全自动洗衣机控制系统设计论文

1、 智能全自动洗衣机控制系统设计  44摘 要电动控制在洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产品，是自动控制的初级阶段。随着计算机的及微电子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台，而在现代的社会，智能全自动洗衣机开始进入各个家庭，可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。在现代的社会，智能全自动洗衣机进入各个家庭。本文介绍了利用三菱FX2N系列PLC对智能全自

2、动洗衣机控制系统总体控制,阐述了控制方案。实现智能全自动洗衣机控制系统总体控制有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行智能全自动洗衣机控制系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据智能全自动洗衣机控制系统总体控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试 关键字：PLC ；智能全自动洗衣机控制系统； PLC程序设计。AbstractElect

3、ric control in the washing machine is automatic control of household appliances,earlier, the type of products still belongs to the traditional mechanical products, is the primary stage of automatic control. With the development of comp

4、uter and microelectronics technology, the automatic control system is to achieve the hardware gradually. Electric appliance control washing machine will gradually withdraw from the stage, but in the modern society, intelligent automati

5、c washing machine began to enter each family, the programmable controller (PLC) is the universal automation computer technology as the core of the control device, its function is strong, high reliability, convenient use, Simple program

6、ming, small volume, in recent years widely used in industrial production, is regarded as one of the main pillars of modern industrial automation. In modern society, intelligent automatic washing machine in every family.This paper introduces

7、 the intelligent control system of automatic washing machine control using MITSUBISHI FX2N series PLC, and expounds the control scheme. To realize the intelligent control system has a variety of automatic washing machine control,&

8、#160;can be used early analog circuits, digital circuits or analog digital hybrid circuit. In recent years, with the rapid development of science and technology, the application of MCU, PLC continuously deepening, and lead the traditional contro

9、l detection technology constantly updated.Design using FX2N-48MR type PLC produced by Mitsubishi Co in Japan as the core controller of intelligent automatic washing machine control system, and designed the system structure diagram, program instr

10、uctions, ladder diagram and the distribution of input and output terminals. At the same time according to the requirements and characteristics of the intelligent control system of automatic washing machine control,determine the PLC input and output distri

11、bution, and on-site commissioning.Keywords: PLC; intelligent control system of automatic washing machine; PLC programming.目录1 引言22 全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定32.1 总体控制方案确定32.1.1 控制系统的比较32.2.2 洗衣机的PLC控制系统概述33 全自动洗衣机的基本结构53.1 全自动洗衣机的原理和构造53.2 洗涤脱水系统73.3 排水和进水系统73.4 电动机及传动系统84 电气控制

12、系统94.1 控制系统结构94.2 控制系统原理94.3 检测电路系统105 主要器件的选择115.1 电动机的选择115.2 传感器的选择115.3 可编程控制器外部设计126 软件设计146.1 系统的顺序功能图设计146.2 全自动洗衣机的控制要求146.3 控制系统顺序功能图156.4 控制系统的梯形图设计166.5 程序语句表18设计体会 187 结束语18致谢19参考文献201、智能全自动洗衣机控制系统设计1.1智能全自动洗衣机发展趋势从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简

13、单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。之后，水力洗衣机，内燃机洗衣机也相继出现。1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，电动洗衣机迎来一种崭新的洗衣方式搅拌式。搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。90年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。电动控制洗衣机将逐

14、步退出家电舞台，而在现代的社会，智能全自动洗衣机开始进入各个家庭，可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。在现代的社会，智能全自动洗衣机进入各个家庭。现在的洗衣机真的是多种多样，在上海这样的大城市，双缸洗衣机购买的人已经是越来越少了，滚筒洗衣机和波轮洗衣机将成为市场的主流，使用洗衣机就是图个方便省力，现在的全自动洗衣机都符合人们的要求。那么洗衣机还会怎样进步或发展呢？归纳起来，有如下几个趋势。高度自动化：现在洗衣机越来越高度自动化，只要衣服放入洗衣机

15、，简单的按两个键，就会自动注水，一些先进的电脑控制洗衣机，还能自动的感觉衣物的重量，自动的添加适合的水量和洗涤剂，自动的设置洗涤的时间和洗涤的力度，洗涤完以后自动的漂洗甩干，更有些滚筒洗衣机还会将衣物烘干，整个洗衣的过程完成以后还会用动听的音乐声提醒用户，用户可以在洗衣的过程做其它的事，节省了不少的时间。总之，每一项技术的进步部极大地推动了洗衣过程自动化程度的提高。 健康化：现代人对健康格外的重视，对洗衣机也提出了更高的要求，有的洗衣机厂家采用纳米内桶，减少污垢附着，有的洗衣机设置有改进型漂洗程序，彻底漂净衣物上残留的洗涤剂，防止对人体的侵害。还有一些洗衣机采用臭氧进行杀菌，达到彻底灭菌的目的

16、。节能：节能也是用户选择洗衣机时考虑的问题，有些洗衣机具有洗涤剂循环利用系统，可以将在外桶到排水泵之间浓度较高的洗涤剂通过循环水流带回外桶内，循环使用可以节约20%的洗涤剂。有的洗衣机采用专利的无孔内桶省水，普通的波轮洗衣机在注水的时候，内桶与外桶之间也有大量的水，洗涤的时候内桶外的水就浪费了，而无孔内桶只有内桶有水，这样可以充分的利用洗衣机内的水，注水的时候比其它洗衣机少使用40%的水量，同时也可以节省洗涤剂和省电。大容量和微型化：现代人居家总希望有宽敞的空间，因此各厂家都推出了超小型或超薄型的 洗衣机，比较有代表性的有小鸭的迷你滚筒洗衣机，海尔的小小神童波轮洗衣机，惠尔浦的维纳斯系列上开门

17、立式滚筒洗衣机，西门子的40厘米超薄滚筒洗衣机满足了人们对占地空间的要求。品种多样化： 从洗涤形式上分波轮式、滚筒式洗衣机，从洗涤容量上自2公斤到7公斤有很多等级，高中低档洗衣机在功能上，还有很多不同，品种多样化的洗衣机满足了不同偏好的消费者的需求。现在已经有厂家开发出了不需要使用洗涤剂的洗衣机，还有的厂家开发出了更迷你的旅行洗衣机，小到可以在出外旅行的时候随身携带，为了更方便的操作有的厂家还开发出了可以远程控制的洗衣机，这么样？是不是看的眼花缭乱，将来的洗衣机会朝着使用更方便、更加节能、更加个性化的方向发展1.2、智能全自动洗衣的按控制方式分类全自动洗脱机采用全电脑液晶人机对话操作界面，中文

18、显示超大屏幕，有30种不同的洗涤程序可供选择，可满足任何洗涤要求，全面实现洗、漂、汰等过程的自动化。全不锈钢设计，美观大方，经久耐用。内胆径向尺寸大，增加洗涤物运转落差。 可编程电脑控制器采用全自动和备用手动操作模式，模糊操作控制系统，全中文操作界面，简单清晰，洗涤程序任意设定。5个全自动洗涤剂分隔容器使化料充分溶解,发挥作用，杜绝灼伤衣物。具有蒸汽加热消音、皂液溢流阻隔功能。可变频无极调速，确保机器运行平稳，比传统双速电机节省30%电力。双排水选项配置，循环使用洗涤用水，节省水耗量。水温自动控制系统。具有蒸汽加热消音、皂液溢流阻隔功能。洗涤过程、门锁及控制安全联锁，确保使用安全。比工业洗衣机

19、更先进，更人性化。全自动洗脱机用途采用悬浮式避振结构，配以弹簧阻尼系统，超低振动。全自动洗脱机用途可安全放置在任何楼层，无需做地基。全自动洗脱机用途采用进口变频系统，调速方便，启动平稳噪音低，节能效果明显，传动结构简单可靠。全自动洗脱机用途全封闭后排水框架结构设计，减少污染，保持工作场地干燥清洁。内外筒均为不锈钢。提高了使用寿命。全自动洗脱机用途采用不锈钢精制门，气动安全装置，极大提高了使用中的安全性。全自动洗脱机采用体外注油装置，维护保养便捷。智能全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按

20、人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成。所用的程序控制器可分为电动机驱动式和单片机式。从控制方式的发展阶段上分：智能全自动洗衣机可分为两大类：第一类电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。第二类是电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。电动控制全自动洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产品，是自动控制的初级阶段。随着计算机的及微电子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。1.3、智能全自动洗衣控制系统可编程控制器PLC介绍可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统, 专为在工

21、业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器, 用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字的、模拟的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程. 可编程序控制器及其有关设备, 都应按易于与各种控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。1.3.1、PLC的型号1) 系列序号：0、2、0N、2C2N，即:FX0、FX2、FX0N、 FX2C、FX2N。2) I/O总点数：16256点。3) 单元类型:M 基本单元；E 输入输出混合扩展单元及扩展模块；EX 输入专用扩展模块；EY 输出专用扩展模块。4）输出形式：R 继电器输出；T 晶体管输出；S 晶闸

22、管输出。5)特殊品种区别:DDC电源，DC输入；A1AC电源，AC输入；H大电流输出扩展模块（1A/1点）；V立式端子排的扩展模块；C接插口输入输出方式；F输入滤波器1ms的扩展模块；LTTL输入型扩展模块；S独立端子（无公共端）扩展模块。1.3.2、PLC的状态指示灯指示灯指示灯的状态与当前运行的状态POWER电源指示灯（绿灯）PLC接通220V交流电源后，该灯点RUN运行指示灯（绿灯）当PLC处于正常运行状态时，该灯点亮。BATT.V内部锂电池电压低指示灯（红灯）如果该指示灯点亮说明锂电池电压不足，应更换。PROG.E(CPU.E)程序出错指示灯(红灯)如果该指示灯闪烁,说明出现以下类型的

23、错误:1、程序语法错误。2、锂电池电压不足。3、定时器或计数器未设置常数。4、干扰信号使程序出错。5、程序执行时间超出允许时间，此灯连续亮1.3.3、模式转换开关与通讯接口模式转换开关用来改变PLC的工作模式，PLC电源接通后，将转换开关打到RUN位置上，则PLC的运行指示灯（RUN）发光，表示PLC正处于运行状态；将转换开关打到STOP位置上，则PLC的运行指示灯（RUN）熄灭，表示PLC正处于停止状态。1.3.4、PLC的电源端子、输入端子与输入指示灯1 外接电源端子：图中方框内的端子，为PLC的外部电源端子（L、N、地），通过这部分端子外接PLC的外部电源（AC 220V）。2 输入公共

24、端子COM：在外接传感器、按钮、行程开关等外部信号元件时必须接的一个公共端子。3 +24V电源端子：PLC自身为外部设备提供的直流24V电源，多用于三端传感器。4 X端子：X端子为输入（IN）继电器的接线端子，是将外部信号引入PLC的必经通道。5 “.”端子：带有“.”符号的端子表示该端子未被使用，不具功能。6 输入指示灯：为PLC的输入（IN）指示灯，PLC有正常输入时，对应输入点的指示灯亮。1.3.5、PLC的输出端子与输出指示灯1) 输出公共端子COM：此端子为PLC输出公共端子，在PLC连接交流接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等负载时必须连接的一个端子。2) 在负载使用相同电压类型和等级

25、时：则将COM1、COM2、COM3、COM4用导线短接起来就可以了。3) 在负载使用不同电压类型和等级时：Y0Y3共用COM1，Y4Y7共用COM2，Y10Y13共用COM3，Y14Y17共用COM4，Y20Y27共用COM5。对于共用一个公共端子的同一组输出，必须用同一电压类型和同一电压等级，但不同的公共端子组可使用不同的电压类型和电压等级。4) Y端子：Y端子为PLC的输出（OUT）继电器的接线端子，是将PLC指令执行结果传递到负载侧的必经通道。5) 输出指示灯：当某个输出继电器被驱动后，则对应的Y指示灯就会点亮。1.3.6、FX2N系列PLC的输入输出继电器1输入继电器（X）PLC的输

26、入端子是从外部接受信号的端口，PLC内部与输入端子连接的输入继电器X是用光电隔离的电子继电器，它们的编号按八进制进行编号，线圈的通断取决于PLC外部触点的状态，不能用程序指令驱动。内部提供常开/常闭两种触点供编程时使用，且使用次数不限。如图1-6所示。 图1-6开关量输入接口可分为直流输入电路、交流输入电路及交直流输入电路等类型 直流输入电路 交流输入电路 交直流输入电路2.输出继电器（Y）PLC的输出端子是向外部负载输出信号的端口。输出继电器的线圈通断由程序驱动，输出继电器也按八进制编号，其外部输出主触点接到PLC的输出端子上供驱动外部负载使用，内部提供常开/常闭触点供程序使用，且使用次数不

27、限。输出公共端的类型是若干输出端子构成一组，共用一个输出公共端，各组的输出公共端用COM1，COM2表示，各组公共端之间相互独立，可使用不同的电源类型和电压等级负载驱动。1.3.7、PLC三种输出类型 继电器输出 晶体管输出双向晶闸管输出2 、全自动洗衣机控制系统总体控制方案确定2.1 总体控制方案确定2.1.1 控制系统的比较1. 可编程序控制器(PLC)可编程序控制器(PLC)已在工业生产过程的自动控制中得到了广泛的应用。它是以微处理器为核心,综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的自动控制装置,它具有结构简单、易于编程、性能优越、可靠性高、灵活通用和使用方便等一系列优点

28、。PLC 在机床电气、食品工业、化学工业、陶瓷工业、电力自动化设备、实验室设备、电梯、中央空调、真空装置、恒压供水和化工系统中各种泵和电磁阀的控制等领域已经得到了广泛的应用。已在工业生产过程的自动控制中得到了广泛的应用。它是以微处理器为核心,综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的自动控制装置,它具有结构简单、易于编程、性能优越、可靠性高、灵活通用和使用方便等一系列优点。PLC 在机床电气、食品工业、化学工业、陶瓷工业、电力自动化设备、实验室设备、电梯、中央空调、真空装置、恒压供水和化工系统中各种泵和电磁阀的控制等领域已经得到了广泛的应用。PLC系统的特点： 1）可靠性高，抗

29、干扰能力强，高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。因此，

30、PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。 2）使用方便灵活，PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现

31、，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 3）编程简单，PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用P

32、LC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。因此，对于智能全自动洗衣机首先想到的是PLC。采用PLC能灵活控制洗衣机的电机运作，进水阀的开度，排水阀的开度，及整个洗衣过程的控制操作，而且操作简单方便，因此把PLC控制作为本论文控制方案。2.继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参数变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常工作，查找和排除故障往往非常困

33、难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制系统价格非常高，灵活性差，响应速度慢。3.工业控制计算机控制工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性比较强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实时性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大才效用。且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。4.单片机控制单片机作为一个超大规模的集成电路，结构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。单片机控制具有如下特点。首先，种类多，型号全。很多单片机厂家逐年扩大适应各种需要，有针对性地推出一系列型

34、号产品，使系统开发工程师有很大的选择余地。大部分产品有较好的兼容性，保证了已开发产品能顺利移植，较容易地使产品进行升级换代。其次，低功耗。现在新型单片机的功耗越来越小，供电电压从5V降低到了3.2V，甚至1V，工作电流从mA降到µA级。特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等。这非常符合当前我们所倡导的绿色环保低碳的号召，同时，其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机要求环境，单片机对环境的适应能力较低，可靠性差。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

35、高级语言和PLC语言相比，难以学习。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。2.2.2 洗衣机的PLC控制系统概述智能全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。在智能全自动洗衣机中，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

36、、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中，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。典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图2-1所示：图2-1 PLC控制系统的硬件组成框图2.2.3 PLC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。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；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态流程图;2）根据工作循环图, 画出虚拟的电路图继电器梯形

37、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；在电脑控制的智能全自动洗衣机中，又存在着两种不同的控制方式，即程序控制和模糊控制。由于控制方式的不同，两种洗衣机在结构和原理上都有很大的区别。程序控制洗衣机以洗衣机生产厂家设定的数十种操作程序为基础，用户在使用时可根据洗衣量，布质的轻重以及衣物的脏污程度性质等因素，选择不同的洗衣程序。程序控制智能全自动洗衣机的控制按钮很多，对程序的选择需要有一定的洗衣经验。模糊控制洗衣机以其内部设置的各种传感器为信息采集源，对传感器传回的洗衣量，衣物布质，脏污程度以及脏污性质信息进行模糊

38、逻辑推理，从而自动设置相应的洗涤参数，并对洗衣的全过程进行实时的检测与控制。模糊控制全自动洗衣机的洗衣按钮只有很少几个。从控制类型上来说，模糊控制属于智能控制，是自动控制的较高形式，代表着自动控制的发展方向。但是，受自动控制水平的限制，目前的模糊控制洗衣机还不能实现全功能上的模糊控制，另外由于使用了各种传感器和模糊逻辑控制器，使模糊控制洗衣机的成本远高于程序控制洗衣机。故一般不采用。3 智能全自动洗衣机的基本结构3.1 智能全自动洗衣机的原理和构造智能全自动洗衣机在结构上大致可分为3中类型，即波轮式，滚筒式和搅拌式。我国的洗衣机在结构上主要有波轮式和滚筒式两类，产品的类型以波轮式为主，其他类型

39、为辅。首先做一下比较：滚筒式洗衣机具有如下性能：1）更好的软化衣物纤维，减小洗涤过程中衣物的损伤和变形，并且还可以使洗后的衣物柔软而蓬松。2）提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物质与污物的化学反应速度，提高洗衣粉中酶的活性，同时有利于溶解汗渍，血渍，降低灰尘，油污的粘附作用，从而可在同样的洗净比下大幅度降低洗涤过程对机械力的需求。3）温度高有利于污物在水中的扩散。4）高温能有效的杀死一些细菌。没有加温的洗涤的波轮式洗衣机无论怎样的水流，要达到一定的洗净比，都必须有足够的机械力，而机械力对衣物是由损伤的，这就决定了波轮式洗衣机的磨损率大大高于滚筒式洗衣机。各种新水流基本原理是一样

40、的，就是尽量以紊乱的水流减小衣物的缠绕，增大水流的冲刷力以用于洗涤，与以前依靠衣物与桶壁和衣物相互之间的摩擦方式相比，水流冲刷对衣物的损伤较小。滚筒式洗衣机有如下特点：1) 磨损低，没有缠绕，机械传动部分简单可靠，寿命长于波轮式洗衣机。2) 自动化程度高，可以自动投放洗衣粉，漂白粉等，为不同质地的棉制品，化纤制品，羊毛制品设计了不同的洗涤程序和洗涤温度，使洗涤更为科学。设有防皱浸泡功能，可将洗好的衣物浸泡在清水里，到晾晒前再甩干，避免衣物甩干后不能及时取出晾晒而起皱。3) 省水，省洗衣粉。滚筒式洗衣机不需要水位高过衣物，从而可节约用水，并可减少洗衣粉的投放量。4) 高温洗涤有一定的灭菌作用。5

41、) 洗涤过程噪声小，滚筒式洗衣机属封闭式洗涤，可以有效屏蔽内桶转动声和水流声；而波轮式洗涤的水流声，脱水内桶转动声是不可避免的且刹车装置和电磁阀动作声音也很大。由于滚筒式洗衣机的价格大大高于波轮式洗衣机，所以波轮式洗衣机仍然受到普遍欢迎。波轮式洗衣机的特点：1） 水流方面。现在波轮式全自动洗衣机出现了一种新水流的形式。如LG的拳击棒，松下的双瀑布，荣事达的网络水流等都采用了这种水流。2） 程序控制器。新推出的波轮式全自动洗衣机均采用单片机程序控制器，原来的机械式程序控制器基本上已被淘汰。各厂家生产的各种型号的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣机中，单片机通过采集水位传感器

42、，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。3） 不锈钢内桶。波轮式洗衣机采用了不锈钢内桶，减小衣物和内桶壁摩擦力，从而减轻衣物的磨损。4） 同心洗。同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装，直接驱动。使洗涤和脱水时洗衣桶振动减小，噪声降低。5） 变频波轮式洗衣机可以对不同质地的衣物自动选择不同的电动机转速，从而给不同质地的衣物以恰当的洗涤强度，在保证洗得干净的同时，也最大限度地降低衣物的磨损。同时还可以在脱水甩干时，由慢到快地启动，使衣物在桶内分布均匀，脱水效果好，同时由于衣物均匀分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在轴心

43、上，可以减小振动，降低噪声，但是价格较贵。波轮式全自动洗衣机通常都采用将洗涤（脱水）桶套装在盛水桶内的同轴套桶式结构，虽然它们各自牌号和型号都不同，但其结构都是由洗涤，脱水系统，进，排水系统，电动机和传动系统，电器控制系统以及支撑机构5大部分组成的。支撑机构主要有箱体，吊杆及控制台组成，它除了安装和连接洗衣机的各种零件外，还具有减振及防护，装饰的作用。如图3-1所示：智能全自动套筒洗衣机内部结构图。图3-1 智能全自动套筒洗衣机内部结构图3.2 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

44、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。波轮是智能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。3.3 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

45、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。3.4 电动机及传动系统波轮式智能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

46、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。由于一般智能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所示：图3 采用减速离合器的全自动套桶洗衣机传动系统的原理图电动机与固定在离合器下端的大传动带盘之间用V带传动。经第一级减速后大传动带盘得到150r/min的转速。当洗衣机处于洗涤或漂洗状态

47、时，再经离合器内部的行星齿轮减速后，使波轮得到175r/min低转速。此时，洗涤（脱水）桶不动。当洗衣机处于脱水状态时，离合器输出的是未经减速的850r/min的高转速，驱动脱水桶和波轮作同步高速运转。对于使用普通离合器的小波轮套桶洗衣机来说，有区别的仅仅是离合器内部没有行星齿轮减速机构，因此在洗涤或漂洗时其波轮的转速与脱水时的转速时相同的。4、 电气控制系统4.1 控制系统结构波轮式智能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。智能全自动洗衣机

48、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”。如4-1图所示以程序控制器为核心的波轮式全自动套桶洗衣机控制系统的基本原理方框图。图4 -1波轮式全自动套桶洗衣机控制系统的基本原理方框图4.2 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，在洗衣机运行过程中起安全保护作用，它的功能为：在洗衣机工作时误开盖，安全开关便会切断电动机电源，自动中断程序；在脱水过程中如桶内衣物摆放不均匀而产生大

49、幅度振动时，安全开关自动中断脱水过程，启动蜂鸣器。按照采用的程序控制器的不同，波轮式全自动套桶洗衣机的电气控制电路可分为电动机驱动式程序控制器和单片机式程序控制器电路：1) 电动机驱动式程序控制器又称为机械式程序控制器，它具有程序组合量大，工作可靠，抗干扰能力强，而且能直接控制较大电流等优点；2) 单片机程序控制器具有结构紧凑，操作简便，功能齐全，运行可靠等优点。目前，机械式程序控制器基本上已被淘汰。用PLC（单片机）控制的全自动洗衣机各种动作典型的系统结构如图4-2所示：图4-2 全自动洗衣机各种动作典型的系统结构图PLC在系统中是处于中心位置，水位开关的PLC的输入信号控制开关，进水阀，排

50、水阀和电动机是洗衣机各种动作的执行机构。其中进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；电动机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定，而电动机的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。4.3 检测电路系统检测电路主要由各类传感器组成。在洗衣过程中起决定作用的物理量有衣量、衣质、水位、水温和浑浊度等,这些物理量都需要有适当的传感器来获取信息,并转换成PLC能接收的电信号。1）水位传感器水位检测的精度直接影响洗净度、水流强度、洗涤时间等参数。2）浑浊度传感器人工洗衣时可以随时用眼睛检查衣物是否洗净，但在洗涤桶内的衣物不断地进行翻滚运行，无法直接捡测衣物的洗净程度。智能全自动洗衣机通

51、过采用光传感器检测洗涤液的透光率，从而间接捡测了洗净程度。在洗衣机排水管两侧分别安装红外发光管和光电接收管。洗涤前，排水管中充满清水，光电接收管受光导通，以此时光敏三极管输出电压为设定值。洗涤开始后，衣物上的污垢不断地扩散到洗涤液中， 洗涤液逐渐变浑浊，致使透光率降低相应地，光敏三极管的输出电压也随之下降。经过一段时间后，该输出电压趋于稳定值，洗涤过程结束，然岳进漂洗阶段。3）衣质传感器衣质传感器又叫布质传感器，它是为检测衣物的质地而设置的。根据衣物纤维中棉纤维、化学纤维所占比例的大小，衣物的布质分为“柔软棉”、“较硬棉”、“棉与化纤”以及“化纤”四个挡 。 4）衣量传感器衣量传感器又称衣物负

52、载传感器，它是用来检测洗衣时衣物量多少的。当洗涤桶内注入一定量的清水后将衣物放入桶内，这时让驱动电机以断续通电运转的方式工作一分钟左右。利用电机绕组上产生的感应电动势，经光电隔离及比较整型，产生脉冲信号。这种矩形脉冲数目与电机惯性转过的角度成比例。若衣物多，则电机受到的阻力大，电机惯性转过的角度就小，相应地，传感器产生的脉冲就少，这样就间接地“测量 出了衣物量的多少。下一步需要做的就是，根据衣物量来设定水位。衣质传感器和衣量传感器是同一个装置，只是检测的方法不同。在进行衣质检测时。首先使洗涤桶内的水位比设定水位低一个挡级，然后仍按照测衣物量的方法让驱动电机以通断电的方式工作一段时间。检测每次断

53、电期间衣量传感器发出的脉冲数并求其平均值。用测衣量时得到的脉冲数减去测衣质时得到的脉冲数，二者之差即可以判别衣质。若桶内的衣物棉纤维所占比例大，脉冲数差就大，若化学纤维所占比例大脉冲数差就小。5）水温传感器适当的洗衣温度有利于污垢的变化。可以提高洗涤效果。水温传感器装在洗涤桶的下部。以热敏电阻为检测元件。测定打开洗衣机开关时的温度为环境温度，注水结束时的温度为水温，将所测温度信号输给PLC。5、 主要器件的选择5.1 电动机的选择由于家庭提供的电源限制故选单相电容运转式异步电动机。以3.6公斤全自动洗衣机为例，由于全自动洗衣机的脱水桶直径较大，这一偏心不能不考虑，所以计算时应以洗涤物可能产生前

54、最大偏心为计算依据。脱水时电机功率比洗涤时要大，在确定电机功率时应以脱水时消耗的功率为依据，也就是说脱水时电机功率就是该洗衣机所确定的电机额定功率。由于在计算时一些因素如电机转子的转动惯量等没考虑，造成一些偏差，所以3.6公斤全自动洗衣机电机额定功率选为180瓦。符合全自动洗衣机的功率范围120W250W。故选择YY104-180型号单相电容运转式电动机，功率180瓦,额定电压220V，转速1350r/min，电流1.7A。5.2 传感器的选择 5.2.1 水温传感器的选择水温检测可用热敏电阻或MTS102 半导体温度检测器。洗衣机水温一般为4 40 ,在该温度范围内MTS102线性好,温度敏

55、感,水温检测常选用它。5.2.2、 水位传感器的选择对于PLC控制的洗衣机,要求水位的检测必须是连续的,谐振式水位传感器是利用电磁谐振电路LC 作为传感器的敏感元件,将被测物体的变化转变为LC 参数的变化,最终以频率参数输出。其工作原理是将水位的高低通过导管转换成一个测试内腔气体变化的压力,驱动内腔上方的一块隔膜移动,带动隔膜中心的磁芯在某线圈内移动,从而线圈电感发生变化。由此引起谐振电路的固有频率随水位变化。故常采用谐振式水位传感器。谐振式水位传感器工作原理图：5.2.3 浑浊度传感器的选择浑浊度传感器主要采用红外光电传感器。由红外发射管发出一定强度的红外光,红外接收管在溶液的另一侧接收红外

56、线。红外线在溶液中透光性的大小就决定接收方产生光电电流的大小,光电流经整形放大和数据处理后,就可以判断出水的浑浊程度。5.2.4 衣质传感器的选择衣质的检测一般在洗涤之前，且主要用来测定所洗衣物属于棉类还是化纤类。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。为了测出衣质,先加入一定的水并让电机转动,突然切断电源,由于惯性作用电机会维持短时间旋转。此时电机处于发电机状态,会产生一定感应电势并逐渐衰减到零。由于衰减速率与布阻抗有一定的线性关系,通过对定子绕组两端电热进行整流和检测,经光电隔离后形成脉冲,脉冲信号多，则布阻抗小,反之亦然。经过几次测量就可以判断出布阻抗,通过推理得出衣质。故

57、选择电阻传感器。5.3 离合器的选择减速离合器也叫减速器，它是波轮普通洗衣机传动系统的主要部件，它的作用是降低电动机的转速和增加力矩，带动波轮工作，洗衣机采用的减速器有两种；一种叫做同心齿轮减速器，另一中叫偏心齿轮减速器，由于偏心齿轮减速器稳定性差，噪声大，体积大，且传动比小，所以已经被淘汰，而同心齿轮减速器因体积小，稳定性高，噪声小，等优点，所以目前波轮洗衣机几乎都采用此类减速器。同心齿轮减速器由波轮轴，密封圈，轴承，齿轮，齿轮轴，外壳等构成，波轮轴的两端制成花键形，上端用于安装波轮下端与上行星齿轮架链接，行星齿轮架固定行星齿轮，齿轮轴的下端安装传动带轮，而它的上端是行星齿轮，行星齿轮与内齿

58、轮合，在它的周围有4个行星齿轮，这4个行星齿轮又与齿轮吻合，内齿轮固定在下壳上，而上壳通过轴承固定波轮轴，轴承的上端安装有用于防止漏水的密封圈。波轮轴上使用的密封圈有单唇密封圈，双唇密封圈，单双唇密封圈三种，其中，单唇密封圈只有一个唇起密封防水的作用，不仅密封效果差，而且寿命短；双唇秘封圈有两个唇起密封防水的作用，密封效果较好，而且寿命也较长。单双唇密封圈有三个唇起密封防水的作用，密封效果最好，而且寿命最长。密封圈上的弹簧用来增加对轴的压力，加强密封效果。当齿轮在电动机带动下顺时针旋转时，恒星齿轮是行星齿轮逆时针自转，4个行星齿轮又通过内齿轮导向绕恒星齿轮作顺时针公转，带动行星齿轮架也做顺时针旋转，这样，通过齿轮减速后，最终使波轮轴作顺时针低速旋转。若电动机带动齿轮轴逆时针旋转时，通过齿轮减速后，波轮会以逆时针低速旋转。15.4 智能全自动洗衣机进水阀和排水阀的选择5.4.1进水阀的选择产品编号: FCD-180D 产品描述: 自动洗地机用进水电磁阀 产品名称 规格型号 工作电压V 流量特性L/min 产品尺寸mm 进出水