PLC在自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用

張建勇?孫旭暉?王振宇

摘 要：目前，在自動(dòng)化領(lǐng)域主要的控制方式有繼電器控制、微機(jī)控制和PLC控制三種。由于PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)及微機(jī)控制系統(tǒng)相比，具有設(shè)計(jì)、安裝、接線、調(diào)試工作量小，研制周期短，可靠性高，抗擾能力強(qiáng)，故障率低，對(duì)工作環(huán)境要求低，維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，已成為國(guó)內(nèi)外機(jī)加工控制對(duì)象的首選控制方案。

本文采用PLC控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的方法來(lái)設(shè)計(jì)PLC控制的節(jié)能。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng);PLC控制;變頻器

引言[1]

可編程控制器功能強(qiáng)大，可靠性高，應(yīng)用面廣，使用方便，在現(xiàn)代自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛?，F(xiàn)行的全自動(dòng)洗衣機(jī)只要選擇好水位，打開(kāi)水龍頭，放入衣物、洗滌劑，接通操作開(kāi)關(guān)，后面的全是洗衣機(jī)自動(dòng)運(yùn)行了，因此，完全可以用編程控制器來(lái)代替控制。

一、洗衣機(jī)的發(fā)展史

從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對(duì)于許多人而言，它并不像田園詩(shī)描繪的那樣充滿樂(lè)趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打……這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是：辛苦勞累。

1874年，“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)——有人發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。發(fā)明者是美國(guó)人比爾·布萊克斯。布萊克斯的洗衣機(jī)構(gòu)造極為簡(jiǎn)單，是在木筒里裝上6塊葉片，用手柄和齒輪傳動(dòng)，使衣服在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到“凈衣”的目的。這套裝置的問(wèn)世，讓那些為提高生活效率而冥思苦想的人士大受啟發(fā)，洗衣機(jī)的改進(jìn)過(guò)程開(kāi)始大大加快。

1880年，美國(guó)又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動(dòng)力開(kāi)始取代人力。 之后，水力洗衣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。到1911年，美國(guó)試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)。電動(dòng)洗衣機(jī)的問(wèn)世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開(kāi)端。10年之后，美國(guó)本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺(tái)前裝式滾筒洗衣機(jī)，洗滌、漂洗、脫水在同一個(gè)滾筒內(nèi)完成。這意味著電動(dòng)洗衣機(jī)的型式躍上一個(gè)新臺(tái)階，朝自動(dòng)化又前進(jìn)了一大步！直至今日，滾筒式洗衣機(jī)在歐美國(guó)家仍得到廣泛應(yīng)用。

隨著工業(yè)化的加速，世界各國(guó)也加快了洗衣機(jī)研制的步伐。首先由英國(guó)研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，它是靠筒體一側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強(qiáng)烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進(jìn)英國(guó)噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨(dú)具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。

20世紀(jì)60年代以后，洗衣機(jī)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的消費(fèi)市場(chǎng)開(kāi)始形成系列，家庭普及率迅速上升。此間洗衣機(jī)在日本的發(fā)展備受矚目。60年代的日本出現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機(jī)，人們稱之為“半自動(dòng)型洗衣機(jī)”。70年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)。70年代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)橫空出世，讓人耳目一新。到80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機(jī)操作更簡(jiǎn)便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時(shí)尚……進(jìn)入90年代，由于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。此后，隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式洗衣機(jī)，省去了齒輪傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)，引發(fā)了洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的巨大革命。

（一）中國(guó)洗衣機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r

中國(guó)，由于歷史原因，洗衣機(jī)工業(yè)起步較晚，直到1978年才正式生產(chǎn)家用洗衣機(jī)。但是，隨著人們認(rèn)識(shí)的發(fā)展，尤其是改革開(kāi)放的不斷深化，進(jìn)入80年代后的洗衣機(jī)工業(yè)并沒(méi)有像一些人預(yù)料的那樣停步不前，而是保持著旺盛的發(fā)展勢(shì)頭。1983年洗衣機(jī)產(chǎn)量由1978年的400臺(tái)飆升到365萬(wàn)臺(tái)，此后全國(guó)各地掀起了大規(guī)模的技術(shù)引進(jìn)熱潮，大約有40多個(gè)廠家先后從洗衣機(jī)技術(shù)先進(jìn)國(guó)日本、英國(guó)、法國(guó)、意大利、澳大利亞等引進(jìn)技術(shù)60多項(xiàng)。技術(shù)的引進(jìn)、吸收和創(chuàng)新，極大地提升了國(guó)產(chǎn)洗衣機(jī)的產(chǎn)業(yè)素質(zhì)與生產(chǎn)能力，縮短了同發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。如今，我國(guó)洗衣機(jī)年產(chǎn)量約占世界年產(chǎn)量的四分之一，居于世界首位。除了在數(shù)量和品種上滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外，還出口到北美、歐洲、東南亞等地，躋身于國(guó)際洗衣機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)行列。

二、PLC技術(shù)在洗衣機(jī)中的發(fā)展現(xiàn)狀

（一） PLC技術(shù)現(xiàn)狀[2、3]

可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制?，F(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已經(jīng)使用了16位、32位高性能微處理器，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多信道處理。

（二） 將變頻技術(shù)與PLC相結(jié)合[4]

隨著變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，應(yīng)用水平的不斷提高，對(duì)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的精度要求也越來(lái)越高。目前，許多變頻調(diào)速裝置屬于開(kāi)環(huán)控制方式，不能滿足較高精度的要求。為提高調(diào)速系統(tǒng)的精度，一般都需要進(jìn)行閉環(huán)控制。交流異步電機(jī)因其價(jià)格低廉，經(jīng)久耐用，易于維修，適合在惡劣的環(huán)境中使用等優(yōu)點(diǎn)已得到廣泛的應(yīng)用。但交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和運(yùn)算較為復(fù)雜，其控制特性會(huì)受對(duì)象內(nèi)部參數(shù)變化的影響，因而用固定的調(diào)節(jié)器去控制時(shí)，往往難以得到較理想的靜動(dòng)態(tài)特性。采取可靠的PLC和變頻器控制交流異步電機(jī)方法，提高了系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性。

所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)將變頻技術(shù)與PLC相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器超調(diào)大的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮了PLC控制靈活、編程方便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，提高了控制的精確度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)精確控制，實(shí)用性強(qiáng)，具有一定的推廣價(jià)值。

（三）PLC在洗衣機(jī)中應(yīng)用的發(fā)展?fàn)顩r[5]

采用目前工業(yè)控制常用的PLC控制器作為主控元件的控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是價(jià)格低，編程簡(jiǎn)單，一般工程技術(shù)人員以及稍懂電氣維修人員都能編程，并且易于功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)洗滌時(shí)間設(shè)置的更改，平均無(wú)故障時(shí)間有可靠的保障，適合各型全自動(dòng)洗衣機(jī)使用。

在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌，脫水程序是由PLC位中心控制系統(tǒng)工作的。它是整體模塊。集中了驅(qū)動(dòng)電路，檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程也是比較簡(jiǎn)單的。

PLC會(huì)不斷完善自身缺陷，隨著INTERNET發(fā)展，PLC的硬件和軟件也會(huì)提高，我相信PLC一定會(huì)有生命力小型PLC將存在很長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)樗?jīng)濟(jì)，可靠;大型PLC的一部分可能會(huì)被PC-BASE，智能I/O，現(xiàn)場(chǎng)總線取代。