机电一体化第七章

1、三类工业控制计算机的特点比较1IPCIPCPLCPLC单片机单片机体积、功耗体积、功耗最大最大小小最小最小可靠性可靠性一般一般最高最高较高较高数据处理能力数据处理能力强强弱弱一般一般软件来源软件来源丰富丰富少少较少较少成本成本高高高高低低开发技术要求开发技术要求较低较低低低高高控制规模控制规模大大大大小小7.1 升降横移式立体车库监控管理系统方案 机械式停车设备是用于存取停放车辆的机械或机械设备系统，称为机械式停车设备，是一种机电一体化的成套设备。 机械式立体停车库是利用机械存取停放车辆的整个停车设施称为机械式停车库，以立体化存放的机械式停车库称为机械式立体停车库。 一般说来，除了机械式停车设

2、备外，停车库还应该包括有关的车道、出入口前的空地、管理室以及通风、照明、报警、电源、排水、消防、管理控制设备以及收费系统等。 可分为升降横移类、垂直循环类、水平循环类、巷道堆垛类、垂直升降类等多种形式； 立体停车库可有效缓解停车难的问题。23升降横移式立体升降横移式立体车库车库4升降横移式立体升降横移式立体车库车库5德国大众公司的新车停车库德国大众公司的新车停车库6升降横移式立体车库的监控管理系统升降横移式立体车库的监控管理系统下位机采用PLC7升降横移式立体车库的监控管理系统升降横移式立体车库的监控管理系统上位机采用工业控制计算机8升降横移式立体车库的监控管理系统升降横移式立体车库的监控管理

3、系统上位机采用工业控制计算机7.2 模糊控制洗衣机控制系统方案 传统的洗衣机分为手动的和(全)自动的两种；需要手动操作，可实现半自动。 模糊控制洗衣机是一种“智能型”的洗衣机，和传统的洗衣机相比，它是一种新型的家用电器，也是一种典型的机电一体化产品。 模糊控制洗衣机的基本设计思想是模拟人脑的思维方法, 通过对被洗衣物的重量、质地以及脏污的程度和性质进行识别, 在经过综合分析和判断之后以最佳的洗涤方案，自动的完成“进水”、“洗涤”、“排水”和“脱水”等全部过程,洗涤程序是通过模糊推理决定的，具有很高的洗涤质量。97.2.1 模糊控制洗衣机控制系统硬件结构1. 单片机的选用 某型模糊控制洗衣机的控

4、制系统核心采用了摩托罗拉公司的产品MC6805R3单片机,其主要技术参数如下：p8位的单片机p192Byte数据存储器p3840Byte程序存储器p1个8位定时计数器p1路8位逐次逼近式A/D转换器p1个8路模拟多路开关，其中4路可供用户使用p3个8位I/O口。 MC68系列单片机广泛用于家电产品中，如洗衣机、空调等。1011图7-1 MC6805R3单片机组成框图2. 单片机控制系统组成 洗衣机控制系统包括电源电路、洗衣机状态检测电路、显示电路和输出控制电路四部分。12图7-2 单片机控制系统的组成结构2. 模糊洗衣机单片机控制系统(1) 电源电路 电源电路由变压器TF、桥式整流电路、滤波电

5、容和集成稳压电路7805组成。图7-3 电源电路13(2) 洗衣机状态检测电路 状态检测电路共6个。分别是内桶平衡检测电路、衣质衣量检测电路、过零检测电路、电源电压检测电路、温度检测电路、水位检测电路和浑浊度检测电路。1）内桶平衡电路由平衡开关K和电阻R35。组成, 它用于检测内桶运行时的状态是否平衡稳定。图7-4内桶平衡检测电路142）衣质衣量检测电路由电机M2、二极管VD4、VD5,电阻R21, 以及光敏三极管VT5、电阻R19和反相器7404组成。其中VD4是发光二极管, 它和VT5组成光电耦合器,用于隔离交直流信号的以及产生衣质和衣量信号。图 7-5 衣质衣量检测电路153）电源电压检

6、测电路由整流二极管VD2, 滤波电容C3和调整电位器W1组成。由于VD2只是进行半波整流, 所以, 当电源电压下降时,电位器的抽头也会较灵敏反映电源电压下降的情况。电源电压的变化情况由单片机的AN0端进行检测。图7-6电源电压检测电路164）温度检测电路由MTS102、LM358和有关电阻电容组成。其中MTS102为温度传感器，第一级LM358作为阻抗隔离器，第二级LM358作为放大器，输出信号接入AN1端。图7-7温度检测电路175）水位检测电路由电位器W3和相应的机械部件组成，当水为变化时会使W3的中心抽头产生位移，故接入到An2端的电压大小也随之变化。图7-8水位检测电路186）浑浊度检

7、测电路由红外发光二极管VD3,红外接收管VTr3和有关电路组成，被检测的水流从VD3和VTr3间流过，当浑浊度不同的水流过时，使VTr3接收到的红外信号强弱发生变化，VTr3的输出信号随之变化，送到AN3端的信号大小反映了衣服的脏污程度。图7-9浑浊度检测电路193. 显示电路 由晶体管VT10VT13、发光二极管VD6VD12,7段LED13组成，用于显示洗衣机工作状态和定时时间。图7-10显示电路204. 输出控制电路 输出控制电路由触发电路和相应的双向晶闸管组成，L1、L2分别为进、排水电磁阀，M1为洗涤剂投入电机，M2为主电机。 VTA8和VTA10用于控制M2正反转，VTA6控制M1

8、,VTA1,VTA4分别控制L1、L2电磁阀。 其他电路还包括N1是洗衣机全自动工作的起/停按钮，N2是功能选择按键，它可以设定洗衣机从某个程序开始工作。图7-11输出控制电路 217.2.2 模糊洗衣机的物理量检测方法 (1)浑浊度的检测 采用红外光光电传感器22图7-12 浑浊度检测原理23(2)衣量和衣质的检测 衣量和衣质的检测是在洗涤之前进行的。在水位一定的情况下，衣量和衣质的不同会产生不同的布阻抗。检测布质和布量时, 首先注入一定的水位, 然后起动主电机旋转, 接着断电让主电机以惯性继续运转直到停止.在主电机断电惯性旋转时间内, 主电机处于发电状态, 会产生感应电动势输出。 显然,

9、随着布阻抗大小的不同, 主电机处于发电机状态的时间长短也不同。因此, 只要检测出主电机处于发电机状态的时间长短,就可以反过来推理出布阻抗的大小. 主电机发电时间愈长, 布阻抗就愈小； 反之布阻抗就愈高。 主电机发电时间可直接通过检测起动电容两端输出电势, 并将此电势半波整流后, 由光电隔离后放大整形为一矩形脉冲系列的脉冲数而定. 脉冲个数反映布阻抗的大小, 脉冲个数多, 布阻抗小, 反之亦然。 24图7-14 衣量和衣质与布阻抗的关系(3)水温的检测 由MTS102传感器完成。257.2.3 模糊洗衣机的模糊推理 分析洗衣机的运行过程可以看出, 其主要被控参量是洗涤时间和水流强度洗涤时间和水流

10、强度即电机转速, 影响输出参量的主要因素是被洗衣物的脏污程度、脏污性质、衣量和衣质等。实际分析证明洗衣机的输入和输出之间很难用一定的数学模型来描述, 系统的具体条件具有较大的不确定性, 其控制过程在很大程度上依赖于操作者的经验, 用常规的控制方法难以达到理想的效果。应用模糊控制技术可以较容易解决这个问题。 在模糊洗衣机中，衣质、衣量、脏污程度等都是通过现行状态检测，再经过模糊推理得出的。 模糊推理布质衣量水温浑浊度洗涤时间水流漂洗方式脱水时间水位图7-15 模糊洗衣机的模糊推理262. 输入量的模糊化图图7-16 模糊控制器及其控制过程模糊控制器及其控制过程1. 模糊控制过程图图7-17 水温、衣量和时间的模糊量水温、衣量和时间的模糊量273. 洗衣模糊推理 模糊控制是