10级机电一体化.doc

1、 全自动洗衣机设计方案控制要求1 洗衣机的控制流程：（1） 按下启动按扭及水位选择开关,开始进水直到高（中、 低）水位，关水；（2） 2 秒后开始洗涤；（3） 洗涤时，正转 30s，停 2s，然后反转 30s，停 2s；（4） 如此循环 5 次，总共 320s 后开始排水，排空后脱水 30s；（5） 开始清洗，重复（1）（4） ，清洗两遍；（6） 清洗完成，报警 3 秒并自动停机；（7） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数） ；输入点： 启动 10001 停止 10002 高水位 10003 中水位 10004低水位 10005 排空检测 10006 高水位检测 10007

2、 中水位检测 10008输出点： 低水位检测 10009 手动排水 10010 反转 00004排水 00005 报警 00006 启动洗衣机 00001 进水阀 00002正转及脱水 00003说明：（1）在洗涤过程中，若外部电源与供水中断，洗衣机暂时停止工作，当电源或供电恢复后，洗衣机在原来基础上继续工作，知道洗涤完成。（2）若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定）全自动洗衣机要能够通过控制面板设定洗衣机的洗涤时间、洗涤次数、脱水时间，选择洗衣模式；能够检测水位，自动完成进、出水；按下启动按键洗衣机能够按照设定的洗衣程序，从进水、洗涤、

3、漂洗、排水到脱水，整个过程全自动进行；完毕后，能够自动报警，停止工作。1名称 符号 地址输入信号启动 10001 I0.0停止 10002 I0.1高水位 10003 I0.2中水位 10004 I0.3低水位 10005 I0.4排空检测 10006 I0.5高水位检测 10007 I0.6中水位检测 10008 I0.7输出信号低水位检测 10009 I1.0手动排水 10010 I1.1手动脱水 10011 I1.2反转 00004 Q0.3排水 00005 Q0.4报警 00006 Q0.5启动洗衣机 00001 Q0.0进水阀 00002 Q0.1正转及脱水 00003 Q0.2图

4、2.1 输入输出地址分配1 基于 PLC 的系统设计方案1 全自动洗衣机 PLC 控制系统全自动洗衣机 PLC 控制系统如图 2.2 所示。该系统由 PLC 控制器、继电器、按钮开关、选择开关、限位开关等组成。2图 2.2 PLC 控制系统接线图1 控制系统构成图1控制系统图展开系统图如下图所示：3启动按钮停止按钮手动排水开关手动脱水开关水位选择开关（高，中，低）水位检测设备（高，中，低）PLC电磁进水阀电磁排水阀洗涤电动机脱水桶图 2.3 全自动洗衣机控制系统图2.PLC 构 架 配 置 图图 2.4 PLC 系统构成1 全自动洗衣机机程序流程洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执

5、行。 洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现。 脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。洗涤完成由蜂鸣器报警。 洗衣机按下启动按扭和水位选择开关，开始进水，进水到规定高度，使水位开关接通，停止进水，2S 后实现洗涤正转；洗涤正转 30S 后，停止洗涤，2S后开始洗涤反转；洗涤反转 30S 后，2S 后计数器加 1，累计洗涤次数；若未满5 次则重复进行洗涤，直至洗涤达到 5 次（共 320 s） ，开始排水。由于排水水位降低，启动排空检测，当水位低于规定下限水位时，低水位开关接通，开始脱水，脱水 30S 后，计数器加 1，脱水停止。然后再返回到进水动作重

6、复上述主机单元CPU 224AC/DC 继电器4过程 2 次，报警 30S 并停机。其程序流程如图所示图 2.4 程序流程图5全自动洗衣机的基本结构2 全自动洗衣机的工作原理及构造全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识，以下就其原理和构造作一分析。洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心

7、后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断

8、：从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。如图 1.1，当电磁线圈 1 断电时，移动铁芯 2 在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片 3 上，并将膜片的中心小孔 4 堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小孔流入洗衣桶内。由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔 5 的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。6水位开关实际上是一个压力开关。如图 1.2，气室 1 的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室

9、的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片 2 受压而胀起，推动顶杆 3 运动而使触点 4 改变，从而实现自动通断。智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。其方法是：在洗衣桶内注入一定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转动。此时，电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获得一矩形脉冲系列。通过分析脉冲个数和脉冲宽度。就能得到衣质衣量情况。衣物的脏污程度是通过水的透明度来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的接收管。若水的透明度

10、低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力变化，自动停止脱水运转。2 全自动洗衣机控制面板及控制系统全自动洗衣机控制面板由工作指示区、编程选择键、增键、减键、和启动键组成。如图 1.3 所示。编程选择减启动增洗衣剩余时间脱水剩余时间强洗 弱洗 洗涤次数洗衣定时脱水定时图 1.3 操作面板图全自动洗衣机一般采用轻触式开关，在按下开关后，字符旁边的指示灯会亮。当指示灯亮起表示程序选中，指示灯闪烁表示正在执行此程序，指示灯熄7灭表示程序未选择或执行完毕。全自动洗衣机电气控制系统包括微处理器、排水电磁铁、电容器、

11、门开关、按键开关、指示灯、中间继电器，水位压力开关、蜂鸣器及进水电磁阀等部件组成。通过微处理器，能自动完成进水，洗涤（漂洗） 、排水、脱水、报警等全部程序，只需设计软件就可以来达到预想控制的目的。2 洗涤与脱水系统全自动洗衣机主要是通过波轮对衣物的翻滚达到洗涤目的。波轮安装在洗涤桶的正中，托盘连接着盛水桶。套桶式全自动洗衣机的脱水桶（甩干篮）既要保证能离心脱水，又要能容纳洗涤的衣物，全自动洗衣机的洗涤桶其上部略大，下部略小，呈圆锥形。为了保证洗涤效果，洗涤桶的内壁上必需设计成凸形来增大摩擦力，达到满意的洗涤效果，当衣物与洗涤桶接触时，桶壁就产生像搓板那样的洗涤作用，而且能增强涡旋作用，提高洗涤

12、率。洗涤系统的传动部分由风叶、皮带、皮带轮、和洗衣轴体组成。脱水系统由脱水桶、脱水定时器、安全开关、电动机、制动机构等组成。洗衣机具有盖的带锁装置，该锁定装置，包括洗衣机盖板、洗衣机箱体，还包括控制开关，与控制脱水的开关联动；电磁铁，与控制开关连接；洗衣机盖板翻口端内面在对应洗衣机箱体内壁处设有凹缘，凹缘上设有锁孔，洗衣机箱体上端设有所述电磁铁，电磁铁衔铁的伸缩口位于洗衣机箱体内壁，而且电磁铁通电后其衔铁伸出端正好位于盖好的洗衣机盖板凹缘的锁孔内。由于电磁铁的控制开关与洗衣机控制脱水的开关联动，使洗衣机在脱水时电磁铁的衔铁能伸出，而且正好锁住洗衣机盖板凹缘的锁孔，使用户在脱水时不能打开洗衣机盖

13、板，从而确保了洗衣机脱水时的操作安全。2 进水和排水系统全自动洗衣机的进水系统采用水位压力开关和进水阀，由程序控制器调节。设有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗时，它能让洗涤液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。全自动洗衣机水位开关一般有三档水位控制,并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能当进水阀注水，内桶水位增高到预选水位时，导通橡皮气膜受到内部空气的压缩而被顶出，中触片上跳，与上触片闭合。此时主电机导通，进水阀断开（原来中触片与下闭合） ，并开始洗衣。当旋钮旋至低水位时，8凸轮转动，但曲率半径较小。通过一定的机构，橡皮气膜压簧被压缩而产生压力 P1，压迫气膜。当桶内水量达到 30L 时，

14、软管内的空气被压缩，产生空气压力 F1，当 F1P1 时,中触片上跳,与上触片闭合,主电动机动作,进水阀关闭.全自动洗衣机的排水系统由程序来控制排水电磁阀，牵引排水阀。排水阀主要同阀盖、阀芯弹簧、阀芯拉簧，橡皮阀和阀体组成。排水电磁铁主要用来控制自动型洗衣机排水阀的开闭,在套桶式自动型洗衣机中同起到改变减速离合大的洗涤、脱水状态、排水电磁铁主要由线圈、磁轭、静铁芯、衔铁和短路铜环等组成。2.5 传动系统、箱体与支承系统全自动洗衣机的传动系统设在洗衣机脱水桶的底部,主要由波轮、脱水桶、离合器、传动带、电动机、电磁阀及单相电容式电动机组成。离合器是内外轴复合为一体的结构。离合器的内轴（洗涤轴） ，

15、一端固定波轮，另一端固定离合套，离合套上固定大带轮，离合器外轴（离心轴）的一端固定离心桶（脱水桶） ，另一端通过抱簧与离合套连接。内外桶的联动或分动（即实现脱水或洗洗涤） ，是由拨叉控制抱簧和刹车盘来实现的离合器轴包括脱水轴合洗涤轴。洗涤或漂洗时，牵引电机处在断电状态，制动杆将制动带收紧，对脱水轴制动。棘爪将棘轮拔动一定角度使方丝离合簧被拔松，所以电机做正转或反转转矩都不能传递给脱水轴，而只是经过行星减速器再输出给波轮，实现洗涤运转。 脱水时，牵引电机是通电状态，拉动制动杆使得制动带松开，棘轮和方丝离合器处于自由状态，大皮带轮顺时针旋转将方丝离合簧旋紧，使输入转矩有效地传递给脱水轴，实现高速脱水运转。如果大皮带轮逆时针转动，则方丝离合簧被拨松而不能传递转矩给脱水轴，所以脱水只能顺时针单向转动。洗衣机外箱体是洗衣机的盔甲， 很多洗衣机采用高分子聚合塑钢材料作为外箱体，不怕水，不腐烂，永不生锈，耐碰撞，防漏电，机身轻便，易于搬动。特意添加的抗老化剂，令外箱体历久弥新。有的采用刚柔相济的不锈钢做内桶刚性，在于不锈钢材质表面分子结构致密，空隙小，故可抗击细菌等物质的侵入和腐蚀，以达到抗菌，抑菌，耐腐蚀的作用。柔性，超级镜面不锈钢材料光滑柔细，即便是最娇柔的面料也不会受到损伤。很多洗衣机内桶完全采用世界一流的不锈钢材料制成，拥有顶级的品质保证。9