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所不同。如在模糊控制的洗衣机中,单片机通过采集水位传感器,布量传感器,光传感器的信号以及电动机的转速,判断出衣物的质地,多少,赃物程度,从而自动调整对衣物进行合理的洗涤。
本课题是选择波轮式全自动洗衣机来做研究的。
1.2全自动洗衣机的系统
1.2.1洗涤脱水系统
它主要有盛水桶,洗涤桶和波轮组成。盛水桶又称为外桶,主要用来盛放洗涤液。盛水桶固定在钢制底板上,通过4根吊杆悬挂在洗衣机箱体上。电动机,离合器,排水阀等部件都装在桶底下面。洗涤桶又称为脱水桶或者离心桶,也称为内桶,它的主要功能是用来盛放衣物,在洗涤或漂洗时配合波轮完成洗涤或漂洗功能,在脱水时便成为离心式的脱水桶。波轮是全自动洗衣机中对衣物产生机械作用的主要部件。按波轮的形状来分,基本上有小波轮(直径在160mm左右)的涡卷式水流和大波轮(直径在300mm左右)新水流两类。
1.2.2排水和进水系统
波轮式全自动洗衣机的进排水系统都采用了电磁阀控制。为了对桶内的水位进行检测和控制,洗衣机上都安装有水位控制器(水位开关)。波轮式全自动套桶洗衣机使用最多的水位开关是空气压力式开关,主要有气压传感器装置,控制装置及电触点开关3部分组成,用来监视水位的高低。此外电磁阀分进水和排水电磁阀,进水电磁阀是洗衣机上的自动进水开关,它受水位开关动断触点的控制。而排水电磁阀是全自动洗衣机上的自动排水装置,同时还起改变离合器工作状态。进水、排水电磁阀是采用电流流过线圈形成磁场的原理,洗衣机电磁阀在进,排水时使用,220V交流电压与电磁阀线圈接通,形成磁场,电磁线圈吸合。自动打开香蕉阀门,洗衣机里的水就顺着管道流出去了。断电后,电磁阀线圈失去电流,磁场消失,电磁铁松开,橡胶阀门自动关闭,洗衣机里的水就流不出去了。
1.2.3电动机及传动系统
波轮式全自动套桶洗衣机的电动机及传动系统主要由电动机和离合器组成,离合器又有普通离合器和减速离合器两种。其中普通离合器用在采用小波轮的套桶洗衣机上,这种洗衣机在洗涤或者漂洗时波轮的转速和脱水时离心桶的转速相同,目前各种大波轮新水流套桶洗衣机普遍采用减速离合器,它在洗涤,漂洗时波轮的转速较慢,而脱水时离心桶的转速较快。电动机同时作为洗涤和脱水时的动力源,普遍采用主,副绕组完全对称的电容式电动机。由于一般全自动套桶洗衣机的额定洗涤容量较大,因此电动机的功率较大。采用减速离合器的全自动套桶洗衣机传动系统的原理如图1-2所示:
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图1-2全自动套桶洗衣机传动系统的原理
1.3全自动洗衣控制系统的选择
现在的市场上全自动洗衣机的控制系统有单片机和PLC控制的现在我们进行这两个系统地比较。
1. PLC系统的基本特点: 1) 使用方便,编程简单; 2) 功能强,性能价格比高;
3) 硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强; 4) 可靠性高,抗干扰能力强;
5) 系统的设计、安装、调试工作量少; 6) 维修量小,维修方便; 2.单片机系统的特点:
7) 要求环境,单片机对环境的适应能力较低,可靠性差。
8) 编程和PLC相比难以学习,主要是单片机采用汇编语言或者是C语言,这些高级语言和PLC语言相比,难以学习。
9) 功能单一只具有使用中所需要的功能。但是,它结构简单,处理速度快。 可以得出PLC系统作为本课题的核心控制系统远远胜于单片机控制系统。所以我的课题就选择PLC作为我的全自动洗衣机的核心控制系统。
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2. PLC的基础知识
2.1 PLC的定义
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
2.2 PLC的硬件结构
可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机。 其硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成为: 1.电源
可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。 2. 中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;
3. 存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 4. 输入、输出接口电路
现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。。
5. 功能模块
如计数、定位等功能模块。 6. 通信模块
2.3 PLC工作原理
当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
1. 输入采样阶段
在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。
2. 用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。
3. 输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。
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2.4 PLC的应用
1. PLC的应用领域
PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,使得其应用受到限制。但最近十多年来,PLC的应用面越来越广,其主要原因是:一方面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降,使得PLC的成本下降;另一方面PLC的功能大大增强,它也能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、通信、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、环保和娱乐等行业。
2.本课题PLC的运用功能
本课题应用PLC的控制功能来控制全自动洗衣机的运行,PLC是洗衣机的大脑是它的核心部件。该洗衣机利用PLC的顺序控制、运动控制、过程控制、数据控制、通讯网络来处理软件语言再进行一系列的控制。
2.5可编程控制器的选择
根据控制要求、输入信号及输出信号的数量,经过初略计算,输入点数为7点,输出点数为6点;输入输出信号都是数字量。增加20%备用量,以以便随时增加控制功能:
输入点数为:7×(1+20%)=8.4 输出点数为:6×(1+20%)=7.2
根据I/O点数,可选松下FPO-C16型可编程控制器,其输入点8点,输出点8点,扩展模块可用点数为16。
2.6PLC的设计步骤
开发应用PLC的设计任务分为硬件和软件设计两部分再进行系统调试。 1. 硬件设计主要包括:
1)确定安排PLC的输入、输出点; 2)设计外围电路, 包括主电路;
3)选购PLC 并进行现场安装接线等内容;
2.软件设计, 大多数用梯形图和指令程序, 主要包括:
1)设计控制流程, 根据工艺要求先画出工作循环,如有必要再画详细的状流程图; 2)根据工作循环图, 画出虚拟的电路图——继电器梯形图;按梯形图编写指令程序表; 3.系统调试: 根据设计要求, 对程序进行调试和修改, 必要时还可对硬件进行修改, 直到满足要求
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3.全自动洗衣机控制系统
3.1洗衣机的PLC控制系统概述
全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率和适应工作环境的能力。在全自动衣机中,洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对复杂,编写洗涤、脱水程序相对复杂;其次,在设计控制系统硬件时.要有多种电路保护装置,如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等这样增加了硬件的复杂性,隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费用,在各种控制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。它是整体模块,集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。
因此在运用中,PLC的硬件也相对简单,提高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。控制系统硬件组成框图如图3-1
图3-1PLC控制系统的硬件组成框图
3.2控制系统的结构
波轮式全自动洗衣机的电气控制系统由于洗衣机型号的不同而不尽相同,但电气控制系统主要有程序控制器,电动机,进水电磁阀,排水电磁阀,水位开关,安全开关及各种功能选择开关等组成的,控制的基本原理也都一样。全自动洗衣机能实现洗衣的自动化,整个洗衣过程都是在程序控制器的“指挥”下进行的。如把离合器比作全自动套桶洗衣机的心脏,则程序控制器就是全自动洗衣机的“大脑”。
3.3控制系统原理
程序控制器中存储着多种程序,一旦通过选择开关选好某种程序后,程序控制器便按这种程序自动实施对电动机,进水和排水电磁阀的控制。安全开关又称为盖开关,在洗衣
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