自動(dòng)控制技術(shù)在全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用

張繼東

（包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014035）

自動(dòng)控制技術(shù)在全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用

張繼東

（包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014035）

為了實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的全自動(dòng)化，提高洗衣機(jī)的各方面性能，就必須提高洗衣機(jī)的制造技術(shù)水平，利用科學(xué)技術(shù)造福于人類，優(yōu)化全自動(dòng)洗衣機(jī)的性能。洗衣機(jī)的全自動(dòng)化需要自動(dòng)控制技術(shù)的有力支撐，自動(dòng)控制技術(shù)上可引入VHDL技術(shù)、模糊控制技術(shù)、PLC技術(shù)，這些技術(shù)的引入能大大地將人類從繁重的工作中解放出來，節(jié)省了大量的人力、物力。

自動(dòng)控制技術(shù)；全自動(dòng)洗衣機(jī)；應(yīng)用

全自動(dòng)化洗衣機(jī)就是人們只需要將衣服放在洗衣機(jī)中，其余的衣物質(zhì)地和洗滌等程序都由洗衣機(jī)智能地自動(dòng)識(shí)別、執(zhí)行操作，只需要在洗衣服前將水量調(diào)至與所洗的衣服相匹配的位置、合理定時(shí)，剩下的工作都交由洗衣機(jī)自主的完成。自動(dòng)控制技術(shù)在洗衣機(jī)中的應(yīng)用，大大提高了洗衣效率，為生活帶來了便利。

1 利用VHDL技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的智能控制

1.1 利用VHDL實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的編程

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的自動(dòng)控制，我們可以利用VHDL技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)自動(dòng)化控制的邏輯編程。VHDL是用硬件來描述語言，能夠準(zhǔn)確地對(duì)數(shù)字電路與系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)描述，大大地縮短了開發(fā)周期。VHDL開發(fā)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，我們可以充分地利用硬件來描述語言的抽象建模能力，我們不再需要通過輸入電路圖、設(shè)計(jì)寄存器組來達(dá)到各個(gè)狀態(tài)間互相轉(zhuǎn)換的目的。VHDL可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自主地完成電路設(shè)計(jì)，大大地提高了工作效率，為洗衣機(jī)的自動(dòng)化控制提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

1.2 全自動(dòng)化洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單流程

洗衣機(jī)的水位、洗滌時(shí)間、水流模式等需要人為的設(shè)置，因此，在設(shè)置全自動(dòng)化洗衣機(jī)時(shí)就必需將其考慮在內(nèi)，設(shè)置相應(yīng)的開關(guān)。洗衣機(jī)的水位分為高、中、低三種水位，水流氛圍輕柔、中等、較強(qiáng)三種強(qiáng)度，模式分為洗滌、清晰、脫水三種，洗滌時(shí)間有5分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘。洗衣前，可以根據(jù)自己的情況進(jìn)行檔位的選擇。全自動(dòng)化洗衣機(jī)會(huì)在操作指令下進(jìn)行洗衣工作。全自動(dòng)化洗衣機(jī)能夠根據(jù)每次清洗衣服后的水質(zhì)渾濁度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，水質(zhì)渾濁度信息由洗衣機(jī)傳感器提供信號(hào)。在對(duì)衣服清洗后傳感器發(fā)出渾濁信號(hào)，洗衣機(jī)將會(huì)繼續(xù)地進(jìn)行衣服清洗工作，直到傳感器發(fā)出水為清澈的信號(hào)后進(jìn)行脫水工作，脫水工作完成后，洗衣機(jī)會(huì)自動(dòng)斷電，停止工作。

1.3 系統(tǒng)控制

傳感器是用來感應(yīng)并傳遞信號(hào)的，在洗衣機(jī)自動(dòng)工作中發(fā)揮著極為重要的作用。傳感器輸入的信號(hào)有三種，分別是水完成信號(hào)、排水完成信號(hào)、渾濁檢測(cè)信號(hào)。

1.4 功能模塊化

為了程序設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化，各功能呈現(xiàn)模塊化的形式，所有的功能模塊都是以組件的形式存在并存在同一個(gè)程序包中。主程序在在執(zhí)行時(shí)可以對(duì)功能模塊組件進(jìn)行任意地調(diào)用，功能模塊化方便了程序的設(shè)計(jì)與操作。

2 模糊技術(shù)在實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)智能化的控制應(yīng)用

2.1 模糊控制的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

目前，大多的自動(dòng)化控制都是通過程序語言的編輯來實(shí)現(xiàn)的，雖然程序控制行為為人們帶來了很大的便利，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器代替人類，大大地解放了勞動(dòng)力。但是這種編程在對(duì)機(jī)器的控制上比較呆板，不能做到隨機(jī)應(yīng)變，有很大的缺陷性。就對(duì)洗衣機(jī)的自動(dòng)化控制來說，程序控制不能因洗滌參數(shù)做出相應(yīng)的改變，同時(shí)，洗衣機(jī)因?yàn)榉蔷€性、時(shí)變的特性不能用數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確地進(jìn)行描述，因此，實(shí)現(xiàn)程序準(zhǔn)確控制洗衣機(jī)有一定的困難。但是模糊控制器卻能夠彌補(bǔ)其他程序語言控制行為的缺陷，模糊控制不需要建立數(shù)學(xué)模型，同時(shí)，在設(shè)置模糊控制器所需的時(shí)間較為短暫，大大地提高了項(xiàng)目開發(fā)效率。模糊控制器是根據(jù)專業(yè)人員總結(jié)的規(guī)則進(jìn)行控制量大小轉(zhuǎn)變的，并且能很好地適應(yīng)洗衣機(jī)這種非線性、時(shí)變、大延遲的特性，能夠靈活的根據(jù)洗衣機(jī)的洗滌參數(shù)做出改變，有利于水電資源的節(jié)省。模糊控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)洗衣機(jī)根據(jù)洗滌參數(shù)，對(duì)洗滌的實(shí)踐做出相應(yīng)的模糊調(diào)整，模糊的邏輯控制手段，增強(qiáng)了洗衣機(jī)的智能化程度。

2.2 控制器結(jié)構(gòu)

模糊控制器在組成上包括模糊化、模糊控制規(guī)則、模糊推理、解模糊四個(gè)部分，模糊控制器中的非線性要素提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。模糊控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人的定性思維、判斷方法定量化處理。模糊控制器利用傳感器的感應(yīng)傳遞獲得誤差信號(hào)然后執(zhí)行操作。

2.3 自動(dòng)檢測(cè)衣物的功能

全自動(dòng)化洗衣機(jī)通過RFID技術(shù)的使用，能夠?qū)崿F(xiàn)洗衣機(jī)檢測(cè)到所洗的衣物的類型，并對(duì)所洗的衣物進(jìn)行合理的調(diào)整?；赗FID技術(shù)下的洗衣機(jī)能夠自動(dòng)地識(shí)別到衣物的信息包括衣物面料和顏色在內(nèi)，洗衣機(jī)能夠通過衣物顏色信息的識(shí)別，避免黑色、白色衣物的混合清洗。基于RFID技術(shù)下的全自動(dòng)洗衣機(jī)的自動(dòng)控制技術(shù)還體現(xiàn)在能夠優(yōu)化衣物的洗滌順序。隨著科學(xué)技術(shù)地快速發(fā)展，NFC技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用NFC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)功能的遠(yuǎn)程診斷、對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制更改其工作狀態(tài)。NFC技術(shù)和RFID技術(shù)支持下的全自動(dòng)洗衣機(jī)智能化程度更加明顯，大大地為人們的生活帶來便利，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)的遠(yuǎn)距離可操作性。

2.4 驅(qū)動(dòng)裝置

驅(qū)動(dòng)裝置分為間接驅(qū)動(dòng)和直接驅(qū)動(dòng)。間接驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力輸入是通過皮帶連接電機(jī)軸和離合器來完成的。直接驅(qū)動(dòng)可以通過電機(jī)輸出軸直接和負(fù)載相連，也可以將電機(jī)的輸出軸和離合器的輸入軸連在一起，通過離合器的輸出軸和負(fù)載相連。間接驅(qū)動(dòng)有三種組合方式，分別有電容式單相感應(yīng)電機(jī)+減速離合器、雙速電機(jī)+離合器、三相交流變頻電機(jī)+減速離合器。由于人們對(duì)電容式單相感應(yīng)電機(jī)+減速離合器這種間接驅(qū)動(dòng)的組合方式電機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)、制作工藝了解程度較為深，因此這種間接驅(qū)動(dòng)的組合方式較為地廣泛。這種成熟的工藝，能夠達(dá)到減速離合器的性能要求。但是，減速離合器在電機(jī)恒定的轉(zhuǎn)速下只能產(chǎn)生恒定的洗滌和脫水速度。同時(shí)，這種驅(qū)動(dòng)裝置還存有工作效率低、減速離合器故障率高、洗衣機(jī)的啟動(dòng)電流大等方面的缺點(diǎn)。雙速電機(jī)+離合器的組合方式，與電容式單相感應(yīng)電機(jī)+減速離合器的組合方式相比，具有很大的優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：電機(jī)能夠輸出高和低的轉(zhuǎn)速，能夠滿足洗滌和脫水的速度。三相交流變頻電機(jī)+減速離合器的驅(qū)動(dòng)裝置，它采用了變頻技術(shù)，能夠?yàn)殡姍C(jī)提供多種轉(zhuǎn)速，和雙速電機(jī)+離合器的驅(qū)動(dòng)組合方式一樣，能夠滿足洗衣機(jī)的洗滌和脫水速度。

2.5 顯示電路

LED顯示器組成了顯示電路，能夠顯示水位、預(yù)約時(shí)間、剩余時(shí)間、運(yùn)行過程等參數(shù)。

2.6 輸入按鍵

輸入按鍵能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的開關(guān)控制，對(duì)洗衣機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。為了保證洗衣機(jī)的正常工作，首先輸入按鍵必須具有很高的靈敏度，同時(shí)要具有優(yōu)良的防潮、防水的性能。輸入按鍵的性能必須保證優(yōu)良才能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)傳感器對(duì)衣物類的信息感應(yīng)，將準(zhǔn)確的信息傳遞給操作系統(tǒng)，從而提高洗衣機(jī)的自動(dòng)化控制水平。

3 PLC技術(shù)在全自動(dòng)化洗衣機(jī)中的應(yīng)用

PLC技術(shù)在全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用中，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的自動(dòng)控制，起到便利人們生活的作用。全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制裝置需要硬件和軟件的兩部分設(shè)計(jì)。硬件的設(shè)計(jì)，需要對(duì)PLC主機(jī)、電磁閥、報(bào)警器等硬件參數(shù)進(jìn)行確定，設(shè)計(jì)硬件連線圖。PLC控制裝置的軟件設(shè)計(jì)部分需要對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并畫出相應(yīng)的工作流程設(shè)計(jì)圖。同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)的工作流程圖進(jìn)行中間繼電器的設(shè)計(jì)，編寫指令程序表。最后，還需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、修改。全自動(dòng)控制洗衣機(jī)可以利用PLC的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)按鈕、電磁閥、開關(guān)的控制。利用PLC技術(shù)對(duì)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)單片機(jī)的缺陷，具有驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路、保護(hù)電路、通訊聯(lián)網(wǎng)的功能，大大提高了洗衣機(jī)的全自動(dòng)化程度。全自動(dòng)洗衣機(jī)的自動(dòng)控制原理是利用水位開關(guān)與電磁進(jìn)水閥配合對(duì)進(jìn)水、排水、電機(jī)的通斷控制。PLC程序控制器的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)洗衣機(jī)自動(dòng)地完成洗衣整個(gè)過程。程序開關(guān)一旦選擇，程序控制器便會(huì)在這種程序的控制下進(jìn)行操作。PLC的輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)水閥、排水閥、電動(dòng)機(jī)的控制。PLC技術(shù)為全自動(dòng)洗衣機(jī)提供了有力的技術(shù)支持，大大解放了勞動(dòng)力。

4 結(jié)語

自動(dòng)控制技術(shù)已將在全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用方面取得了很大的進(jìn)展，但是洗衣機(jī)的自動(dòng)控制性能仍存在問題，需要對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行提高和改進(jìn)。自動(dòng)控制技術(shù)在洗衣機(jī)上的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)洗衣機(jī)的操作控制，提高了洗衣的工作效率，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)衣服的顏色、面料信息的識(shí)別，優(yōu)化程序操作。

[1]張海波.全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)[J].南京理工大學(xué)，2012,23.

[2]程立新.利用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008,56.

TP273

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1671-0711（2017）03（上）-0110-02