超声波清洗机的电路设计

超声波清洗器设计报告1. 概述超声波清洗器是一种利用超声波振动作用于清洗剂或清洗介质中的物件的装置。

它通常由一个超声波发生器、一个清洗槽、一个传感器和一定量的清洗介质组成。

利用超声波振动的特性，将清洗介质中的气泡爆炸产生的压力波和液体流动产生的涡流，将清洗剂中的污垢和附着于被清洗的物体上的杂质清洗干净。

2. 设计原理超声波清洗的基本原理是利用高频的声波振动（在20千赫和1兆赫之间）对被清洗的物件产生的低压和高压不断变化的波动，产生的中间相变和炸裂现象来清洗表面污垢和杂质。

3. 设计要求3.1 动力系统超声波清洗器的动力系统应该包括超声波发生器和换能器。

超声波发生器是超声波清洗器的核心部件，它是用来产生高频声波的电子器件。

换能器则是将电能转换为机械能（超声波振动）的装置。

3.2 清洗槽清洗槽应该是一种质量较好的塑料或金属容器，可以装载一定的清洗介质和被清洗的物体。

清洗槽的大小应该与被清洗的物体相匹配，以确保更加有效的清洗。

3.3 传感器传感器是用来检测清洗液的温度和液位的设备，可以用来控制超声波清洗器的工作状态。

同时，传感器还可以用来监测清洗液的压力，以确保清洗液的循环在设定的范围内。

3.4 清洗介质清洗介质可以是一种清洗剂或只是水。

如果使用清洗剂，应该选择一种质量较好的清洗剂，不会对被清洗的物体造成损害。

此外，清洗剂应该是一种易于清洗的清洗介质。

4. 设计步骤4.1 超声波发生器的选用超声波发生器是超声波清洗器的核心部件，其性能非常重要。

我们可以根据需要选择适合的型号。

4.2 换能器的选用与超声波发生器不同，换能器的选用要根据清洗环境进行。

如果清洗环境比较恶劣，就需要选用耐腐蚀性能比较强的换能器。

4.3 清洗槽的选用清洗槽应该和被清洗的物体相吻合。

同时，如果需要清洗较大的物体或者较多的物体，清洗槽的大小也应该相应加大。

4.4 清洗介质的选用清洗介质可以是水或清洗剂。

选用清洗剂时要考虑清洗剂的对被清洗物的影响，并选择适合被清洗物的清洗剂。

专科毕业设计（论文）题目超声波自动清洗机设计高职院（系）数控专业学号学生姓名指导教师起讫日期设计地点教学楼目录引言3第一章超声波清洗机原理和特点3第二章超声波发生器设计 .4 第一节超声波发生器的选择 .4 第二节超声波振荡器设计 6 第三节超声波放大器设计7 第四节高频驱动和匹配电路9 第三章超声波换能器选择设计10 第四章清洗槽设计11 参考献11超声波清洗机摘要：超声波清洗始于20世纪50年代初，随着技术的进步应用日益扩大。

目前已广泛地用于电子电器工业、清洗半导体器件、电子管零件、印刷电路、继电器、开关和滤波器等；机械工业中用于清洗齿轮、轴承、油泵油嘴偶件、燃油过滤器、阀门及其他机械零件，大如发动机及导弹部件，小如手表零件；再如光学和医疗器械方面用于清洗各种透镜、眼镜及框、医用玻璃器皿、针管和手术器具等；此次设计的超声波清洗机主要应用于家庭中厨具和一些难洗的生活用具。

该产品是一种机电产品，通过压电陶瓷材料做成的超声波换能器将超声频电振荡转变成机械振动，在液体中产生超声波振动进行清洗。

利用超声波可以穿透固体物质而使整个清洗介质振动并产生空化气泡，该清洗方式对任何生活用具不存在清洗不到的死角，且清洗洁净度非常高。

这种新一代时尚家电，能够使人们从繁琐的家务劳动中解脱出来。

关键词：超声波；清洗机；换能器引言超声波是一种超过人类听力频率范围的声波，具有频率高、方向性准、穿透能力强等特点，广泛应用于清洗、距离测量、医学等领域。

超声清洗始于2O世纪5O年代初，开始主要用于电子、光学和医药等领域，作为一项实用性很强的技术，其应用场所广泛，涉及到大的机械零部件，小半导体器件的清洗等，常常称作“无刷清洗”。

超声波清洗的主要特点是速度快、效果好、容易实现工业控制等针对复杂工件表面，如空穴、凹凸处，普通清洗方法很难实现，而采用超声波就可以获得很好的效果。

随着声化学的出现与应用，再配合使用适当的溶液，调节清洗液酸碱度等，清洗效果更好第一章超声波清洗机原理与结构1.1 超声波清洗的原理和特点图1是超声波清洗的原理图，换能器将超声频电能转换成机械振动并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液辐射超声波。

摘要本套清洗系统，采用Mitsubishi（三菱）FX2N-64MR可编程控制器（PLC）为主控器，威伦MT6070iH型触摸屏为辅助操作界面，两者之间采用RS485（串行）通讯，设计出了一套可手/自动运行的集超声波、喷淋、鼓泡、烘干为一体的全自动清洗机。

其工位转换运用了减速电机和气缸相结合的方式，进行了优势互补。

各种传感器：温度（Pt100）、电感（Autonnics PRCML18-5DN）、行程开关的加入为系统的正常运转提供了保障。

并且还有次级控制器：变频器（OMRON 3G3JZ-A4007）、温度控制仪（OMRON E5CZ）作为保障，使得整个系统更加稳定、可靠。

该清洗系统，可广泛应用于机械制造、医疗卫生、航空航天、电子等各个行业。

关键词：PCL，触摸屏，变频器，传感器，超声波，电路设计，系统开发目录摘要 (1)目录 (2)第一章引言 (2)第二章系统主要机构原理 (3)2.1 PLC的基本结构 (3)2.2 PLC的工作原理 (3)2.2.1输入刷新阶段 (3)2.2.2程序执行阶段 (4)2.2.3输出刷新阶段 (4)2.3超声波清洗机工作原理 (4)2.4超声波清洗机的结构 (5)第三章系统硬件组成 (6)3.1电气控制 (6)3.1.1主电路 (6)3.1.2信号输入 (15)3.1.3 动作输出 (17)3.2 人机界面 (19)3.2.1人机界面的特点 (19)3.2.2人机界面的功能人机界面的主要功能: (19)3.3 清洗槽布局 (20)3.3.1 主体布局 (20)3.3.2 传动系统 (21)第四章操作说明 (22)4.1开机 (22)4.1.1手动操作 (22)4.2自动操作 (23)4.2.1报警 (23)4.3关机 (24)第五章设备选型及技术参数 (25)第六章程序设计 (27)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)第一章引言随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。

目录1 绪论 (2)2 方案论证 (3)2.1 控制器部分设计方案 (3)2.2 频率调节电路设计方案 (3)3 系统设计方框图 (3)4频率产生电路设计 (4)4.1 SG3525芯片介绍 (4)4.2 SG3525原理 (4)4.3 SG3525应用电路 (7)5功率调节电路设计 (8)5.1 所用芯片介绍 (8)5.2 PWM工作原理 (8)5.3 输出电流采样 (9)5.4 单片机控制系统 (9)5.4.1 ATMEGA16L介绍 (9)5.4.2 单片机最小系统 (11)6 键盘电路 (11)7 显示电路 (12)8 功放电路 (13)9 软件控制系统 (13)10 结束语 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录一电路原理图.................................. 错误！未定义书签。

附录二程序清单. (18)1 绪论随着社会的发展，科技的进步，人们的要求也是越来越高，不仅要求产品拥有先进的技术，还要求产品外观具有一定的美观舒适经研究证明：超声波作用于液体中时，液体中每个气泡的破裂会产生能量极大的冲击波，相当于瞬间产生几百度的高温和高达上千个大气压，这种现象被称之为“空化作用”，超声波清洗正是用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到清洗和冲刷工件内外表面的作用。

清洗是指清除工件表面的液体或固体污染物，使工件表面达到一定的洁净。

清洗过程在日常生活中非常常见。

清洗过程是清洗介质、污染物、工件表面三者之河的相互作用，是一种复杂的物理、化学作用过程。

清洗不仅与污染物的性质、种类、形态以及粘附的程度有关，也与清洗介质的理化性质、清洗性能、工件材质、表面状态有关，还与清洗的条件如:温度、压力以及附加的超声振动、机械外力等因素有关。

超声技术出现在二十世纪初期。

近一个世纪的发展表明，超声技术是声学发展中最为活跃的一个部分，如今它已经渗透到国防建设、国民经济、人民生活和科学技术等各个领域。

目次目次 (1)1 绪论 (2)1.1机电一体化系统的发展 (2)1.2超声波清洗机的发展 (2)1.3PLC的发展现状 (3)1.4本文的主要工作 (3)2 超声波清洗机的总体设计 (4)2.1超声波清洗工艺 (4)2.2精密零件清洗机的基本要求 (7)2.3超声波清洗机的工艺流程设计 (7)2.4超声波清洗装置的设计 (9)2.5传送机构的设计 (12)2.6超声波清洗机的总体结构图 (14)3 超声波清洗机控制系统设计 (16)3.1超声波清洗机电气原理图 (16)3.2PLC控制系统的设计 (17)3.3触摸屏选型、特点，与PLC连接 (24)3.4触摸屏操作界面 (25)3.5变频器的说明 (27)3.6本章小结 (27)4 系统运行常见问题及注意事项 (28)4.1使用设备前的确认 (28)4.2电源投入 (28)4.3关机后操作 (29)4.4长期不使用设备时的保养 (29)4.5长期停用设备重新开机。

(29)4.6常见故障及其处理方法 (30)4.7保养点检 (31)5 总结 (32)致谢 (34)参考文献 (35)1 绪论1.1 机电一体化系统的发展机电一体化（mechatronics)这一概念是于1971年由日本学者首次提出来的，在几十年的发展中，其内涵在不断变化更新。

起初，机电一体化主要是指机械和电子的简单结合，产品也比较简单，主要涉及高性能的伺服技术等。

在20世纪80年代，高性能微处理器在机电一体化产品中的应用，提高了机电一体化产品否认自动化和智能化程度，数控机床、工业机器人等获得很大发展。

到20世纪90年代，计算机网络通信技术在机电一体化系统中的应用，使机电一体化成为机械学科信息学科的高度融合。

进入21世纪，机电一体化产品也更加多样个性化、柔性化、智能化，应用更加广泛。

一方面借助现场的总线等技术，资源共享，使机电一体化系统越来越大，另一方面，通过机械和微电子的交叉融合微型性而形成微机电系统（MEMS）。

超声波清洗机的设计作者：刘元昊王茜韩昱竹段世杰刘懿磊来源：《机电信息》2021年第22期摘要：超声波清洗机的设计主要包括结构设计和控制系统设计，鉴于此，首先阐明了超声波清洗的原理，其次介绍了清洗机结构模块的设计，最后说明了控制系统的构成，详细分析了如何利用单片机对超声波清洗机的电机进行正反转及调速控制，从而达到更好的清洗效果。

关键词：超声波;清洗机;电机调速0 引言目前，在人们的生活中，超声波清洗技术应用广泛，随着对超声波清洗技术研究的不断深入，超声波清洗的成本越来越低，而其带来的经济效益越来越高，因此超声波清洗深受大众喜爱。

“空化作用”和“直进流作用”是超声波清洗的两个重要作用，超声波清洗主要就是利用超声波在液体中的“空化作用”和“直进流作用”对清洗液和被清洗物上污渍直接和间接两方面的综合作用，使得污渍被剥离清洗物件的表面，达到快速清洗干净的目的[1]。

1 超声波清洗原理超声波是一种频率高于20 kHz的声波，其每秒震动次数极多。

超声波在介质中传播时会导致附近质点的剧烈运动，从而使附近质点获得能量。

超声波清洗技术就是依靠超声波在介质质点处震动能力足够高引发“超声波空化现象”。

被清洗物件表面的污渍可以被冲击力剥离或者出现裂缝，持续不断地冲击，最终可以使污垢迅速剥落于被清洗物的表面[2]。

最简单的超声波清洗设备由超声波发生器、换能器和清洗槽3个模块构成，3个模块相互结合、共同构成超声波清洗机。

超声波发生器在超声波清洗设备中起到产生并向换能器提供超声能量和将电能转换成高频交流电信号的作用，是整个清洗装置中必不可少的一部分。

换能器主要将超声波发生器输入的电功率转化成高强度的机械震动功率传递到清洗槽。

超声波清洗结构示意图如图1所示。

2 清洗机的结构设计清洗机的结构设计主要包括清洗机外壳、进水口、排水口、支撐脚、清洗槽内部的洗涮辊以及控制电机正反转的按钮，如图2所示。

清洗机的外壳由内外两层构成，内层安装若干个超声波振子，外层起到与外界隔离和安全保护的作用，一是防止清洗过程中迸溅的水流接触到超声波振子，造成线路短路等问题;二是防止外界的灰尘粘连在超声波振子上影响清洗效果。

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超声波清洗机电路图 (第1页)
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超声波清洗机原理介绍
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浸没式超声波清洗机的原理,优点,操作流程,用途等内容。

用于超声波管道清洗机的开关电源设计引言应用“空化效应”除垢防垢机理的一种新型的高声强度高可靠超声波管道清洗机已经问世，并在石油、化工、冶金或制药等领域获得了应用。

而超声波管道清洗机主要由高频高压大功率的超声波发生器和能将电能转化为机械能的管道式高声强换能器组成。

从图1所示可以看出，高声强度超声波管道清洗机主要由高频高压大功率电信号的超声波发生器（或称信号源）、传输电缆、管道式高声强压电换能器组成，换能器放置于管道内。

图1 超声波管道除垢清洗机实践证明，该换能器技术比赛成熟,，其主要指标能得到保证，而要确保超声波管道清洗机高可靠高声强特性的关键是超声波发生器。

为什么这么说呢？因为分立式高频高压大功率开关电源的实用性差。

由于换能器需要的是高频高压大功率开关电源，虽然此类开关电源均是用单个集成电源控制芯片和MOSFET或IGBT大功率全桥式组成，但还是多个分立元器件的组合，连线间分布电容所形成的尖峰干扰，在大负载开闭情况下会造成大功率管的信击穿或烧毁。

故此类开关电源非但效率低，而且故障率高、难维护、寿命短、实用性差。

为彻底改变此现状，最紧迫的是需要高可靠模块化的高频高压大功率开关电源，即DC/AC。

面对这新的挑战和机遇，我们采用了日本电盛兰达公司产的PF1000A-360型AC/DC功率变换模块和IPM-4M型全桥式DC/AC 高频大功率变换模块，将其前后级相连并与高频大功率脉冲变压器T 等一起组合而成新型模块式高频22～25kHz、高压100～120V大功率1000W开关电源。

值此，对该电源产品设计作个分析介绍。

设计思想对高频高压大功率开关电源而言，其由前级AC/DC(市电交流输入220V变换成直流高压) 和后级DC/AC(直流高压逆变成高频高压)两大主要部分组成。

按目前常规的设计，前级AC/DC往往为市电220V交流输入经整流滤波；而后级采用电源管理IC（电源控制芯片）和全桥大功率管(MOSFTT或IGBT) 及脉冲大功率变压器一起组成的零电压开通、关断的谐振电路（ZVS）拓扑方式来实现DC/AC（见图2）。

前言超声波清洗机由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质－－清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500μm 的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。

这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合。

并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子及脱离，从而达到清洗件净化的目的。

在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成几百度的高温和超过1000个气压的瞬间高压,连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面清洗净化的目的。

本次课程设计主要通过S7-200 PLC控制超声波清洗机对清洗物进行清洗、漂洗还有超声清洗，其中水泵电动机和液泵电动机的启动与停止，进水阀、进液阀、排水阀，排液阀等阀门的开和关都通过PLC控制，容腔内包含两个液位传感器，上限位和下限位用来传递清洗信号。

目录1．课程设计的任务和要求 (1)1.1 课程设计的任务 (1)1.2 课程设计的基本要求 (1)2．总体设计 (2)2.1 超声波清洗机工作原理说明 (2)2.2 控制设计方案选择 (2)2.3 PLC选型 (3)2.4 控制面板设计 (4)2.5 PLC端子接线 (5)3．PLC程序设计 (6)3.1 程序设计分析 (6)3.2 顺序功能图 (6)3.3 PLC梯形图 (7)4．程序调试说明 (15)4.1 调试步骤 (15)4.2 调试问题解决 (15)4.3 仿真结果及其分析 (16)5．设计不足与改进 (17)6．结束语 (18)1.课程设计的要求与任务1.1 课程设计的任务超声波清洗机控制系统设计该系统可以进行清洗、漂洗还有超声，有进水阀、进液阀、排水阀，排液阀，水泵电动机和液泵电动机，容腔内包含两个液位传感器，上限位和下限位；清洗液冲洗时，液泵工作，进液阀、排液阀同时打开。

前言超声波清洗机由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质－－清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射,使液体流动而产生数以万计的直径为50—500μm 的微小气泡,存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动。

这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合.并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子及脱离，从而达到清洗件净化的目的.在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成几百度的高温和超过1000个气压的瞬间高压,连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面清洗净化的目的。

本次课程设计主要通过S7-200 PLC控制超声波清洗机对清洗物进行清洗、漂洗还有超声清洗,其中水泵电动机和液泵电动机的启动与停止，进水阀、进液阀、排水阀，排液阀等阀门的开和关都通过PLC控制，容腔内包含两个液位传感器，上限位和下限位用来传递清洗信号。

目录1．课程设计的任务和要求 (1)1.1 课程设计的任务 (1)1。

2 课程设计的基本要求 (1)2．总体设计 (2)2。

1 超声波清洗机工作原理说明 (2)2。

2 控制设计方案选择 (2)2.3 PLC选型 (3)2。

4 控制面板设计 (4)2。

5 PLC端子接线 (5)3．PLC程序设计 (6)3。

1 程序设计分析 (6)3.2 顺序功能图 (6)3。

3 PLC梯形图 (7)4．程序调试说明 (15)4。

1 调试步骤 (15)4。

2 调试问题解决 (15)4.3 仿真结果及其分析 (16)5．设计不足与改进 (17)6．结束语 (18)1.课程设计的要求与任务1.1 课程设计的任务超声波清洗机控制系统设计该系统可以进行清洗、漂洗还有超声，有进水阀、进液阀、排水阀，排液阀,水泵电动机和液泵电动机,容腔内包含两个液位传感器，上限位和下限位；清洗液冲洗时，液泵工作，进液阀、排液阀同时打开。

前言目前，国外技术先进的发达国家把超声波清洗技术已应用到了各个领域及各个行业，这都是因为超声波清洗具有速度快、效率高，对环境污染小等诸多的特点。

而我国现在也正在逐步推广超声波清洗这一革命化的技术。

具体超声清洗所涉及的应用范围大致可分为以下几个方面：1、各种电子设备：电子设备长时间使用后，很容易在集成块的连脚间、元器件出脚间和印制电路板上吸附尘埃，而一些接插连件上，也容易被油污、尘埃污染，或是形成一层氧化膜。

这些情况对电子设备的正常使用肯定会留下较大的隐性故障，而导致电子设备的损坏。

超声波清洗机则可简洁、方便地清洗掉这些污染，以保证设备的完好使用。

2、兵器装备：兵器装备容易受到尘埃、油脂、油垢、研磨粉、锈、氧化膜的污染，用人工清洗劳动强度大、时间长，而采用超声清洗就可以很好解决以上问题。

3、机械设备：机械设备的范围很广，如汽车、装甲车、坦克、飞机、舰船上所用的传动设备以及各种类型的零部件等，这些设备或是零部件上如果被尘垢、油脂、油垢、研磨粉、锈、氧化膜所污染，光靠手工清洗肯定不可能清洗干净，而超声波清洗可以说是无孔不入，可以把每一个微小的孔、缝隙都能彻底清洗干净。

4、各种加工件的表面去污处理。

5、医用器具的清洗，药剂的均匀混合。

6、厨房设备的清洗。

超声波换能器将高频振荡电讯号转换成高频机械振荡，以纵波的形式在清洗液中辐射。

在辐射波扩张的半波期间，清洗液的致密性破坏并形成无数直径为50～500μm的气泡。

这种气泡中充满着溶液蒸汽。

在压缩的半波期间，气泡讯速闭合，会产生上百Mpa的局部液压撞击。

这种现象称为“空化”效应。

在“空化”效应的连续作用下，工件表面或隐蔽处的污垢被爆裂、剥落。

同时，在超声的作用下，清洗液的渗透作用加强；脉动搅拌加剧；溶解、分散和乳化加速；从而将工件彻底清洗干净。

一、课程设计题目超声波清洗机超声波清洗机工作流程如图1所示：将欲清洗的工件置于工篮中，将工件篮放置在挂杆上，按下启动按钮，挂杆向下运动将工件置于清洗液中，加热清洗液至沸腾，启动超声波生器工作20分钟后，超声波发生器停止工作，挂杆向上运动将工件置于蒸汽中5分钟，停止加热，启动喷淋5分钟，其后停止喷淋，取出工件传送带上，按下清洗结束按钮，启动传送带工作。

超声波清洗器毕业设计（论文题目）专业电子信息工程_ _ 年级班别_电子152____ _ ______学号姓名_郑佳伟___ ___ _______指导教师_杨全会_____ ____________2016年 12 月 28 日摘要超声波清洗始于20世纪50年代初，随着技术的进步应用日益扩大。

目前已广泛地用于电子电器工业、清洗半导体器件、电子管零件、印刷电路、继电器、开关和滤波器等；机械工业中用于清洗齿轮、轴承、油泵油嘴偶件、燃油过滤器、阀门及其他机械零件，大如发动机及导弹部件，小如手表零件；再如光学和医疗器械方面用于清洗各种透镜、眼镜及框、医用玻璃器皿、针管和手术器具等；此次设计的超声波清洗机主要应用于家庭中厨具和一些难洗的生活用具。

该产品是一种机电产品，通过压电陶瓷材料做成的超声波换能器将超声频电振荡转变成机械振动，在液体中产生超声波振动进行清洗。

利用超声波可以穿透固体物质而使整个清洗介质振动并产生空化气泡，该清洗方式对任何生活用具不存在清洗不到的死角，且清洗洁净度非常高。

这种新一代时尚家电，能够使人们从繁琐的家务劳动中解脱出来。

关键词超声波、清洗器、高频、振荡器一、超声波清洗机的原理与特点声波清洗器包括主要的三个结构：超声波发生器、换能器和清洗槽。

超声波清洗机的原理为超声波发生器发出的高频振荡信号，而换能器将超声频电能转换成机械高频振动并通过清洗槽壁向盛在槽中的清洗液来辐射超声波。

超声波在清洗液中连续的，疏密相间的向前辐射，从而使液体流动而产生直径为50-500m的数以万计的微小气泡，存在于液体中的微气泡，此微气泡就被称为空化核，在声波的作用下振动，在超声波纵向传播的负压区这些气泡得以形成、生长，而在正压区，当声强或声压达到一定值时，气泡就会迅速增长，然后瞬间闭合。

在气泡闭合时，就会产生冲击波，并且在气泡周围产生上千个大气压的压力以及局部高温，这种现象被称为超声空化。

在超声清洗的过程中是通过破坏不溶性污物，并且使他们分散并扩散在清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，固体粒子及脱离，油被乳化，从而达到清洗件净化的目的。

重庆航天职业技术学院超声波清洗机及其PLC控制设计专业机电一体化班级学号姓名指导教师起止日期 2014.02.25-2014.04.25机电信息工程系制摘要本文主要介绍了超声波清洗原理及超声波清洗的PLC控制系统，使清洗工作可以高效率高质量的完成。

超声波技术出现在二十世纪初期，发展极为活跃，如今已经渗透到国防建设、国民经济、人民生活和科学技术等各个领域。

超声波清洗的高效率和高清洁度显示出了它巨大的优越性。

在未来的工业生产和生活中也将会得到巨大的发展应用。

在本文中在分析了超声波清洗生产线工作流程的基础上，采用PLC控制方案，给出了PLC控制系统的硬件和软件设计，使系统高效的完成生产线上的清洗任务，可以充分体现出PLC所具有的功能强、可靠性高、编程简单、使用方便、体积小等优点。

本文运用学到的可编程控制器的梯形图语言将程序编写，并完成PLC的编程调试来实现控制要求。

在超声波清洗生产线中，完成精密机械零件从清洗到烘干的全自动过程，收到了良好的清洗效果，提高了生产效率。

关键词：超声波清洗，原理，PLC编程AbstractThis paper introduces the principle of ultrasonic cleaning and ultrasonic cleaning line of PLC control systems to clean and efficient high-quality work can be completed. Ultrasonic technology in the early twentieth century, the development of very active, has now penetrated into national defense construction, national economy, people's life and science and technology fields. Ultrasonic Cleaning of high efficiency and high cleanliness showed its tremendous superiority. In the future industrial production and daily life will also be a huge development and application. In this article the analysis of ultrasonic cleaning line workflow based on the use of PLC control program, gives the PLC control system hardware and software design, making the system highly efficient production line to complete the cleaning task, which can fully reflect the PLC has functionality, high reliability, programming is simple, easy to use, small size, and so on. In this paper learn the language to programmable logic controller ladder programming, and complete debug PLC programming to achieve the control requirements. Ultrasonic cleaning line, complete precision machinery parts from cleaning to drying of the automatic process, received a good cleaning effect and improve the production efficiencyKEY WORDS: Ultrasonic wave cleaning，principle，PLC programming摘要................................................. - 1 - Abstract .............................................. - 2 - 前言................................................ - 4 - 一、项目设计内容...................................... - 6 -（一）超声波清洗原理............................... - 6 - （二）超声波清洗的特点............................. - 8 - （三）超声波清洗适应的行业及范围.................. - 10 - （四）超声波技术发展的历史........................ - 10 - 二、总体方案的设计................................... - 12 -（一）可编程控制器................................ - 12 - （二）超声波清洗生产线............................ - 15 - （三）各设计方法介绍及选择........................ - 17 - 三、超声波清洗生产线的系统设计....................... - 19 -（一）程序控制要求................................ - 19 - （二）硬件设计.................................... - 19 - （三）PLC程序的设计............................... - 21 - （四）语句表...................................... - 26 - （五）操作面板的设计.............................. - 28 - 四、系统的检测与调试................................. - 29 -（一）检测与调试.................................. - 29 - （二）清洗生产线的使用维护....................... - 29 - 结论............................................... - 31 - 谢辞................................................ - 32 - 参考文献............................................. - 33 -在工业生产的各个领域，机械加工业为了提高生产效率，对不同类型的零件分别组成的自动生产线。

随着超声波技术的不断发展，超声波广泛应用于检测、清洗、焊接、医疗等领域，甚至在纺织、航空领域也能见到它的踪迹。

目前，超声的研究和应用可分为功率超声和检测超声两大领域，超声清洗是功率超声最为广泛的应用之一。

它通过换能器，将功率超声的声能转换成机械振动，同时强超声波在液体传播时会产生“空化效应”。

在空化气泡突然闭合时发出的冲击波可在其周围产生上千个大气压力，对污层的直接反复冲击，一方面破坏污物与清洗件表面的吸附，另一方面也会引起污物层的破坏而脱离清洗件表面并使它们分散到清洗液中，以清除物体表面的杂质、污垢或油腻。

与其他清洗相比，超声波清洗具有效率高、能耗低、清洁环保的特点，特别在清洗复杂零件、盲孔、狭缝多的物件时，更凸显它的优势。

1 超声波清洗机总体方案设计文中设计的超声波清洗机是以STC单片机为控制核心，包括整流滤波、逆变、IGBT驱动、PWM发生与控制、频率扫描显示、功率调节、调谐匹配与阻抗匹配模块以及相关保护模块。

图1 超声波清洗机原理框图在超声波清洗机中，220 V50 Hz的市电输入后分为两路，一路用来产生大功率超声波，另一路用来检测、控制与显示的供电作用，具体如图1所示。

其中，通过双向可控硅可控制清洗机的功率。

逆变模块为半桥逆变，把直流电压逆变为高频交流电压，再经调谐匹配与阻抗匹配模块的变压器升压以及电感匹配，可以高效率、最大功率地输送到压电换能器。

最后，压电换能器把超声波电源输出的电能转化为高频机械振动。

2 超声波清洗机各模块设计原理2.1 整流滤波与功率调节模块220 V50 Hz交流电经整流桥B1整流以及电解电容C12滤波后产生直流输出电压。

其中双向可控硅TR1用于功率调节，C11为安规电容，R11和C11主要用于消除高频干扰。

而U1为光耦，型号可以选择MOC3021，1脚和3脚接调功模块。

光耦U1起到隔离强弱电的作用，增强了电路的可靠性和安全性。

图2 整流滤波模块在超声波电源系统的工作过程中，整流滤波模块与逆变模块会发热，可以将两个模块安装在一个铝片散热器上，进行风冷散热。