè)有模擬量輸入端子，當(dāng)接在這些端子上的電流或電壓量在一定的范圍內(nèi)平滑變化時，變頻器的輸出頻率在一定的范圍內(nèi)平常變化。各固定頻率值通過功 能碼設(shè)定，頻率段的選擇通過外部端子選擇。 MM440 變頻器的輸出頻率控制有以下四種方式： （ 1） 基本操作面板（ BOP）操作方式 這是通過操作面板上的按扭手動調(diào)節(jié)輸出頻率的操作方式，這種方式在此不適合自動調(diào)節(jié)。 變頻器的選擇 由于洗衣機在洗滌時桶內(nèi)有大量水，對電動機在低速時輸出轉(zhuǎn)矩要求較高。 （ 3） 矢量控制（ VC） 矢量控制將交流電動機的定子電流采用矢量分解的方法，計算出定子電流的磁場分量及轉(zhuǎn)矩分量，并分別控制，從而大大提高了變頻器對電動機轉(zhuǎn)速及力矩控制的精度及性能。其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低、機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求。由此可知，變頻調(diào)速的供電裝置必須具有以上功能才能滿足電動機的要求，這樣的裝置稱為變壓變頻裝置，變壓變頻也是通用變頻器工作的基本模式?；l以上電壓基本不變，弱磁而為恒功率調(diào)速。由式 23 可知，這將迫使?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 14 磁通隨頻率的升高而降低，當(dāng)于直流電動機弱磁升速的情況。 因而在保障電動機不因電流加大而過載且充分利用電動機磁路的前提下，變頻調(diào)速時，電源的電壓與頻率最好同時變化，有以下兩種情況： （ 1） 基頻以下調(diào)速 要保持 Φ M不變，當(dāng)頻率 f1從額定值 f1N向 下調(diào)節(jié)時必須同時降低 E1，使 ?11Ef 常數(shù)，這就是采用電動勢與頻率之比恒定的方式。由式 23 可知，如果每相電動勢的有效值 E1不變，改變定子頻率時就會出現(xiàn)以下兩種情況： （ 1） 如果 f1大于電 動機的額定頻率 f1N，氣隙磁通就會小于定額氣隙磁通量Φ MN，結(jié)果是盡管電動機的鐵芯沒有得到充分利用，但在機械特性允許的條件下長期使用，電動機不會損壞。 以上兩式說明，無論是同步電動機還是異步電動機，轉(zhuǎn)速都與送入電動機的電流頻率成正比例變化， 即改變電源頻率可以方便地改變電動機的運行速度。而交流電動機 的同步轉(zhuǎn)速： 專科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 13 ? 11 60fN p （ 21） 式中： N1 為同步轉(zhuǎn)速， r/min； f1 為定子電流頻率， Hz； P 為電動機的磁極對數(shù)。下面介紹變頻器的控制方式。 變頻器概述 變頻器是利用 電力 半導(dǎo)體器件的通斷作用將 工頻 電源變換為另一 頻率 的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、 變頻調(diào)速 、提高運轉(zhuǎn) 精度 、改變功率因數(shù)、過流 /過壓 /過載保護等功能。 而開關(guān)量輸出單元，既有直流輸出又有交流輸出，同時要求輸出量的變化不是很頻繁，所以在此選用繼電器輸出電路。這樣對于數(shù)字輸入輸出空余 3入 /3出，模擬量輸入空余 2路，以作備用。 表 3－ 3 PLC 地址分配表 符號 地址 功能說明 選擇開關(guān) SA1 帶沖洗功能選擇 選擇開關(guān) SA2 帶漂洗功能選擇 按鈕 SB1 啟動洗衣機為全自動方式運行 按鈕 SB2 啟動洗衣 機為單排水方式運行 按鈕 SB3 啟動洗衣機為單脫水方式運行 位置開關(guān) SQ1 低水位檢測輸入 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 11 位置開關(guān) SQ2 中水位檢測輸入 位置開關(guān) SQ3 高水位檢測輸入 選擇開關(guān) SA3 選擇弱洗 選擇標(biāo)準(zhǔn) 選擇強洗 選擇開關(guān) SA4 選擇純棉類 選擇化纖類 選擇羊毛類 按鈕 SB4 使系統(tǒng)停止的輸入 電磁閥 YV1 用于進水控制 電磁閥 YV2 用于控制是否沖入預(yù)洗液 電磁閥 YV3 用于控制是否沖入主洗液 電磁閥 YV4 用于控制是否沖入漂白液 電磁閥 YV5 用于排水控制 指示燈 HL1 用于指示電源 指示燈 HL2 表示洗衣機正處在全自動運行狀態(tài) 指示燈 HL3 表示洗衣機正處在單排水運行狀態(tài) 指示燈 HL4 表示洗衣機正處在單脫水運行狀態(tài) 揚聲器 Y1 用于發(fā)出聲音，提示洗完 繼電器 KM1 用于控制加熱電源的開與斷 PLC 通訊口 1（地） 接 MM440 變頻器的 2（地） PLC 通訊口 3（ A） 接 MM440 變頻器的 29（ P+） PLC 通訊口 8（ B） 接 MM440 變頻器的 30（ P） 我們選用西門子公司 S7200系列 PLC中的 CPU224。 PLC 的輸入輸出總點數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點。 可編程控制器的選擇 I/O 分配表 I/O 點數(shù)是 PLC 的 一項重要指標(biāo)。所以元件寄存器在程序執(zhí)行過程中會不斷的變化。掃描階段因執(zhí)行系統(tǒng)和應(yīng)用程序而得名，在每次執(zhí)行系統(tǒng)程序前先完成與其它外設(shè)的通信處理，再次進行時鐘、特殊寄存器更新，而執(zhí)不執(zhí)行應(yīng)用程序還與 CPU的運行方式有關(guān)，掃描階段主要分三部分： 輸入采樣階段： PLC 掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入輸入映像寄存器中，此時刷新輸入映像寄存器，在本次掃描周期內(nèi)，不管輸入信號如何變 化它的內(nèi)容將不再改變，只有到下一個掃描周期時再更新。 PLC 的運行過程，請見圖 3－ 2 所 示。 可編程控制器的工作原理 作為電器控制裝置，可編程控制器必須接入電路，與主令器件、傳感器件及執(zhí)行器件共同構(gòu)成系統(tǒng)才能承擔(dān)控制任務(wù)。但是 PLC提供的電源的負(fù)載能力都是有限的， 在配置時不能超載工作，例如本門子 S7200 系列 PLC 的 CPU 內(nèi)部電源24V DC 輸出最大電流為 400mA， CPU 及擴展模塊所消耗的電流總和不能大于此值。其中 5V電源一般用于 CPU 及擴展模塊的工作電源。內(nèi)部開關(guān)電源為各部分電路提供 5V、177。當(dāng)系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘 6 次以下時，應(yīng)首先選繼電器輸出。 2)晶閘管輸出單元：輸出器件是晶閘管，帶負(fù)載能力為 ，只能帶交?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 9 流負(fù)載，可適應(yīng)高頻動作，響應(yīng)時間為 1ms。常用的開頭量輸出單元有三種，可分為晶體管輸出單元、晶閘管輸出單元、繼電器輸出單元。開關(guān)量輸出接口用來連接接觸器、電磁閥及指示燈等執(zhí)行器件；模擬量輸出接口連接 使用模擬量控制的調(diào)節(jié)閥及調(diào)速裝置等。 （ 3）輸入、輸出接口 輸入輸出接口是 PLC 與外界連接的接口，含開關(guān)量接口及模擬量接口。從用途上分系統(tǒng)存儲器 和用戶存儲器兩部分，系統(tǒng)存儲器用來存放由 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改，它使 PLC 具有基本的智能，能夠完成 PLC 設(shè)計者規(guī)定的各項工作。從存儲器逐條讀取用戶指令，完成各種數(shù)據(jù)的運算、傳送和存儲等功能； 5)根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器表的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 可編程控制器主要組成部分介紹： （ 1）中央處理器（ CPU） CPU 是 PLC 的核心，它按 PLC 中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC 有條不紊地進專科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 8 行工作。 中 央 處 理 單 元（ C P U ）輸出單元輸出單元存 儲 器系 統(tǒng) 程 序存 儲 器用 戶 程 序存 儲 器外設(shè)接口I / O擴展口電 源用戶輸出設(shè)備用戶輸出設(shè)備編 程 器盒 式 磁 帶 機打 印 機E P R O M 寫 入 器上 位 計 算 機P L C可 編 程 終 端 P T…I / O 擴 展 單 元特 殊 功 能 單 元圖 3－ 1 整體式 PLC 的組成示意圖 （ 2）組合式的 PLC 是將 CPU、輸入單元、輸出單元、電源單元、智能 I/O單元、通信單元等分別做成單個的電路或模塊，各模塊可以插在帶有總線的底板上。 可編程控制器的組成 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同， PLC 可分為整體式（單元式）和組合式（也稱模塊式）兩類： （ 1）整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 將中央處理單元（ CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信端口、 I/O 擴展端口等組裝在一個箱體內(nèi)構(gòu)成主機，另外還有獨立的 I/O 擴展單元及擴展模塊等與主機配合使用。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如過程控制系統(tǒng)、無人柔性控制系統(tǒng)等。 （ 4）數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代可編程控制器具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、查表、排序、位操作等工能，可以完成數(shù)據(jù)的采集及處理。 PID 功能的提供使 PLC 具有閉環(huán)控制能力，可用于過程控制。使運動控制與邏輯控制結(jié)合起來，可編程運動控制可以用于各種機械，如機床、裝配機械、機器人、電梯等。其應(yīng)用領(lǐng)域已遍布各行各業(yè)，甚至深入到家庭。含觸點的串、并聯(lián)及組合邏輯或控制、定時 、計數(shù)控制等。 （ 6）體積小，能耗低，易于機電一體化。 （ 5）編程簡單，易于使用。對于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O點狀態(tài)均有顯示。 （ 4）維修方便，簡單，工作量少。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它不僅可以控制一臺單機，一條生產(chǎn)線，還可以控制一個機群，許多生產(chǎn)線。 PLC 中含有數(shù)量巨大的供用戶使用的編程軟元件，可輕松的實現(xiàn)大規(guī)模的控制。重要的是， PLC 系統(tǒng)接線很少，其主要功能是通過程序?qū)崿F(xiàn)的，在需要修改設(shè)備的控制功能時，只要修改程序，專科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 6 修改接線的工作量很小。 （ 2）適應(yīng)性強，應(yīng)用靈活。而在 PLC 系統(tǒng)中，大量的開關(guān)動作是由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成的，加上 PLC 充分考慮了工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境電磁、粉塵、溫度等各種干擾，在硬件和軟件上采取了一系列抗干擾措施，因而具有極高的可靠性。高可靠性往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。由此可知， PLC 是專為“工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計”，“易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一體”。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 5 第三章 設(shè)計方案 可編程控制器概述 可編程控制器簡稱PLC （ Program Logic Control）。 （ 5）聲光提示功能：對于洗衣的工作狀態(tài)有指示燈提示。 （ 4）停止功能：在出現(xiàn)意外或需要停止時，可按停止按鈕停止。 所以衣物大體 可分為四種：純棉類、化纖類、羊毛類、化學(xué)纖維類。它與羊毛纖維性質(zhì)類似，可合為一類。 3)絲纖維 它也是一種蛋白質(zhì)纖維，表面比較光滑，污垢附著較輕，易于濕潤，也易于洗滌。并 且羊毛纖維吸水性很強，分子之間的引力了比棉纖維大，吸附油污比棉纖維多。