PLC和變頻器在工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

呂珊珊

（永城職業(yè)學(xué)院，河南 永城　476600）

PLC和變頻器在工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

呂珊珊

（永城職業(yè)學(xué)院，河南 永城476600）

工業(yè)洗衣機(jī)是指用于賓館、飯店、洗衣店或工廠進(jìn)行大批量衣物清洗用的洗衣機(jī)，由于負(fù)載很大，為了獲得大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，要采用大電阻電動(dòng)機(jī)，減速時(shí)還另需制動(dòng)裝置。隨著變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)已滲入到各種電力傳動(dòng)系統(tǒng)中，本設(shè)計(jì)所使用的變頻器為愛默生變頻器。

PLC；洗衣機(jī)；變頻器；速度調(diào)節(jié)

1　工業(yè)洗衣機(jī)的工作原理

工業(yè)洗衣機(jī)是指用于賓館、飯店、洗衣店或工廠進(jìn)行大批量衣物清洗用的洗衣機(jī)，具有洗滌容量大、效果好、成本低、效率高、污染輕等特點(diǎn)。其洗滌工藝一般由洗滌、漂洗、均布排水和脫水等部分組成。整個(gè)洗滌控制的關(guān)鍵在于低速洗滌時(shí)有很平滑的力矩以及脫水時(shí)有很高的旋轉(zhuǎn)速度。工業(yè)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，在洗滌和脫水時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相差很大，一般為多臺(tái)鼠籠式電動(dòng)機(jī)采用離合器切換運(yùn)轉(zhuǎn)或者使用變極電動(dòng)機(jī)加上離合器、皮帶輪及正反轉(zhuǎn)開關(guān)等機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。而且由于負(fù)載很大，為了獲得大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，要采用大電阻電動(dòng)機(jī)，減速時(shí)還另需制動(dòng)裝置。目前變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)已滲入到各種電力傳動(dòng)系統(tǒng)中。系統(tǒng)處于初始狀態(tài)時(shí)，按啟動(dòng)按鈕，開始進(jìn)水。到達(dá)高水位時(shí)（液位傳感器檢測(cè)），停止進(jìn)水并開始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌10s后暫停，暫停2s后開始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌10s后暫停，暫停2s后，若正反轉(zhuǎn)洗滌次數(shù)未滿3次，則返回正轉(zhuǎn)洗滌；若正反轉(zhuǎn)洗滌次數(shù)滿3次，則開始排水。水位下降到低水位時(shí)，開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10s后，即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過(guò)程。若未滿3次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則洗滌過(guò)程結(jié)束，并進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警5s后結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。按下停止按鈕，洗衣機(jī)停止運(yùn)行。正轉(zhuǎn)洗滌與反轉(zhuǎn)洗滌變頻器輸出頻率為30Hz，脫水時(shí)變頻器輸出頻率為50Hz。

2　愛默生變頻器的啟動(dòng)制動(dòng)功能碼

愛默生EV1000變頻器的啟動(dòng)方式有兩種。電動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng)時(shí)，并非從0Hz開始加速，而是直接從某一頻率下開始加速。在開始加速瞬間變頻器的輸出頻率便是啟動(dòng)頻率。有些負(fù)載在靜止?fàn)顟B(tài)下的靜摩擦力較大，難以從0Hz啟動(dòng)，設(shè)定啟動(dòng)頻率后，可以在啟動(dòng)瞬間有一點(diǎn)沖力，使拖動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)比較容易。設(shè)定了啟動(dòng)頻率，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電源也會(huì)增大。設(shè)定啟動(dòng)頻率的原則時(shí)：在啟動(dòng)電流不超過(guò)允許值的前提下，拖動(dòng)系統(tǒng)能夠順利啟動(dòng)。

在減速工程中，當(dāng)頻率降至很低時(shí)，電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨之減小。對(duì)于慣性較大的拖動(dòng)系統(tǒng)，由于制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足，常在低速時(shí)出現(xiàn)停不住的爬行現(xiàn)象。針對(duì)這種情況，當(dāng)頻率降到一定程度時(shí)，向電動(dòng)機(jī)繞組中通入直流電，以使電動(dòng)機(jī)迅速停止，這種方法成為直流制動(dòng)。停機(jī)直流制動(dòng)電流的設(shè)定是相對(duì)于變頻器的額定電流的百分比，是指輸出最大電流一相。停機(jī)制動(dòng)時(shí)間是0.05s時(shí)，無(wú)直流制動(dòng)過(guò)程。

3　控制電路設(shè)計(jì)

（1）確定輸入/輸出點(diǎn)。根據(jù)控制要求分析，需要1個(gè)啟動(dòng)按鈕、1個(gè)停止按鈕和2個(gè)水位檢測(cè)開關(guān)。由此確定，PLC輸入系統(tǒng)的輸入設(shè)備有2個(gè)按鈕、2個(gè)限位開關(guān)（代替水位檢測(cè)），因此，PLC需要4個(gè)輸入點(diǎn)。工業(yè)洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水、脫水電磁閥和報(bào)警蜂鳴器需要PLC的4個(gè)輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，變頻器的FWD、X001端子需要PLC的2個(gè)輸出點(diǎn)進(jìn)行控制。由此確定，PLC需要6個(gè)輸出點(diǎn)與其連接。

（2）PLC的選擇。PLC的選擇主要根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)以及輸入/輸出形式來(lái)選擇。本系統(tǒng)共需要4個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，為考慮系統(tǒng)將來(lái)的擴(kuò)展裕量（20%的裕量），應(yīng)選擇輸入點(diǎn)為8個(gè)，輸出點(diǎn)為8個(gè)的小型PLC以滿足本項(xiàng)目的控制要求。

（3）系統(tǒng)控制電路。PLC和變頻器控制系統(tǒng)電路如圖1所示，工業(yè)洗衣機(jī)的主電路由愛默生EV1000變頻器驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)組成，三相異步電動(dòng)機(jī)可帶動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)動(dòng)作?？刂齐娐酚蒔LC、按鈕和電磁閥等組成，PLC輸出點(diǎn)Y000、Y001分別控制變頻器控制端子FWD、X001，通過(guò)變頻器內(nèi)置PLC功能，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)洗衣機(jī)的正轉(zhuǎn)洗滌、暫停、反轉(zhuǎn)洗滌和停止動(dòng)作。為了避免直流24V電壓接到變頻器FWD、X001和COM端子上，進(jìn)水、排水、脫水電磁閥和報(bào)警蜂鳴器由Y004、Y005、Y006和Y007驅(qū)動(dòng)。

圖1　工業(yè)洗衣機(jī)系統(tǒng)控制電路

4　PLC控制程序設(shè)計(jì)

將洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)洗滌10s后暫停，暫停2s后開始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌10s后暫停，暫停2s后，若正反轉(zhuǎn)洗滌次數(shù)未滿3次，則返回正轉(zhuǎn)洗滌；若正反轉(zhuǎn)洗滌次數(shù)滿3次，則開始排水。這部分功能利用變頻器內(nèi)置PLC功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于1次循環(huán)需要24s，3次則需要72s，所以T0定時(shí)器設(shè)定K720.當(dāng)工業(yè)洗衣機(jī)進(jìn)行脫水時(shí)，關(guān)斷變頻器內(nèi)置PLC功能。

［1］朱志偉，劉紅兵.傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)［M］.南京：南京大學(xué)出版社，2012.

［2］李智明.電氣控制與PLC及變頻器技術(shù)應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2012.

Application of PLC and Inverter in the Industrial Washing Machine Control System

LV Shan-shan
（Yongcheng Vocational College，Yongcheng，Henan 476600，China）

Industrial washing machine is used for mass laundry in hotels，restaurants，laundry or factory，because the workload is very big，in order to obtain large starting torque，it needs to adopt large resistance motor，deceleration and another to brake.With frequency control of motor speed control motor penetrating into all kinds of electric drive system，the design uses Emerson inverter.

PLC；washing machine；frequency converter；speed regulation

TP273

A

2095-980X（2016）07-0047-01

2016-06-24

呂珊珊，女，主要研究方向：電氣自動(dòng)化。