PLC在自動洗衣機的應用

張建勇?孫旭暉?王振宇

摘 要：目前，在自動化領域主要的控制方式有繼電器控制、微機控制和PLC控制三種。由于PLC控制系統與繼電器控制系統及微機控制系統相比，具有設計、安裝、接線、調試工作量小，研制周期短，可靠性高，抗擾能力強，故障率低，對工作環(huán)境要求低，維護方便等一系列優(yōu)點，因此，已成為國內外機加工控制對象的首選控制方案。

本文采用PLC控制技術和變頻調速技術相結合的方法來設計PLC控制的節(jié)能。

關鍵詞：全自動;PLC控制;變頻器

引言[1]

可編程控制器功能強大，可靠性高，應用面廣，使用方便，在現代自動控制領域應用極其廣泛。現行的全自動洗衣機只要選擇好水位，打開水龍頭，放入衣物、洗滌劑，接通操作開關，后面的全是洗衣機自動運行了，因此，完全可以用編程控制器來代替控制。

一、洗衣機的發(fā)展史

從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務勞動，而在洗衣機出現以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打……這些不斷重復的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是：辛苦勞累。

1874年，“手洗時代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)——有人發(fā)明了木制手搖洗衣機。發(fā)明者是美國人比爾·布萊克斯。布萊克斯的洗衣機構造極為簡單，是在木筒里裝上6塊葉片，用手柄和齒輪傳動，使衣服在筒內翻轉，從而達到“凈衣”的目的。這套裝置的問世，讓那些為提高生活效率而冥思苦想的人士大受啟發(fā)，洗衣機的改進過程開始大大加快。

1880年，美國又出現了蒸汽洗衣機，蒸汽動力開始取代人力。 之后，水力洗衣機、內燃機洗衣機也相繼出現。到1911年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機。電動洗衣機的問世，標志著人類家務勞動自動化的開端。10年之后，美國本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機，洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內完成。這意味著電動洗衣機的型式躍上一個新臺階，朝自動化又前進了一大步！直至今日，滾筒式洗衣機在歐美國家仍得到廣泛應用。

隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機，它是靠筒體一側的運轉波輪產生的強烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進英國噴流式洗衣機的基礎之上，日本研制出獨具風格、并流行至今的波輪式洗衣機。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機生產領域三分天下的局面初步形成。

20世紀60年代以后，洗衣機在一些發(fā)達國家的消費市場開始形成系列，家庭普及率迅速上升。此間洗衣機在日本的發(fā)展備受矚目。60年代的日本出現了帶干桶的雙桶洗衣機，人們稱之為“半自動型洗衣機”。70年代，生產出波輪式套桶全自動洗衣機。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機橫空出世，讓人耳目一新。到80年代，“模糊控制”的應用使得洗衣機操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時尚……進入90年代，由于電機調速技術的提高，洗衣機實現了寬范圍的轉速變換與調節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著電機驅動技術的發(fā)展與提高，日本生產出了電機直接驅動式洗衣機，省去了齒輪傳動和變速機構，引發(fā)了洗衣機驅動方式的巨大革命。

（一）中國洗衣機的發(fā)展狀況

中國，由于歷史原因，洗衣機工業(yè)起步較晚，直到1978年才正式生產家用洗衣機。但是，隨著人們認識的發(fā)展，尤其是改革開放的不斷深化，進入80年代后的洗衣機工業(yè)并沒有像一些人預料的那樣停步不前，而是保持著旺盛的發(fā)展勢頭。1983年洗衣機產量由1978年的400臺飆升到365萬臺，此后全國各地掀起了大規(guī)模的技術引進熱潮，大約有40多個廠家先后從洗衣機技術先進國日本、英國、法國、意大利、澳大利亞等引進技術60多項。技術的引進、吸收和創(chuàng)新，極大地提升了國產洗衣機的產業(yè)素質與生產能力，縮短了同發(fā)達國家之間的差距。如今，我國洗衣機年產量約占世界年產量的四分之一，居于世界首位。除了在數量和品種上滿足國內市場外，還出口到北美、歐洲、東南亞等地，躋身于國際洗衣機市場的競爭行列。

二、PLC技術在洗衣機中的發(fā)展現狀

（一） PLC技術現狀[2、3]

可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。現在的PLC產品已經使用了16位、32位高性能微處理器，而且實現了多處理器的多信道處理。

（二） 將變頻技術與PLC相結合[4]

隨著變頻調速技術的應用日益廣泛，應用水平的不斷提高，對變頻調速控制系統的精度要求也越來越高。目前，許多變頻調速裝置屬于開環(huán)控制方式，不能滿足較高精度的要求。為提高調速系統的精度，一般都需要進行閉環(huán)控制。交流異步電機因其價格低廉，經久耐用，易于維修，適合在惡劣的環(huán)境中使用等優(yōu)點已得到廣泛的應用。但交流電機的數學模型和運算較為復雜，其控制特性會受對象內部參數變化的影響，因而用固定的調節(jié)器去控制時，往往難以得到較理想的靜動態(tài)特性。采取可靠的PLC和變頻器控制交流異步電機方法，提高了系統的靜動態(tài)特性。

所開發(fā)的系統將變頻技術與PLC相結合，克服了傳統的調節(jié)器超調大的缺點，充分發(fā)揮了PLC控制靈活、編程方便、適應性強的優(yōu)點，提高了控制的精確度。實驗結果表明，該系統能對電機轉速實現精確控制，實用性強，具有一定的推廣價值。

（三）PLC在洗衣機中應用的發(fā)展狀況[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，其特點是價格低，編程簡單，一般工程技術人員以及稍懂電氣維修人員都能編程，并且易于功能擴展，實現洗滌時間設置的更改，平均無故障時間有可靠的保障，適合各型全自動洗衣機使用。

在全自動洗衣機中，洗衣機洗滌，脫水程序是由PLC位中心控制系統工作的。它是整體模塊。集中了驅動電路，檢測電路和保護電路以及通訊聯網功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統的可靠性。另外它的編程也是比較簡單的。

PLC會不斷完善自身缺陷，隨著INTERNET發(fā)展，PLC的硬件和軟件也會提高，我相信PLC一定會有生命力小型PLC將存在很長時間，因為它經濟，可靠;大型PLC的一部分可能會被PC-BASE，智能I/O，現場總線取代。