工业洗衣机程序控制系统设计
前 言
传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，这也是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。
可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。PLC作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域。由于PLC可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可靠性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。 当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用。
工业洗衣机（工业水洗机）适用于洗涤各种棉织、毛纺、麻类、化纤混纺等衣物织品，在服装厂、水洗厂、工矿企业、学校、宾馆、酒店、医院等的洗衣房具有广泛应用，是减轻劳动强度，提高工作效率，降低能耗的理想设备。从世界上第一台洗衣机问世，工业洗衣机就相伴而生,就像整个工业革命带来的巨变一样，今天越来越自动化的洗涤机械使当年用手搓洗的生活改头换面。
本课题将主要着重于工业洗衣机的控制，要求洗衣机能实现进水、洗涤、排水、脱水，所采用的控制方法操作简单、稳定可靠、维护与维修方便。控制方法确定后投入生产要缩短控制系统的设计的时间、调试周期，且要降低成本。
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第1章 洗衣机概述
1.1洗衣机的发展与应用
从古到今，洗衣这项家务劳动从手工到机械的长期发展历程，可谓长久。 1858年，美国人汉密尔顿·史密斯成功制成了世界上第一台洗衣机。该洗衣机的主件是一只圆桶，桶内装有一根带有桨状叶子的直轴。轴是通过摇动和它相连的曲柄转动的。但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却是机器洗衣的开端。次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机，当捣衣杵上下运动时，装有弹簧的木钉便连续作用于衣服。19世纪末期的洗衣机已发展到一只用手柄转动的八角形洗衣缸，洗衣时缸内放入热肥皂水，衣服洗净后，由轧液装置把衣服挤干。
1874年,美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。其机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。
1880年，洗衣机的动力由人力变为蒸汽，但原理相同。现代蒸汽洗衣机的功能包括蒸汽洗涤和蒸汽烘干，采用了智能水循环系统，可将高浓度洗涤液与高温蒸气同时对衣物进行双重喷淋，贯穿全部洗涤过程，实现了全球独创性的“蒸汽洗”全新洗涤方式。与普通滚筒洗衣机在洗涤时需要加热整个滚筒的水不同，蒸汽洗涤是以深层清洁衣物为目的，当少量的水进入蒸汽发生盒并转化为蒸汽后，通过高温喷射分解衣物污渍。蒸汽洗涤快速、彻底，只需要少量的水，同时可节约时间。对于放在衣柜很长时间产生褶皱、异味的冬季衣物，能让其自然舒展，抚平褶皱。“蒸汽烘干”的工作原理则是把恒定的蒸汽喷洒在衣物上，将衣物舒展开之后，再进行恒温冷凝式烘干。通过这种方式，厚重衣物不仅干得更快，并且具有舒展和熨烫的效果，之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。水力洗衣机包括洗衣筒、动力源和与船相连接的连接件，洗衣机上设有进、出水孔，洗衣机外壳上设有动力源，洗衣筒上设有衣物进口孔，其进口上设有密封盖，洗衣机通过连接件与船相连。它无需任何电力，只需自然的河流水力就能洗涤衣物，解脱了船民在船上洗涤衣物的烦恼，节约时间，减轻家务劳动强度。
1910年，美国的费希尔试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端，再后来。洗衣机的洗涤结构，由拖动式变为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。
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1932年第一台前装式滚筒洗衣机问世，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步。
第一台自动洗衣机于1937年问世。这是一种\前置\式自动洗衣机。靠一根水平的轴带动的缸可容纳4000克衣服。衣服在注满水的缸内不停地上下翻滚，使之去污除垢。到了40年代便出现了现代的\上置\式自动洗衣机。
随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。
1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出流行至今的波轮式洗衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。这之后，以微处理器控制的全自动洗衣机在问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚，90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。 之后，随着科技的进一步发展，滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。
而今，纵观洗衣机市场，虽然目前已经形成了以波轮为主，滚筒为辅的产品格局，但是滚筒洗衣机正逐步在高端市场发力。由于滚筒洗衣机具有清洁性好、省水、衣物磨损率低、不缠绕等优点，能够适合羊毛、羊绒、丝绸、纯毛类等织物，因此随着城市居民生活水平的提高，消费者对滚筒洗衣机的认可程度越来越高。在销量排名前10位的洗衣机产品中，滚筒洗衣机的比例已经超过了70%，已经成为高端市场的主流产品。
再者，洗衣机已经从原来单纯追求洁净、节水、节电等，逐步向健康、环保等方向发展。从洗衣机能效标识正式实施，到节能减排成为今年两会主题，再到绿色奥运概念的提出，节能、环保产品越来越受关注。消费者对节能、环保的关注程度明显比以前提高，虽然节能产品的首次购机价格要比非节能产品高，但消费者往往从长期家庭支出来考虑，在购买产品是更倾向选择低能耗产品。
同时，随着生活工作压力的增加，身体的健康成为了人们日益关注的内容，消费者在选购洗衣机产品时，对除菌功能的关注度越来越高。虽然洗衣机只能起到抑菌、抗菌的作用，但是通过内部材料的改进，可以达到一定的抗菌、抑菌效果。目前洗衣机的抗菌抑菌技术主要有材料抑菌技术和传统抑菌技术。其中材料抑菌技术主要是在洗衣机的塑料件原材料中添加特殊抑菌剂和防霉剂，降低塑料材质上细菌、霉菌的存活率，目前这种方式的除菌技术应用较多，此外还有传统
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的氧化杀菌技术和高温蒸汽杀菌技术。由于关于健康洗衣机的国家标准还没有出台，市场还显得比较混乱，但是可以预见的“健康洗衣”将逐步引领洗衣机行业新潮流，带有除菌功能的洗衣机将吸引消费者更多的关注。
另外，功能高集合化，大容量，也都将是洗衣机的发展趋势。
此外，在外观方面，不管是低端产品还是高端产品，消费者对洗衣机产品的外观要求更加严格。特别是高端消费群体对生活品质的追求很高，因此除了要求洗衣机符合自身的审美需要外还要和家居风格想配套。因此，一些在外观设计方面具有时尚感、艺术感及科技感的产品更受消费者欢迎。
总之，在当今世界洗衣机的发展是必然的，洗衣机的发展趋势也日新月异，洗衣机的发展丰富了我们的生活，增加了我们生活的色彩，从而加快了洗衣机的发展历程与趋势。在当今现代化世界我们只有加快自己的脚步才能在今天立于不败之地，作为洗衣机也是一样，只有加快洗衣机发展历程和提高洗衣机的发展趋势才能满足当今社会的需求，满足这个现代化的世界。
时间的推移，科学技术在飞速发展。二十一世纪的今天，对洗衣机而言已经彻底发生了巨大的变化，具有全自动多功能的洗衣机已经早在现实生活中广泛使用。不仅在洗涤质量上有更强的突破，在洗衣机的制造业还提出了6大要素：最合适的控制力度，最适宜的洗涤温度，最和谐的急缓节奏，最恰当的运行转速，最科学的洗涤时间，最佳的脱水转速；并且在稳定性、安全性、性价比方面与以往普通型洗衣机相比都实现了本质的超越。
随着工业技术日益成熟，我们利用现有技术开发创新出一种具有商业用途的多功能型工业大容量洗衣机，实现工业衣物的大批洗涤。
1.2工业洗衣机设计及工作原理
工业洗衣机由电机通过皮带变速带动内胆转动、且在时序控制器作用下正反旋转，带动水和衣物作不同步运动，使水和衣物等相互摩擦、揉搓，达到洗净的目的。本机采用一台三相异步电动机或一台调速电机（洗染机）作运转动力，当接通电源时，电源指示灯亮，三位开关控制点动、停止、自动，点动位置时点动指示灯亮，可实现点动对门；自动位置时运转指示灯亮，根据洗涤工艺要求选择洗涤时间，机器将在规定的时间内正反自动运转洗涤。
在设计工业洗衣机之前，考虑了好多问题，比如说洗衣机在可靠性、安全性、开发推广价值等方面的具体实际问题。整合了方方面面，认为为工厂大型洗衣房设计的这款商业机型，进行控制，能够实现被控对象的工艺要求，能够提高实际生产效率和完成卫生高效的洗涤质量。下表是部分工业洗衣机主要技术参数：
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