【正文】 出水都可以使用電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，洗滌液也是通過(guò)電磁閥來(lái)打開(kāi)閥門(mén)，用水將其沖入洗衣機(jī)的。當(dāng)線圈通電時(shí)，由電磁感應(yīng)原理可知，線圈引銜鐵帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；當(dāng)線圈失電時(shí)，銜鐵在彈簧的復(fù)位用力下迅速使常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)接通。電磁式繼電器是用來(lái)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(kāi)與斷。對(duì)于洗滌強(qiáng)度、衣物分類這兩種功能的實(shí)現(xiàn)，可以選擇兩個(gè)三選一的選擇開(kāi)關(guān)，作為輸入。對(duì)于帶沖洗與帶漂洗這兩種功能的輸入控制可以選用開(kāi)關(guān)來(lái)做主令器件。我們選用 3 個(gè)位置開(kāi)關(guān)表示水位控制器的動(dòng)靜觸點(diǎn)。當(dāng)水注入外桶時(shí)，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(dòng)電觸點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，使常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)接通，從而使洗衣機(jī)檢測(cè)到相應(yīng)的水位。 （ 2） 位置開(kāi)關(guān)（ SQ） 滾筒式洗衣機(jī)一般使用水位控制器來(lái)檢測(cè)水 位。在沒(méi)有按動(dòng)按鈕時(shí)，接在常開(kāi)觸頭接線柱上的線路是斷開(kāi)的，常閉觸點(diǎn)接線柱的線路是接通的；當(dāng)按下按鈕時(shí)，兩種觸點(diǎn)狀態(tài)改變，同時(shí)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(jiǎn)單的手動(dòng)主令電器，當(dāng)按鈕被按下時(shí)，先斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)，然后才接通常開(kāi)觸點(diǎn)。 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(dòng)機(jī)的型號(hào)。 變頻器 MM440 要實(shí)現(xiàn) USS 通信還得對(duì)其相關(guān)參數(shù)設(shè)置事先置，請(qǐng)使用變頻器自帶小鍵盤(pán)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(mén)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(guò)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(lái)便可。主站根據(jù)通訊報(bào)文中的地址字符來(lái)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(guò)通信方式接收頻率控制指令，西門(mén)子公司設(shè)計(jì)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(lái)確定訪問(wèn)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(shí)，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(guò)功 能碼設(shè)定，頻率段的選擇通過(guò)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(guò)操作面板上的按扭手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率的操作方式，這種方式在此不適合自動(dòng)調(diào)節(jié)。 變頻器的選擇 由于洗衣機(jī)在洗滌時(shí)桶內(nèi)有大量水，對(duì)電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩要求較高。 （ 3） 矢量控制（ VC） 矢量控制將交流電動(dòng)機(jī)的定子電流采用矢量分解的方法，計(jì)算出定子電流的磁場(chǎng)分量及轉(zhuǎn)矩分量，并分別控制，從而大大提高了變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及力矩控制的精度及性能。其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低、機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)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(dòng)機(jī)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，這將迫使專科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 14 磁通隨頻率的升高而降低，當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速的情況。 因而在保障電動(dòng)機(jī)不因電流加大而過(guò)載且充分利用電動(dòng)機(jī)磁路的前提下，變頻調(diào)速時(shí)，電源的電壓與頻率最好同時(shí)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(shí)必須同時(shí)降低 E1，使 ?11Ef 常數(shù)，這就是采用電動(dòng)勢(shì)與頻率之比恒定的方式。由式 23 可知，如果每相電動(dòng)勢(shì)的有效值 E1不變，改變定子頻率時(shí)就會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況： （ 1） 如果 f1大于電 動(dòng)機(jī)的額定頻率 f1N，氣隙磁通就會(huì)小于定額氣隙磁通量Φ MN，結(jié)果是盡管電動(dòng)機(jī)的鐵芯沒(méi)有得到充分利用，但在機(jī)械特性允許的條件下長(zhǎng)期使用，電動(dòng)機(jī)不會(huì)損壞。 以上兩式說(shuō)明，無(wú)論是同步電動(dòng)機(jī)還是異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速都與送入電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度。而交流電動(dòng)機(jī) 的同步轉(zhuǎn)速： 專科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（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(dòng)機(jī)的磁極對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、 變頻調(diào)速 、提高運(yùn)轉(zhuǎn) 精度 、改變功率因數(shù)、過(guò)流 /過(guò)壓 /過(guò)載保護(hù)等功能。 而開(kāi)關(guān)量輸出單元，既有直流輸出又有交流輸出，同時(shí)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(duì)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(hào) 地址 功能說(shuō)明 選擇開(kāi)關(guān) SA1 帶沖洗功能選擇 選擇開(kāi)關(guān) SA2 帶漂洗功能選擇 按鈕 SB1 啟動(dòng)洗衣機(jī)為全自動(dòng)方式運(yùn)行 按鈕 SB2 啟動(dòng)洗衣 機(jī)為單排水方式運(yùn)行 按鈕 SB3 啟動(dòng)洗衣機(jī)為單脫水方式運(yùn)行 位置開(kāi)關(guān) SQ1 低水位檢測(cè)輸入 ?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 11 位置開(kāi)關(guān) SQ2 中水位檢測(cè)輸入 位置開(kāi)關(guān) SQ3 高水位檢測(cè)輸入 選擇開(kāi)關(guān) SA3 選擇弱洗 選擇標(biāo)準(zhǔn) 選擇強(qiáng)洗 選擇開(kāi)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(jìn)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(jī)正處在全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài) 指示燈 HL3 表示洗衣機(jī)正處在單排水運(yùn)行狀態(tài) 指示燈 HL4 表示洗衣機(jī)正處在單脫水運(yùn)行狀態(tài) 揚(yáng)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(kāi)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(mén)子公司 S7200系列 PLC中的 CPU224。 PLC 的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開(kāi)關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來(lái)確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)。 可編程控制器的選擇 I/O 分配表 I/O 點(diǎn)數(shù)是 PLC 的 一項(xiàng)重要指標(biāo)。所以元件寄存器在程序執(zhí)行過(guò)程中會(huì)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(jìn)行時(shí)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(yùn)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(shí)刷新輸入映像寄存器，在本次掃描周期內(nèi)，不管輸入信號(hào)如何變 化它的內(nèi)容將不再改變，只有到下一個(gè)掃描周期時(shí)再更新。 PLC 的運(yùn)行過(guò)程，請(qǐng)見(jiàn)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(shí)不能超載工作，例如本門(mén)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(kuò)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(kuò)展模塊的工作電源。內(nèi)部開(kāi)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(shí)，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 ，只能帶交專科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 9 流負(fù)載，可適應(yīng)高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間為 1ms。常用的開(kāi)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(kāi)關(guān)量輸出接口用來(lái)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(kāi)關(guān)量接口及模擬量接口。從用途上分系統(tǒng)存儲(chǔ)器 和用戶存儲(chǔ)器兩部分，系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由 PLC 生產(chǎn)廠家編寫(xiě)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(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，完成各種數(shù)據(jù)的運(yùn)算、傳送和存儲(chǔ)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(shí)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(jìn)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（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(chǔ) 器系 統(tǒng) 程 序存 儲(chǔ) 器用 戶 程 序存 儲(chǔ) 器外設(shè)接口I / O擴(kuò)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(jī)打 印 機(jī)E P R O M 寫(xiě) 入 器上 位 計(jì) 算 機(jī)P L C可 編 程 終 端 P T…I / O 擴(kuò) 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(gè)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(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信端口、 I/O 擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)，另外還有獨(dú)立的 I/O 擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊等與主機(jī)配合使用。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如過(guò)程控制系統(tǒng)、無(wú)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(yùn)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(guò)程控制。使運(yùn)動(dòng)控制與邏輯控制結(jié)合起來(lái)，可編程運(yùn)動(dòng)控制可以用于各種機(jī)械，如機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)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(diǎn)的串、并聯(lián)及組合邏輯或控制、定時(shí) 、計(jì)數(shù)控制等。 （ 6）體積小，能耗低，易于機(jī)電一體化。 （ 5）編程簡(jiǎn)單，易于使用。對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O點(diǎn)狀態(tài)均有顯示。 （ 4）維修方便，簡(jiǎn)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(tái)單機(jī)，一條生產(chǎn)線，還可以控制一個(gè)機(jī)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(shí)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(guò)程序?qū)崿F(xiàn)的，在需要修改設(shè)備的控制功能時(shí)，只要修改程序，?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 6 修改接線的工作量很小。 （ 2）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。而在 PLC 系統(tǒng)中，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作是由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)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(jì)”，“易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一體”。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 5 第三章 設(shè)計(jì)方案 可編程控制器概述 可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC （ Program Logic Control）。 （ 5）聲光提示功能：對(duì)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(shí)，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(rùn)，也易于洗滌。并 且羊毛纖維吸水性很強(qiáng)，分子之間的引力了比棉纖維大，吸附油污比棉纖維多。