【正文】 程序控制器。各廠家生產(chǎn)的各種型號(hào)的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制程序有所不同。 3） 不銹鋼內(nèi)桶。 4） 同心洗。使洗滌和脫水時(shí)洗衣桶振動(dòng)減小，噪聲降低。同時(shí)還可以在脫水甩干時(shí)，由慢到快地啟動(dòng)，使衣物在桶內(nèi)分布均勻，脫水效果好，同時(shí)由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小振動(dòng)，降低噪聲，但是價(jià)格較貴。支撐機(jī)構(gòu)主要有箱體，吊桿及控制臺(tái)組成，它除了安裝和連接洗衣機(jī)的各 種零件外，還具有減振及防護(hù)，裝飾的作用。 10 圖 2 全自動(dòng)套筒洗衣機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 洗滌脫水系統(tǒng) 它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶固定在鋼制底板上，通過(guò) 4 根吊桿懸掛在洗衣機(jī)箱體上。洗滌桶又稱(chēng)為脫水桶或者離心桶，也稱(chēng)為內(nèi)桶，它的主要功能是用來(lái)盛放衣物，在洗滌或漂洗時(shí)配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時(shí)便成為離心式 的 脫水桶。按波 輪的形狀來(lái)分，基本上有小波輪（直徑在 160mm 左右） 的 渦卷式水流和大波輪（直徑在 300mm 左右）新水流兩類(lèi)。為了對(duì)桶內(nèi)的水位進(jìn)行檢測(cè)和控制，洗衣機(jī)上都安裝有水位控制器（水位開(kāi)關(guān)）。此外電磁閥分進(jìn)水和排水電磁閥，進(jìn)水電磁閥是洗衣機(jī)上的自動(dòng)進(jìn)水開(kāi)關(guān)，它受水位開(kāi)關(guān)動(dòng)斷觸點(diǎn)的控制。進(jìn)水、排水電磁閥是采用電流流過(guò)線圈形成磁場(chǎng)的原理，洗衣機(jī)電磁閥在進(jìn)，排水時(shí)使用， 220V 交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場(chǎng)，電磁線圈吸合。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場(chǎng)消失，電磁鐵松開(kāi)，橡膠閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，洗衣機(jī)里的水就流不出去了。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機(jī)上，這種洗衣機(jī)在 洗滌或者漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機(jī)普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速較快。由于一般全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的額定洗滌容量較大，因此電動(dòng)機(jī)的功率較大。經(jīng)第一級(jí)減速后大傳動(dòng)帶盤(pán)得到 150r/min 的轉(zhuǎn)速。此時(shí)，洗滌（脫水）桶不動(dòng)。對(duì)于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機(jī)來(lái)說(shuō)，有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒(méi)有行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，因此在洗滌或漂洗時(shí)其波輪的轉(zhuǎn)速與脫水時(shí)的轉(zhuǎn)速時(shí)相同的。全自動(dòng)洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)洗衣的自動(dòng)化，整個(gè)洗衣過(guò)程都是在程序控制器的“指揮”下進(jìn)行的。如圖所示以程序控制器為核心的波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。安全開(kāi)關(guān)又稱(chēng)為蓋開(kāi)關(guān)，在洗衣機(jī)運(yùn)行過(guò)程中起安全保護(hù)作用，它的功能為：在洗衣機(jī)工作時(shí)誤開(kāi)蓋，安全開(kāi)關(guān)便會(huì)切斷電動(dòng)機(jī)電源，自動(dòng)中斷程序；在脫水過(guò)程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅度振動(dòng)時(shí)，安全開(kāi)關(guān)自動(dòng)中斷脫水過(guò)程，啟動(dòng)蜂鳴器。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式程序控制器又稱(chēng)為機(jī)械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)程序 控制器具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)便，功能齊全，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。用 PLC（ 單片機(jī) ）控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 5 全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 PLC 在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開(kāi)關(guān) 的 PLC 的輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān)，進(jìn)水閥，排水閥和電動(dòng)機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 檢測(cè)電路 系統(tǒng) 檢測(cè)電路主要由各類(lèi)傳感器組成。 1） 水位傳感器 水位檢測(cè)的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。全自動(dòng)洗衣機(jī)通過(guò)采用光傳感器檢測(cè)洗滌液的透光率，從而間接撿測(cè)了洗凈程度。洗滌前，排水管 中充滿(mǎn)清水，光電接收管受光導(dǎo)通，以此時(shí)光敏三極管輸出電壓為設(shè)定值。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，該輸出電壓趨于穩(wěn)定值，洗滌過(guò)程結(jié)束，然岳進(jìn) 漂洗 階段 。根據(jù)衣物纖維中棉纖維、化學(xué)纖維所占比例的大小，衣物的布質(zhì)分為“柔軟棉”、“較硬棉”、“棉與化纖”以及 “ 化纖”四個(gè)擋 。當(dāng)洗滌桶內(nèi)注入一定量的清水后將衣物放入 桶內(nèi)，這時(shí)讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)以斷續(xù)通電運(yùn)轉(zhuǎn)的方式工作一分鐘左右。這種矩形脈沖數(shù)目與電機(jī)慣性轉(zhuǎn)過(guò)的角度成比例。 下一步需要做的就是，根據(jù)衣物量來(lái)設(shè)定水位。在進(jìn)行衣質(zhì)檢測(cè)時(shí)。檢測(cè)每次斷電期間衣量傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)并求其平均值。若桶內(nèi)的衣物棉纖維所占比例大，脈沖數(shù)差就大，若化學(xué)纖維所占比例大脈沖數(shù)差就小。 可以提高洗滌效果 。 以熱敏電阻為檢測(cè)元件 。 5 主要器件的選擇 電動(dòng)機(jī)的選擇 由于 家庭提供的電源限制故選 單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)。 脫水時(shí)電機(jī)功率比洗滌時(shí)要大，在確定電機(jī)功率時(shí)應(yīng)以脫水時(shí)消耗的功率為依據(jù)，也就是說(shuō)脫水時(shí)電機(jī)功率就是該洗衣機(jī)所確定的電機(jī)額定功率。 符合全自動(dòng)洗衣機(jī)的功率范圍120W～ 250W。 傳感器的選擇 水溫傳感器的選擇 水溫檢測(cè)可用熱敏電阻或 MTS102 半導(dǎo)體溫度檢測(cè)器。 水位傳感器 的選擇 對(duì)于 PLC控制的洗衣機(jī) ,要求水位的檢測(cè)必須是連續(xù)的 ,諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路 LC 作為傳感器的敏感元件 ,將被測(cè)物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)?LC 參數(shù)的變化 ,最終以頻率參數(shù)輸出。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。 16 渾濁度傳感器 的選擇 渾濁度傳感器主要采用紅外光電傳感器。紅外線在溶液中透光性的大小就決定接收方產(chǎn)生光電電流的大小 ,光電流經(jīng)整形放大和數(shù)據(jù)處理后 ,就可以判斷出水的渾濁程度。在一定水位的前提下 不同的衣物成分 不同 ,其布阻抗就不同。此時(shí)電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài) ,會(huì)產(chǎn)生一定感應(yīng)電勢(shì)并逐漸衰減到零。經(jīng)過(guò)幾次測(cè)量就可以判斷出布阻抗 ,通過(guò)推理得出衣質(zhì)。 可編程控制器 外部設(shè)計(jì) 可編程控制器的選擇 根據(jù)輸 入信號(hào)及輸出信號(hào)的數(shù)量，經(jīng)過(guò)初略計(jì)算， 輸人點(diǎn)數(shù)為 6點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為 6點(diǎn)；輸人、輸出信號(hào)都是數(shù)字量。 可編程控制器 I/O 口分配 輸入 啟動(dòng) 高水位傳感器 低水位傳感器 渾濁度傳感器 衣質(zhì)傳感器 停止 17 PLC輸入 X0 X1 X2 X3 X4 X5 輸出 Y0 Y1 Y2 Y6 Y3 Y7 Y4 Y5 PLC輸出 報(bào)警器 進(jìn)水控制閥 正轉(zhuǎn)高速洗滌 正轉(zhuǎn)低速洗滌 反轉(zhuǎn)高速洗滌 反轉(zhuǎn)低速洗滌 排水控制閥 脫水 圖 6 可編程控制器 I/O口分配表 外圍接線圖 圖 7 可編程控制器外圍接線圖 洗衣機(jī)要實(shí)現(xiàn)衣服的洗滌，漂洗和脫水，就要通過(guò)上述動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，而這些動(dòng)作可以通過(guò) PLC 控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)軟件編程達(dá)到對(duì)整個(gè)洗衣過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)控制和用戶(hù)交互。 6 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì) 全自動(dòng)洗衣機(jī)工作原理 ： 全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶 (外桶 )和脫水桶 (內(nèi)桶 )是以同一中心安放的。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水 (甩水 )用。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來(lái)執(zhí)行。排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)，將水由外桶排出到機(jī)外。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。按下啟動(dòng)按鈕時(shí)開(kāi)始進(jìn)水，水滿(mǎn)(即 水位到達(dá)高水位 )時(shí)停止進(jìn)水， 2s后開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌 30s 后暫停，暫停 2s 后，若正、反洗滌未滿(mǎn) 5 次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開(kāi)始的動(dòng)作 。排水水位若下降到低水位時(shí)，開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水。若未完 20 成 2 次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開(kāi)始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán) 。報(bào)警 3s結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。 控制系 統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì) 21 圖 10 PLC控制 系統(tǒng)的梯形圖 按下啟動(dòng)按鈕 S1， X0 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，內(nèi)部輔助繼電器 R10得電為“ 1”，同時(shí) R10動(dòng)合觸點(diǎn)閉合自鎖 。到高水位檢測(cè)傳感器， K1 閉合，使其動(dòng)斷觸點(diǎn) X1 斷開(kāi)，進(jìn)水閥關(guān)閉 。同時(shí) T1 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，計(jì)時(shí)器 T2得電， 2s后T2動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器 Y3得電為“ 1”，洗衣機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌，同時(shí)計(jì)時(shí)器 T3得電， 30s后 T3動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， T4 得電， 2s 后 T4 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，計(jì)數(shù)器 CT100 計(jì)數(shù) 1 次 。 同時(shí) T5 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，計(jì)數(shù)器 CT101計(jì)數(shù) 1 次。其中 S2為手動(dòng)排水按鈕， S3為手動(dòng)脫水按鈕， S4 為手動(dòng)停止按鈕。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一個(gè) 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制 ，自行設(shè)計(jì)這對(duì)我將來(lái)踏上工作崗位是非常有幫助的。這也是我對(duì)自己的考驗(yàn)。每一步都讓我將理論學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去。 在課題分析階段，由于本次是設(shè)計(jì)一個(gè) PLC 控制系統(tǒng)，所以對(duì)其中的 PLC 的工作分析尤為重要。這是關(guān)鍵，從 查閱資料、提出問(wèn)題，到慢慢一一解決問(wèn)題，老師給了我很大的幫助。其次，將寫(xiě)好的程序進(jìn)行上機(jī)調(diào)試，這時(shí)就遇到了非常大的困難，煩瑣的接口采集數(shù)據(jù) ,分析數(shù)據(jù) ,檢測(cè)，調(diào)用，很容易出錯(cuò)。對(duì)已完成的程序和硬件系統(tǒng)相結(jié)合。當(dāng)時(shí)我心里是非常焦急的，這一 出錯(cuò)也意味著前功盡棄。使我意識(shí)到今后不論遇到什么情況都要分析原因，列出可能的情況后，沉著應(yīng)對(duì)，必然能 “ 化險(xiǎn)為夷 ” 。 25 第一，接到任務(wù)以后進(jìn)行選題。查資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，到圖書(shū)館、書(shū)店、資料室去雖說(shuō)是比較原始的方式，但也有可取之處的。 第三， 通過(guò)上面的過(guò)程，已經(jīng)積累了不少資料，對(duì)所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個(gè)基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來(lái)更透徹的分析題目。編寫(xiě)源代碼的時(shí)候最好是編寫(xiě)一個(gè)小模塊就進(jìn)行調(diào)試，這樣可以避免設(shè)計(jì)的最后出現(xiàn)太多的錯(cuò)誤而亂成一團(tuán)糟。 第五 , 寫(xiě)論文能提升以下幾個(gè)方面的能力 : 文字表述 :論文里的語(yǔ)言非常講究，這方面需要繼續(xù)加強(qiáng)。一些計(jì)量軟件使用方法，可以向?qū)W長(zhǎng)們請(qǐng)教。 搜索 :需要搜索很多資料，如何在短時(shí)間找到你想要得資料，得在搜索關(guān)鍵詞上有所設(shè)置才行。 我的心得也就這么多了，總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)到很多。今后作為技術(shù)員，要學(xué)習(xí)的規(guī)范，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言還有很多。我們只有對(duì)自己有了更高的要求，才能作為動(dòng)力不斷取得新的成績(jī) ! 不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺(jué)得困難比較多，真是萬(wàn)事開(kāi)頭難，不知道如何入手。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。而 且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造 26 過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。 27 7 結(jié)束語(yǔ) 該系統(tǒng)采用 PLC 為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測(cè)試方法可靠，它具有較強(qiáng)的靈活性，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，保證新產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的同步性，提高了勞動(dòng)效率，達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。它的靈活性、操作方便性也方便測(cè)試者隨時(shí) 輸入、調(diào)試和修改控制程序。 28 參考文獻(xiàn) [1] 魏志精 .可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)【 M】．電子工業(yè)出版社 ,2020 [2] 周恩濤 .可編程控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用【 M】．機(jī)械工業(yè)出版社． [3] 潘月琴 .全自動(dòng)洗衣機(jī)的維修【 M】．北京科學(xué)技術(shù)出版社 ,2020 [4] 廖常初 .PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 [5] 李國(guó)厚 .PLC原理及應(yīng)用設(shè)計(jì) .化學(xué)工業(yè)出版 社 ,2020 [6] 潘海燕 .波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的單片控制 [J].電子世界， 2020（ 3） [7] 吳存宏 .淺談 PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)中運(yùn)用 [J].設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) ,1999 [8] 王玉梅 .全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊控制系統(tǒng) [J].濰坊學(xué)院學(xué)報(bào) ,2020 [9] 余劍生 .基于模糊控制的智能洗衣機(jī)的程序控制系統(tǒng) [J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào) ,2020 [10] 周德林 .電腦的程序控制系統(tǒng) .家用電器 ,2020 [11] 榮俊昌 .全自動(dòng)洗衣機(jī)原理與維修 .高等教育出版社 ,1998 [12] 錢(qián)如竹 .快修家用洗衣機(jī) .北京 ：人民郵電 出版社 ,2020 [13] 邱士安 .機(jī)電一體化技術(shù) .西安電子科技大學(xué)出版社 ,1997 [14] 趙雅君．家用電器中的自動(dòng)控制系統(tǒng) [M]．北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 1996 [15] 倪遠(yuǎn)平．模糊控制器的硬件電路實(shí)現(xiàn) [J]．電工技術(shù) ,1998 [16] 王俊普．模糊集和及其應(yīng)用 [M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ,1983 [17] 倪遠(yuǎn)平． 21世紀(jì)的核心技術(shù) —— 模糊邏輯控制技術(shù) [J]．電工技術(shù)， 1998(4) [18] 董儒胥 .電工電子實(shí)訓(xùn) [M].北京 :高等教育出版社 ,2020. [19] 竇振中． PIC系列單片 機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)例．北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ,1997 [20] 張鳳珊 .電氣控制及可編程序控制器 .中國(guó)輕工業(yè)出版社 ,1998 29 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,發(fā)現(xiàn) ,提出 ,分析和解決實(shí)際問(wèn)題 ,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程 .隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異， PLC 已經(jīng)成為當(dāng)今空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。 回顧起此次 PLC 畢業(yè)設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐 ，在作畢業(yè)設(shè)計(jì)的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程