投币式洗衣机智能系统设计讲解.doc

基于PLC的投币式模糊控制洗衣机系统设计 一、课题研究的背景以及研究意义 近年来，我国现代化工业快速发展，人们生活水平也在日益提高，与人们生 活息息相关的家用电器的自动化程度也就要求越来越高，当今的中国的城镇居民 每一户家庭中几乎都拥有一台洗衣机，全自动化洗衣机把人们从繁重的洗衣劳动 中解脱出来，但居住在学校和工厂集体宿舍这样的环境下人们洗衣服仍然以手洗 为主，所以选择在学校和工厂的公共点设置投币洗衣机不但能让人们享受全自动 洗衣机带来的方便而且也能产生一定的经济利益，目前市面上普通的投币式洗衣 机存在诸多缺点，比如故障多，投币器真假币判断错误率高，衣服洗不干净和浪 费水电等情况，这样设计一种新的智能化的投币式洗衣机控制系统就很有必要和 意义了。 二、控制系统主要分三部分： 1.传感器与数据的检测 2.PLC与模糊控制 3.智能投币器 系统整个工作流程图如下： 首先把衣服放入洗衣机内然后合上盖子，用户对投币器进行投币，投币器接 受到投币信号后传给然后系统经过初始化工作后开始正式工作，各种传感 器把采集到的数据经过转换后送到模糊控制器中，从模糊控制器中获得数据 后对进水排水电磁阀、各种电机、以及洗漆剂添加装置等工作过程进行控制，当 洗衣机工作过程结束后，顾客取出衣物，洗衣过程结束。 1.传感器与数据的检测 1.1衣服重量的检测 1.1.1光电传感器 衣服重量的检测主要依靠光电传感器，光电传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻时，则接收器感应出相应的电信号。它包含调制光源，由光敏元件等组成的光学系统、 放大器、开关或模拟量输出装置把红外、可见光、紫外线等光信号转变成电信号的元器件，在光电检测系统中是光电转换过程的核心部件。检测衣物重量就是利用不同质量的衣物对滚筒的压力和摩擦力不同，通电光电传感器检测滚筒的转速从而间接的获得衣物的质量。 1.1.2衣量的检测方法 衣物的重量和衣物的质料是洗衣机实现模糊控制最重要的两个输入量，衣服的重量和衣物的质料决定模糊洗衣机洗漆时间、滚筒内的水位以及洗漆剂的用量三个物理量，本文中使用的检测衣物重量的基本原理是不同重量的衣物产生的布阻抗也就不同。先把衣物放入滚筒后对电机先通电后断电，不同重量的衣物电机的转速和转动圈速也就不同，如果能检测出来滚筒的转速和转动圈数，就可以推算出衣物的重量了，测速原理图如图所示 1.2衣物质料的检测 衣服质料的判断需要有两个因素，布量和吸水量，依据的基本原理是不同的布料的吸水能力不同，且同种布料质量不同的吸水性也不同，下面介绍吸水量的检测的方法：向洗衣机内注入一定量的水，转动内胆，让衣服充分吸收水分，然后测量n次水位。当没有被洗衣物的时候水位应该为则水位应为H1、H2、Hn，当有被洗物，则水位应为h1、h2、hn。因为相同质料的衣物吸水性能是相同的而相同衣物重量不同质料的衣物吸水性能是不同的。所以两个水位差值变化曲线即可反映被洗衣物的吸水性能。通过吸水性能和布量可判断出布质。时间的关系图如图所示： 根据上图可以观察得到含棉量越多的布料吸水性越强。由于洗衣服的时候，通常是几种布料夹杂在一起，根据吸水性可得知衣服的含棉量，进而获得衣服的布质。 1.3衣服的脏污程度的检测 1.3.1浑浊度传感器 检测原理是根悬浮颗粒在液体中不同的浓度所对照的漫反射射入光的强度也有所不同，经过实验研宄和理论推算获得散射光与投射光的比值与浑独度符合线性关系，浊度的测量主要转换为散射光强度的测量。浑浊度传感器检测过程示意如图所示： 1.3.2脏污程度检测方法 首先打开电磁阀，等待后，当洗衣机内的洗涤液到达排水泵后，排水泵的排水功能将使浑浊度传感器测量槽内的流入的洗涤液跟洗衣机内的洗涤液保持一致。这样就能实现浑浊度传感器实时检测洗涤液。PLC启动排水泵，30s后关闭电磁阀和排水泵，洗涤液进入浑独度传感器的测量槽后静止30s，30s可以让洗涤液气泡消失从而达到稳定，此时进行浑独度检测；重复以上过程若干次直到洗涤液浑浊度增长率变化接近稳定后，即可认定衣服已经被清洗干净，可以结束洗涤。 1.4水位的检测 洗衣机桶内水位高度的检测也是依靠水位传感器来完成的，水位传感器实现的基本原理为：洗衣桶内的水压迫使空气室内的气体给压力传感器施压，作用于压力传感器的隔膜，隔膜板随即被抬起。弹簧也作用于隔膜板，这两个力共同作用在传感器上达到平衡后就确定了传感器内部的一个铁心对线圈的位置，给线圈通电后，铁心每次相对于线圈位置（线圈固定不动）的变动后，线圈都会产生一个一一对应的输出电感。与此同时震荡回路会给控制洗衣机的输入一个频率信号。如图为水位传感器的工作示意图，图