應用PLC及變頻器對工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)改造

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1、 應用PLC及變頻器對工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)改造 【摘要】 工業(yè)洗衣機洗滌與脫水時的轉速相差很大，通常使用變極電動機或數臺一般電動機用離合器切換運轉，而且減速時需加制動裝置。采用PLC和變頻器改造可實現一臺電動機從低速到高速大范圍調速而且裝置可做很小，控制性和操作性都得到很大提高，并解決設備控制線路繁鎖、故障點多、操作復雜等一系列問題 【關鍵詞】 變頻器 PLC 工業(yè)洗衣機 是指額定洗滌容量大于6kg，應用于專業(yè)洗滌部門及服務行業(yè)使用的，目前的主要結構是滾筒式。近年來在家用全自動洗衣機大力推廣的影響下，大型也從原來的繼電器控制方式逐步進入全自動

2、控制時代。大型在全國各醫(yī)院、酒店賓館及大型企業(yè)應用廣泛。從用戶使用要求方面看，使用要求環(huán)境和條件均不同于家用洗衣機，家用以洗衣為主，以床上用品、桌布等為主，工藝上的區(qū)別就更大了。工業(yè)洗衣機洗滌與脫水時的轉速相差很大，通常使用變極電動機或數臺一般電動機用離合器切換運轉，由于負載慣性很大，為了獲得很大啟動轉矩特性要采用較大的電阻的電動機，減速時需制動裝置。 由于工業(yè)洗衣機電機為直接啟動或Y/Δ啟動，啟動電流等于（3-7）倍額定電流，這樣會對機電設備和供電電網造成嚴重的損壞，而且會對電網容量要求過高，啟動時產生大的電流和震動時對設備的使用壽命極為不利。 鑒于以上問題本人嘗試用三菱FR-A

3、540變頻器和三菱FX2N-48MR的PLC對工業(yè)洗衣機進行改造。PLC可編程控制器與人機界面的實時數據交換功能，從根本上解決設備控制線路繁鎖、故障點多、操作復雜等一系列問題，有效的提高設備生產效率與設備性能。用變頻器控制電動機即可實現一臺電動機從低速到高速大范圍調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速，縮短了工作周期時間。 一、方案的實現 一）、采用的硬件及其工作原理 1）變頻器的結構及工作原理 變頻器是計算機及現代電力電子技術高度發(fā)展的結果。計算機是變頻器的核心，電力電子器件構成了變頻器的主電路。 交流電動機的同步轉速為： N1 = 式中

4、 N1 ——同步轉速，r/min； ——定子頻率，Hz ——電動機的磁極對數。 及異步電動機轉速 N = N1(1 — S)= (1 — S) 式中S-----導步電動機轉差率，S =（N1 –N）/N1 ，一般小于3%。 均與送入電動機的電流頻率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機的運行速度，也就是說變頻對于交流電動機的調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上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取

5、代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會（IEC）頒布了對PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。 二、用PLC和變頻器控制的工業(yè)洗衣機系統(tǒng)的工作原理 1）控制內容： PLC送電

6、，系統(tǒng)進入初始狀態(tài)準備起動。起動時開始進水，水位到達高水位時停止進水，并開始洗滌，洗滌正轉15S，暫停3S，然后反轉15S，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，若小循環(huán)達到3次，則開始排水，水位下降到達低水位時開始脫水并繼續(xù)排水，脫水10S即完成一次大循環(huán)，大循環(huán)不足3次，則返回進水 進行下次大循環(huán)。若完成3次大循環(huán)則結束全部過程自動停機。 2）洗滌時變頻器輸出頻率為35HZ，脫水時變頻器輸出頻率分高、中、低100HZ、80HZ、50HZ，根據衣物量的多少來設定，其加減速時間根據實際情況設定。 3）根據控制要求PLC編寫洗衣機自動控制的應用程序，配合變頻器進行正反轉及轉

7、速的切換。 1 5 10 0 1 0 1 2 5 1 6 0 4 0 0 10 6 1 7 1 4 3 4 4 4 2 工業(yè)洗衣機PLC狀態(tài)轉移圖 4）工業(yè)洗衣機電氣自動控制電路的連接 工業(yè)洗衣機自動控制接線圖 2、結合控制要求進行PLC程序的編寫及變頻器參數的設定。 I/O分配表 I/O分配表 輸入 輸出 名稱 代號 輸入點編號 輸出點編號 代號 名稱 起動按鈕 SB1 X0 Y0 KM0 進水接觸器 高

8、水位開關 SQ1 X1 Y1 KM1 排水接觸器 低水位開關 SQ2 X2 Y2 HL 報警指示燈 停止按鈕 SB2 X3 Y4 STF 電動機正轉 脫水（低速） X4 Y5 STR 電動機反轉 脫水（中速） X5 Y6 RM 脫水（高速） X6 Y7 RH Y10 RL 變頻參數設置 參數號 設定值 設定范圍 注 解 3% 0-30% 啟動時的力矩 120Hz 0-120Hz 上限頻率 0Hz 0-120Hz 下限頻率 50Hz 0-400H

9、z 基底頻率 100Hz 0-400Hz 多段速度設定（高速脫水） 80Hz 0-400Hz 多段速度設定（中速脫水） 35Hz 0-400Hz 多段速度設定（洗滌） 2s 0－360s 加速時間 1s 0－360s 減速時間 6 0－500A 電子過流保護 50Hz 1-400Hz 加減速基準頻率 60Hz 0-400Hz 多段速度設定 (低速脫水) 2 0-7 外部運行模式 3、工業(yè)洗衣機自動控制梯形圖

10、 在上通過用變頻器可實現一臺電動機從低速到高速大范圍調速而且變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電的要求延長了設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。而且PLC控制，更簡潔方便，改造后得到客戶一致好評。 參考文獻: [ 1 ]齊占慶. 《電氣控制與PLC的應用》[M] . 北京:機械工業(yè)出版社,1993. [ 2 ]潘海麗.機床故障分析與維修，西安電子科技大學出版社，2006. [ 3 ]金海明.電力電子技術，北京郵電大學出版社，2006. [ 4 ]王侃夫。電氣線路故障診斷及維護，北京機械工業(yè)出版社，2001 [ 5 ]林輝，王輝.電力電子技術.武漢理工大學出版社，2002。