應(yīng)用PLC及變頻器對(duì)工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)改造

1、應(yīng)用PLC及變頻器對(duì)工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)改造【摘要】 工業(yè)洗衣機(jī)洗滌與脫水時(shí)的轉(zhuǎn)速相差很大，通常使用變極電動(dòng)機(jī)或數(shù)臺(tái)一般電動(dòng)機(jī)用離合器切換運(yùn)轉(zhuǎn)，而且減速時(shí)需加制動(dòng)裝置。采用PLC和變頻器改造可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)從低速到高速大范圍調(diào)速而且裝置可做很小，控制性和操作性都得到很大提高，并解決設(shè)備控制線路繁鎖、故障點(diǎn)多、操作復(fù)雜等一系列問題【關(guān)鍵詞】 變頻器 PLC 工業(yè)洗衣機(jī) 工業(yè)用洗衣機(jī)是指額定洗滌容量大于6kg，應(yīng)用于專業(yè)洗滌部門及服務(wù)行業(yè)使用的工業(yè)用洗衣機(jī)，目前工業(yè)用洗衣機(jī)的主要結(jié)構(gòu)是滾筒式。近年來在家用全自動(dòng)洗衣機(jī)大力推廣的影響下，大型工業(yè)用洗衣機(jī)也從原來的繼電器控制方式逐步進(jìn)入全自動(dòng)控制時(shí)代。大

2、型工業(yè)用洗衣機(jī)在全國(guó)各醫(yī)院、酒店賓館及大型企業(yè)應(yīng)用廣泛。 從用戶使用要求方面看，工業(yè)用洗衣機(jī)使用要求環(huán)境和條件均不同于家用洗衣機(jī)，家用工業(yè)用洗衣機(jī)以洗衣為主，工業(yè)用洗衣機(jī)以床上用品、桌布等為主，工藝上的區(qū)別就更大了。工業(yè)洗衣機(jī)洗滌與脫水時(shí)的轉(zhuǎn)速相差很大，通常使用變極電動(dòng)機(jī)或數(shù)臺(tái)一般電動(dòng)機(jī)用離合器切換運(yùn)轉(zhuǎn)，由于負(fù)載慣性很大，為了獲得很大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性要采用較大的電阻的電動(dòng)機(jī)，減速時(shí)需制動(dòng)裝置。 由于工業(yè)洗衣機(jī)電機(jī)為直接啟動(dòng)或Y/啟動(dòng)，啟動(dòng)電流等于（3-7）倍額定電流，這樣會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的損壞，而且會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生大的電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備的使用壽命極為不利。

3、鑒于以上問題本人嘗試用三菱FR-A540變頻器和三菱FX2N-48MR的PLC對(duì)工業(yè)洗衣機(jī)進(jìn)行改造。PLC可編程控制器與人機(jī)界面的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換功能，從根本上解決設(shè)備控制線路繁鎖、故障點(diǎn)多、操作復(fù)雜等一系列問題，有效的提高設(shè)備生產(chǎn)效率與設(shè)備性能。用變頻器控制電動(dòng)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)從低速到高速大范圍調(diào)速而且裝置可做很小，控制性和操作性都得到很大提高，平衡了過程中洗衣桶的轉(zhuǎn)速，縮短了工作周期時(shí)間。一、方案的實(shí)現(xiàn)一）、采用的硬件及其工作原理1）變頻器的結(jié)構(gòu)及工作原理變頻器是計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的結(jié)果。計(jì)算機(jī)是變頻器的核心，電力電子器件構(gòu)成了變頻器的主電路。交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為：N1 =

4、 式中 N1 同步轉(zhuǎn)速，r/min； 定子頻率，Hz 電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。及異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N = N1(1 S)= (1 S)式中S-導(dǎo)步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率，S =（N1 N）/N1 ，一般小于3%。均與送入電動(dòng)機(jī)的電流頻率f成正比例或近于正比例，也就是說，改變頻率可以方便的改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，也就是說變頻對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速來說是十分合適的。2）PLC及其工作原理PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒布了對(duì)PLC的規(guī)定

5、：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。二、用PLC和變頻器控制的工業(yè)洗衣機(jī)系統(tǒng)的工作原理1）控制內(nèi)容：PLC送電，系統(tǒng)進(jìn)入初始狀態(tài)準(zhǔn)備起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)開始進(jìn)水，水位到達(dá)高水位時(shí)停止進(jìn)水，并開始洗滌，洗滌正轉(zhuǎn)15S，暫停3S，然后反轉(zhuǎn)15S

6、，暫停3S為一次小循環(huán)，若小循環(huán)不足3次，則返回洗滌正轉(zhuǎn)，若小循環(huán)達(dá)到3次，則開始排水，水位下降到達(dá)低水位時(shí)開始脫水并繼續(xù)排水，脫水10S即完成一次大循環(huán)，大循環(huán)不足3次，則返回進(jìn)水 進(jìn)行下次大循環(huán)。若完成3次大循環(huán)則結(jié)束全部過程自動(dòng)停機(jī)。2）洗滌時(shí)變頻器輸出頻率為35HZ，脫水時(shí)變頻器輸出頻率分高、中、低100HZ、80HZ、50HZ，根據(jù)衣物量的多少來設(shè)定，其加減速時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。3）根據(jù)控制要求PLC編寫洗衣機(jī)自動(dòng)控制的應(yīng)用程序，配合變頻器進(jìn)行正反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速的切換。1510010125160400106171434442工業(yè)洗衣機(jī)PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖4）工業(yè)洗衣機(jī)電氣自動(dòng)控制電路的連接工

7、業(yè)洗衣機(jī)自動(dòng)控制接線圖2、結(jié)合控制要求進(jìn)行PLC程序的編寫及變頻器參數(shù)的設(shè)定。I/O分配表I/O分配表輸入輸出名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)代號(hào)名稱起動(dòng)按鈕SB1X0Y0KM0進(jìn)水接觸器高水位開關(guān)SQ1X1Y1KM1排水接觸器低水位開關(guān)SQ2X2Y2HL報(bào)警指示燈停止按鈕SB2X3Y4STF電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)脫水（低速）X4Y5STR電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)脫水（中速）X5Y6RM脫水（高速）X6Y7RHY10RL變頻參數(shù)設(shè)置參數(shù)號(hào)設(shè)定值設(shè)定范圍注 解Pr.03%0-30%啟動(dòng)時(shí)的力矩Pr.1120Hz0-120Hz上限頻率Pr.20Hz0-120Hz下限頻率Pr.350Hz0-400Hz基底頻率Pr.4100Hz0

8、-400Hz多段速度設(shè)定（高速脫水）Pr.580Hz0-400Hz多段速度設(shè)定（中速脫水）Pr.635Hz0-400Hz多段速度設(shè)定（洗滌）Pr.72s0360s加速時(shí)間Pr.81s0360s減速時(shí)間Pr.960500A電子過流保護(hù)Pr.2050Hz1-400Hz加減速基準(zhǔn)頻率Pr.2460Hz0-400Hz多段速度設(shè)定 (低速脫水)Pr.7920-7外部運(yùn)行模式3、工業(yè)洗衣機(jī)自動(dòng)控制梯形圖在工業(yè)用洗衣機(jī)上通過用變頻器可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)從低速到高速大范圍調(diào)速而且變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電的要求延長(zhǎng)了設(shè)備和模具的使用壽命減少了維修成本，提高穩(wěn)定性，節(jié)約可觀的電費(fèi)。而且PLC控制，更簡(jiǎn)潔方便，改造后得到客戶一致好評(píng)。參考文獻(xiàn): 1 齊占慶. 電氣控制與PLC的應(yīng)用M . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1993. 2