機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告

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. 機(jī) 電 一 體 化 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 院 系：機(jī)電學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械電子1202班 指導(dǎo)教師：史麗晨 小組成員：蔣友列 120740216 景軍軍 120740217 劉琪 120740219 盧科峰 120740220 目 錄 1.機(jī)電一體化系統(tǒng)概述 2.機(jī)電一體化的系統(tǒng)構(gòu)成 1、 動(dòng)力能源單元 2、 傳感與檢測(cè)單元 3、 機(jī)械本體 4、 執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)單元 5、 控制與信息處理單元 任務(wù)分配 l 蔣友列——匯總、傳感與檢測(cè)單元 l 景軍軍——執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)單元、控制與信息處理單元 l 劉 琪——?jiǎng)恿δ茉磫卧? l 盧科峰——機(jī)械本體 . 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告 ——家用全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 1.機(jī)電一體化系統(tǒng)概述 “機(jī)電一體化”的英文名詞是“mechatronics”，20世紀(jì)70年代初起源于日本，由機(jī)械學(xué)（mechanics）和電子學(xué)（electronics）兩個(gè)次組合而成，表示機(jī)械學(xué)與電子學(xué)兩種學(xué)科的綜合。 機(jī)電一體化含有產(chǎn)品與技術(shù)兩個(gè)方面的內(nèi)容。機(jī)電一體化技術(shù)是指其技術(shù)原理，即機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）得以實(shí)現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)。其次是機(jī)電一體化產(chǎn)品，該產(chǎn)品主要是機(jī)械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成的新的系統(tǒng)，且賦予其新的功能和性能的新一代產(chǎn)品。 機(jī)電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的形式多種多樣，功能也各不相同。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，包括以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力能源、傳感與檢測(cè)、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)、控制與信息處理等，各要素之間通過(guò)接口相聯(lián)系，也可以說(shuō)這些基本要素構(gòu)成了機(jī)電一體化系統(tǒng)的多個(gè)子系統(tǒng)。這些基本要素的功能實(shí)例如下圖： 機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)有：機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、系統(tǒng)總成技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)與相關(guān)學(xué)科、技術(shù)、行業(yè)的結(jié)合關(guān)系圖如下： 2.機(jī)電一體化的系統(tǒng)構(gòu)成 一．動(dòng)力能源單元 （1） 機(jī)電一體化系統(tǒng)中的動(dòng)力源概述 機(jī)械運(yùn)動(dòng)是將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，動(dòng)力能源單元的功能是按照機(jī)電一體化系統(tǒng)的控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力，克服各種載荷去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成信息處理使系統(tǒng)正常運(yùn)行，能源包括電能、氣能以及液能等。例如，數(shù)控機(jī)床的動(dòng)力主要來(lái)自于電能。機(jī)電一體化產(chǎn)品的動(dòng)力部分，就像人體的內(nèi)臟產(chǎn)生能量來(lái)維持人的生命、思維和運(yùn)動(dòng)一樣。機(jī)電一體化系統(tǒng)的顯著特征之一，是用盡可能小的動(dòng)力輸入獲得盡可能大的功能輸出，不但要求驅(qū)動(dòng)效率高、反應(yīng)速度快，而且要求對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、方便維修和回收等。 （2） 全自動(dòng)洗衣機(jī)的動(dòng)力源 常用全自動(dòng)洗衣機(jī)（如：小天鵝、海爾、西門(mén)子等），額定參數(shù)為：額定電壓--交流220V；額定頻率--50HZ；額定功率--300W；洗衣重量--5-7kg。 二．傳感與檢測(cè)單元： （一）機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感器概述 機(jī)電一體化系統(tǒng)中，傳感器與檢測(cè)單元的功能是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所需要的本身和外界環(huán)境的各種參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換成可識(shí)別信號(hào)，傳輸?shù)娇刂菩畔⑻幚韱卧?，?jīng)過(guò)分析、處理產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。測(cè)試傳感部分的功能一般由專門(mén)的傳感器和儀表來(lái)完成，再通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)裝置將其反饋給信息處理與控制單元。檢測(cè)傳感裝置相當(dāng)于人體的感受器官，將外界信息傳輸給大腦，因此，傳感器的精度決定了系統(tǒng)精度的上限，傳感器的技術(shù)水平制約著整個(gè)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。 （2） 傳感器的性能指標(biāo) 1. 靜態(tài)特性：是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。 2.動(dòng)態(tài)特性：是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率 響應(yīng)來(lái)表示。 3.線性度：通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。 4.遲滯特性：表征傳感器在正向（輸入量增大）和反向（輸入量減小）行程間輸出-輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出FS的百分比表示。遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。 5.靈敏度：是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)輸入量變化△x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度 S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度 。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。 6.分辨力：是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說(shuō)，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過(guò)分辨力時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。 （三）全自動(dòng)洗衣機(jī)中的傳感器 1.水位傳感器 水位檢測(cè)的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。對(duì)于模糊控制的洗衣機(jī),要求水位的檢測(cè)必須是連續(xù)的,故常采用諧振式水位傳感器。諧振式水位傳感器是利用電磁諧振電路LC作為傳感器的敏感元件,將被測(cè)物體的變化轉(zhuǎn)變?yōu)長(zhǎng)C參數(shù)的變化,最終以頻率參數(shù)輸出。其工作原理是:將水位的高低通過(guò)導(dǎo)管轉(zhuǎn)換成一個(gè)測(cè)試內(nèi)腔氣體變化的壓力,驅(qū)動(dòng)內(nèi)腔上方的一塊隔膜移動(dòng),帶動(dòng)隔膜中心的磁芯在某線圈內(nèi)移動(dòng),從而線圈電感發(fā)生變化。由此引起諧振電路的固有頻率隨水位變化。水位測(cè)量電路如下圖所示,為便于與單片機(jī)接口,水位傳感器采用數(shù)字振蕩電路,電感與電容組成的三點(diǎn)式振蕩電路經(jīng)C2耦合接入數(shù)字式諧振放大器A1,隨著水位變化,諧振頻率作相應(yīng)變化,放大器在a點(diǎn)輸出,經(jīng)A2整形,由c點(diǎn)輸出,此時(shí)即可 將數(shù)字量接到單片機(jī).水位傳感器的測(cè)量電路如下圖： 2.光傳感器 光傳感器即洗凈程度傳感器。人工洗衣時(shí)可以隨時(shí)用眼睛檢查衣物是否洗凈,但在洗滌桶內(nèi)的衣物不斷地進(jìn)行翻滾運(yùn)行, 無(wú)法直接檢測(cè)衣物的洗凈程度。全自動(dòng)洗衣機(jī)通過(guò)采用光傳感器檢測(cè)洗滌液的透光率, 從而間接檢測(cè)了洗凈程度二在洗衣機(jī)排水管兩側(cè)分別安裝紅外發(fā)光管和光電接收管。洗滌前、排水管中充滿清水, 光電接收管受光導(dǎo)通,以此時(shí)光敏三極管輸出電壓為設(shè)定值。洗滌開(kāi)始后, 衣物的污垢不斷地?cái)U(kuò)散到洗滌液中,洗滌液逐漸變渾濁,致使透光率降低,相應(yīng)地光敏三極管的輸出電壓也隨之下降。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后, 該輸出電壓趨于穩(wěn)定值, 洗滌過(guò)程結(jié)束，然后進(jìn)人漂流階段。光傳感器的檢測(cè)頭由發(fā)光二極管和光敏三極管組成，分別安裝在排水閥之前的排水口左右對(duì)稱兩側(cè)。為了防止天然水中的淡黃色和淡綠色以及自然背景光對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾，用國(guó)產(chǎn)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，其光譜如下圖，接收端用硅光電三極管，其光譜如下圖，因?yàn)樵谕瑯拥陌l(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流作用下，光敏三極管所能接收到的光信號(hào)與檢測(cè)頭之間的介質(zhì)有關(guān)。 為了克服發(fā)光二極管、光電三極管的老化和不一致以及長(zhǎng)期運(yùn)行之后在檢測(cè)窗口所存污垢的不利影響，因此用下圖所示的接口電路。 光傳感器的工作原理為發(fā)光二極管發(fā)出的光透過(guò)洗滌液照射到光敏三極管的基極，使光敏三極管基極電流、集電極電流發(fā)生變化、再將電流變化轉(zhuǎn)換成電壓變化。在將電壓的變化傳到PLC中從而實(shí)現(xiàn)洗滌時(shí)間、漂洗時(shí)間和脫水時(shí)間的長(zhǎng)短并自動(dòng)選擇漂洗次數(shù)以及自動(dòng)判斷排水是否結(jié)束等。 3.布量傳感器 布量傳感器其原理如下：在波輪空轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)內(nèi)要有一定的電流強(qiáng)度。在洗滌桶放人適量的水后，再開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這時(shí)桶內(nèi)的波輪要推動(dòng)水流翻滾，由于水對(duì)波輪的阻力，電動(dòng)機(jī)中的電流會(huì)有所增加，但水的阻力是相對(duì)均勻的，使電機(jī)內(nèi)的電流也是穩(wěn)定增加的。如果這時(shí)我們?cè)偌尤胍挛锖螅娏鞯脑黾泳筒辉偈欠€(wěn)定的了。其原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橐挛镌谒械奈恢檬歉?dòng)的，所以波輪對(duì)它的推動(dòng)力是變化的，這樣也就導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)所需的動(dòng)力是變化的，最終使電動(dòng)機(jī)內(nèi)電流值的增加也有一定的波動(dòng)范圍。如果所洗的衣物吸水性越強(qiáng)，則水中運(yùn)動(dòng)需要的力量就越大，電動(dòng)機(jī)內(nèi)電流的變化范圍也就越寬，反之，洗衣物的吸水性弱，則電流的變化范圍就變窄。所以通過(guò)測(cè)定電動(dòng)機(jī)電流和波動(dòng)的大小，即可判斷出洗衣物的種類(lèi)及重量。按照這些對(duì)應(yīng)關(guān)系，編好程序，程控器即可自動(dòng)確定洗滌時(shí)的水流強(qiáng)弱和確定洗滌時(shí)間的長(zhǎng)短。 4. 其他傳感器 (1).水溫傳感器：可以根據(jù)環(huán)境溫度和水溫，自動(dòng)決定洗滌時(shí)間。 (2).混濁度傳感器：該傳感器主要通過(guò)檢測(cè)被洗衣物的贓污程度、贓污性質(zhì)來(lái)決定洗滌時(shí)間、漂洗次數(shù)等參數(shù)。 三．機(jī)械本體 機(jī)電一體化產(chǎn)品中一定有運(yùn)動(dòng)機(jī)械，機(jī)械本體主要包括機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置。其主要功能是使各子系統(tǒng)、零部件按照一定的空間和時(shí)間關(guān)系安置在一定位置上，實(shí)現(xiàn)在一定的載荷條件下的微小運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，它是機(jī)電一體化的基礎(chǔ)，起著支撐系統(tǒng)中其他功能單元、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的作用。 機(jī)械本體就像人的身軀骨架，是運(yùn)動(dòng)機(jī)械實(shí)現(xiàn)柔性化和智能化的直觀體現(xiàn)。 在全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)里面，機(jī)械本體主要包括機(jī)械支撐系統(tǒng)、洗滌脫水系統(tǒng)、進(jìn)水排水系統(tǒng)和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。 機(jī)械支撐系統(tǒng):全自動(dòng)洗衣機(jī)采用一種彈性支撐結(jié)構(gòu)，如左圖所示； 洗滌脫水系統(tǒng)：它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶，主要用來(lái)盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過(guò)4根吊桿懸掛在洗衣機(jī)箱體上。電動(dòng)機(jī)，離合器，排水閥等部件都裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶，也稱為內(nèi)桶，它的主要功能是用來(lái)盛放衣物，在洗滌或漂洗時(shí)配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時(shí)便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動(dòng)洗衣機(jī)中對(duì)衣物產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。按波輪的形狀來(lái)分，基本上有小波輪（直徑在160mm左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在300mm左右）新水流兩類(lèi)。 排水進(jìn)水系統(tǒng)：波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對(duì)桶內(nèi)的水位進(jìn)行檢測(cè)和控制，洗衣機(jī)上都安裝有水位控制器（水位開(kāi)關(guān)）。波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)使用最多的水位開(kāi)關(guān)是空氣壓力式開(kāi)關(guān)，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)3部分組成，用來(lái)監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進(jìn)水和排水電磁閥，進(jìn)水電磁閥是洗衣機(jī)上的自動(dòng)進(jìn)水開(kāi)關(guān)，它受水位開(kāi)關(guān)動(dòng)斷觸點(diǎn)的控制。而排水電磁閥是全自動(dòng)洗衣機(jī)上的自動(dòng)排水裝置，同時(shí)還起改變離合器工作狀態(tài)。進(jìn)水、排水電磁閥是采用電流流過(guò)線圈形成磁場(chǎng)的原理，洗衣機(jī)電磁閥在進(jìn)，排水時(shí)使用，220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場(chǎng)，電磁線圈吸合。自動(dòng)打開(kāi)香蕉閥門(mén)，洗衣機(jī)里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場(chǎng)消失，電磁鐵松開(kāi)，橡膠閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，洗衣機(jī)里的水就流不出去了。 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中，波輪軸總成是關(guān)鍵部分。 4． 執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)單元 執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)單元包括執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)電路，其功能是根據(jù)控制信息和指令完成所要求的動(dòng)作，將各種形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)完成規(guī)定的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式按動(dòng)力源的不同可分為：液壓、氣壓、電動(dòng)三種，例如數(shù)控機(jī)床的主軸電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)及其實(shí)現(xiàn)功率放大的驅(qū)動(dòng)電路模塊等。執(zhí)行元件在機(jī)械一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品中，作用相當(dāng)于人體中的四肢，可在大腦的控制下完成各種動(dòng)作。機(jī)電一體化系統(tǒng)一方面要求執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)單元具有高效率和快速響應(yīng)等特性，同時(shí)有要求其對(duì)水、油、溫度、塵埃等外部環(huán)境的適應(yīng)性和可靠性。由于電子電力技術(shù)的高速發(fā)展，高性能步進(jìn)電機(jī)、直流和交流伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)將大量應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)。 電機(jī)是自動(dòng)洗衣機(jī)的心臟，是整個(gè)洗滌工作的動(dòng)力來(lái)源。工業(yè)上用的電機(jī)各式各樣，規(guī)格型號(hào)數(shù)不勝數(shù)，其中按使用電源可以分為交流電機(jī)和直流電機(jī)兩種。交流電機(jī)又分為異步電機(jī)和同步電機(jī)。洗衣機(jī)上所用到的電機(jī)是單相電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電機(jī)，使用220v交流電源。全自動(dòng)洗衣機(jī)上使用的電機(jī)輸出功率一般150W以上，配12μF以上的電容器。這種電機(jī)的特點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，可以充分滿足洗衣機(jī)負(fù)載頻繁變化的使用要求。 在洗衣機(jī)中使用的電機(jī)都要配接電容器。電容器的作用是加大電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和工作轉(zhuǎn)矩，它還起確定旋轉(zhuǎn)方向的作用。在洗衣機(jī)中使用的電容器一般都是紙介質(zhì)或塑料介質(zhì)的。電容器容量的大小一定要按照電機(jī)的要求選配，容量大了，容易使電機(jī)升溫過(guò)高，縮短電機(jī)壽命；容量小了，會(huì)降低電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力。電容器的電壓也要按照電機(jī)標(biāo)牌的要求選配，一般洗衣機(jī)電機(jī)對(duì)電容器的要求電壓為400伏到450伏交流電。 波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)和離合器組成，離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機(jī)上，這種洗衣機(jī)在洗滌或者漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機(jī)普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動(dòng)機(jī)同時(shí)作為洗滌和脫水時(shí)的動(dòng)力源，普遍采用主，副繞組完全對(duì)稱的電容式電動(dòng)機(jī)。由于一般全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的額定洗滌容量較大，因此電動(dòng)機(jī)的功率較大。采用減速離合器的全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的原理如圖所示： 電動(dòng)機(jī)與固定在離合器下端的大傳動(dòng)帶盤(pán)之間用V帶傳動(dòng)。經(jīng)第一級(jí)減速后大傳動(dòng)帶盤(pán)得到150r/min的轉(zhuǎn)速。當(dāng)洗衣機(jī)處于洗滌或漂洗狀態(tài)時(shí)，再經(jīng)離合器內(nèi)部的行星齒輪減速后，使波輪得到175r/min低轉(zhuǎn)速。此時(shí)，洗滌（脫水）桶不動(dòng)。當(dāng)洗衣機(jī)處于脫水狀態(tài)時(shí)，離合器輸出的是未經(jīng)減速的850r/min的高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)脫水桶和波輪作同步高速運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機(jī)來(lái)說(shuō)，有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒(méi)有行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，因此在洗滌或漂洗時(shí)其波輪的轉(zhuǎn)速與脫水時(shí)的轉(zhuǎn)速時(shí)相同的。 五．控制與信息處理單元 控制與信息處理單元是機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心單元。其功能是將來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工，根據(jù)信息處理結(jié)果，按照一定的程序發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)輸出接口送往執(zhí)行元件，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期的性能?？刂婆c信息處理單元一般由計(jì)算機(jī)、邏輯電路、A\D與D\A轉(zhuǎn)換，I/O(輸入與輸出）和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備等組成。例如，數(shù)控機(jī)床中數(shù)控裝置的CPU板、CRT顯示器、鍵盤(pán)及打印機(jī)等，其作用正如人的大腦一樣。機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)控制和信息處理單元的基本要求是：提高信息處理速度和可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，完善系統(tǒng)自診斷能力，實(shí)現(xiàn)信息處理智能化和產(chǎn)品小型、輕量、標(biāo)準(zhǔn)化等。 1.控制要求: PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。 （1） 按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)水加洗衣粉，水滿（即水位到達(dá)高低）時(shí)停止進(jìn)水，開(kāi)始洗滌。 （2） 洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)20秒后暫停，暫停3秒后開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌20秒后暫停，暫停3秒。 （3） 如此循環(huán)3次，洗滌結(jié)束。然后排水，當(dāng)水位下降到低位時(shí)進(jìn)行脫水并繼續(xù)排水。脫水時(shí)間是10秒，這樣完成一個(gè)大循環(huán)。 （4） 整個(gè)洗滌為3次大循環(huán)，一次為加洗衣粉， 兩次凈水洗滌，經(jīng)過(guò)3次大循環(huán)后洗衣結(jié)束，并且報(bào)警。 （5） 報(bào)警10秒結(jié)束全過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。 （6） 此外按排水按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停車(chē)按鈕可停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。 2.I/O地址分配 根據(jù)洗衣機(jī)操作的工藝過(guò)程及對(duì)控制系統(tǒng)的要求，首先歸納本系統(tǒng)中所有輸入信號(hào)和輸出信號(hào)；然后根據(jù)PLC的輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)進(jìn)行I/O地址分配，使每個(gè)輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)PLC內(nèi)部的輸入繼電器，每個(gè)輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)PLC內(nèi)部的輸出繼電器。PLC洗衣機(jī)控制的I/O地址分配如表所示: 3.全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作順序分析 PLC 投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。按下啟動(dòng)按鈕時(shí)開(kāi)始進(jìn)水，水滿(即水位到達(dá)高水位)時(shí)停止進(jìn)水，2s后開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌20s后暫停，暫停3s后開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌20s 后暫停，暫停3s 后，若正、反洗滌未滿3次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開(kāi)始的動(dòng)作; 若正、反洗滌滿3 次時(shí)，則開(kāi)始排水。排水水位若下降到低水位時(shí)，開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水。脫水10s即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過(guò)程。若完成了3 次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警10s結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。若按下停止按鈕，可以手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水。