基于三菱PLC的工業(yè)洗衣機(jī)控制

丁怡

摘要：本次設(shè)計(jì)采用三菱FX3U-48MR的PLC和FR-D740的變頻器來(lái)完成，由于系統(tǒng)的硬件由企業(yè)的工程師負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)完成，根據(jù)其提供的硬件表單，進(jìn)行了工業(yè)洗衣機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，并通過(guò)三菱PLC和變頻器完成了程序的模擬調(diào)試，對(duì)其可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：三菱PLC；變頻器；工業(yè)洗衣機(jī)

中圖分類號(hào)：TN77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）02-0023-02

我市某生產(chǎn)企業(yè)，為了提高生產(chǎn)效率，決定對(duì)其企業(yè)的工業(yè)洗衣機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化改造，因我系與該企業(yè)是校企合作伙伴，于是企業(yè)委托我系幫助他們?cè)O(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)施由該企業(yè)工程師負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)完成，而剩下的電氣控制線路部分的設(shè)計(jì)則由我系來(lái)完成。恰逢學(xué)院第四屆技能節(jié)，我系決定以此任務(wù)作為此次技能節(jié)PLC項(xiàng)目的題目，擇優(yōu)勝者參與此項(xiàng)目的后續(xù)設(shè)計(jì)。

1 工業(yè)洗衣機(jī)的技術(shù)要求

（1）工業(yè)洗衣機(jī)采用PLC控制。

（2）洗衣機(jī)的洗滌、脫水電機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)。

（3）變頻器的加速時(shí)間為2S，減速時(shí)間為1S。

（4）洗滌開(kāi)始前，需確保洗衣機(jī)門(mén)開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，如未閉合則需報(bào)警提示。

（5）按下起動(dòng)按鈕進(jìn)水閥打開(kāi)，水位到達(dá)高水位時(shí)停止進(jìn)水，并開(kāi)始洗滌正轉(zhuǎn)。洗滌正轉(zhuǎn)5S（30HZ），暫停3S；洗滌反轉(zhuǎn)5S（20HZ）后，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)3次，則開(kāi)始排水。水位下降到低水位時(shí)開(kāi)始脫水（45HZ）并繼續(xù)排水，脫水10S即完成一次大循環(huán)。若完成3次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警10S結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。

（6）洗衣過(guò)程中，按下預(yù)停按鈕，洗衣機(jī)完成本次大循環(huán)后停止；如按下停止按鈕，洗衣機(jī)則立即停止。

2 程序設(shè)計(jì)

根據(jù)控制要求，此次項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用三菱FX3U-48MR的PLC和FR-D740的變頻器來(lái)完成。系統(tǒng)的硬件設(shè)施部分由企業(yè)完成設(shè)計(jì)，由于采用了變頻器來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，在PLC輸入輸出端口的分配上就使用變頻器的端口來(lái)取代傳統(tǒng)的交流接觸器的線圈，只需再進(jìn)行變頻器相關(guān)參數(shù)的設(shè)置即可。

PLC輸入輸出端口的分配使用情況如表1所示。

根據(jù)工業(yè)洗衣機(jī)的技術(shù)要求，整個(gè)洗衣過(guò)程可用工藝流程圖來(lái)表示。其中洗滌開(kāi)始前，需確保洗衣機(jī)門(mén)開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)，如未閉合則需報(bào)警提示的要求，可采用選擇性分支來(lái)完成。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕且門(mén)未閉合出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，可按下停止按鈕取消報(bào)警，將門(mén)閉合后再次按下啟動(dòng)按鈕使洗衣機(jī)進(jìn)入洗滌狀態(tài)。主要的技術(shù)要求如流程圖所圖1所示。

按照流程圖（圖1）所示，工業(yè)洗衣機(jī)的控制程序可采用步進(jìn)指令來(lái)完成。在程序中需使用6個(gè)定時(shí)器來(lái)分別完成正轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí)，正轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí)，反轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí)，反轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí)，脫水計(jì)時(shí)和報(bào)警計(jì)時(shí)；正反洗滌計(jì)數(shù)與大循環(huán)計(jì)數(shù)則由2個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成；狀態(tài)繼電器除了初始狀態(tài)的S0之外，還有進(jìn)水閥打開(kāi)的狀態(tài)S10，正轉(zhuǎn)洗滌的狀態(tài)S11，正轉(zhuǎn)暫停的狀態(tài)S12，反轉(zhuǎn)洗滌的狀態(tài)S13，反轉(zhuǎn)暫停的狀態(tài)S14，洗滌完成后排水閥打開(kāi)的狀態(tài)S15，正轉(zhuǎn)脫水的狀態(tài)S16，洗完報(bào)警的狀態(tài)S17以及門(mén)未關(guān)報(bào)警的狀態(tài)S30。正反轉(zhuǎn)洗滌的頻率和正轉(zhuǎn)脫水的頻率通過(guò)變頻器的相關(guān)參數(shù)設(shè)定即可實(shí)現(xiàn)，如表2所示。

在設(shè)置參數(shù)時(shí)需要注意Pr.4、Pr.5和Pr.6三個(gè)參數(shù)，它們的設(shè)定值與PLC輸出端口的分配有直接關(guān)系，當(dāng)變頻器RH端口得電時(shí)，窗口顯示的是Pr.4所設(shè)置的參數(shù)；RM端口得電時(shí)，窗口顯示的是Pr.5所設(shè)置的參數(shù)；RL端口得電時(shí)，窗口顯示的是Pr.6所設(shè)置的參數(shù)。這三個(gè)參數(shù)設(shè)定后，在編寫(xiě)程序時(shí)就需注意對(duì)應(yīng)，根據(jù)控制要求，洗滌正轉(zhuǎn)30HZ就需要Y20和Y23得電，洗滌反轉(zhuǎn)20HZ就需要Y21和Y22得電，脫水正轉(zhuǎn)45HZ就需要Y20和Y24得電，唯有如此才能按照要求實(shí)現(xiàn)變頻器對(duì)洗滌、脫水電機(jī)的控制。

而技術(shù)要求中提到的預(yù)停，則在步進(jìn)程序之外配合普通的指令即可實(shí)現(xiàn)。通過(guò)預(yù)停按鈕X2控制內(nèi)部繼電器M20，在正轉(zhuǎn)脫水狀態(tài)S16的狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件中配合使用M20的常開(kāi)觸點(diǎn)回到初始狀態(tài)S0即可實(shí)現(xiàn)預(yù)停功能。急停功能只需在初始狀態(tài)的啟動(dòng)條件中加上急停按鈕X1即可。如圖2所示。

技術(shù)要求中其余的功能編寫(xiě)成步進(jìn)程序相對(duì)簡(jiǎn)單，值得注意的是正反洗滌計(jì)數(shù)器C0的復(fù)位和排水電磁閥Y1的控制。正反洗滌計(jì)數(shù)器C0的復(fù)位指令除了在初始狀態(tài)S0中使用之外，在洗滌完成后排水閥打開(kāi)的狀態(tài)S15的任務(wù)中也需要使用，只有如此才能保證C0再次計(jì)數(shù)，完成大循環(huán)3次的要求。排水電磁閥Y1在排水和脫水時(shí)都需要得電動(dòng)作，而排水和脫水是兩個(gè)狀態(tài)任務(wù)，Y1要在兩個(gè)狀態(tài)任務(wù)中都得電，在步進(jìn)程序中只能使用置位指令來(lái)完成。又由于有洗滌需完成3次大循環(huán)的要求，因此排水電磁閥Y1的復(fù)位指令除了在洗完報(bào)警的狀態(tài)S17的任務(wù)中使用之外，還需要在進(jìn)水閥打開(kāi)的狀態(tài)S10的任務(wù)中使用。

3 結(jié)語(yǔ)

在步進(jìn)程序中注意這幾部分的指令編寫(xiě)，既能順利完成指令的模擬調(diào)試。當(dāng)然在日常生活中使用的全自動(dòng)洗衣機(jī)在往內(nèi)桶注水時(shí)探測(cè)到的值往往也不是一個(gè)固定值，這個(gè)值會(huì)隨著水的沖擊產(chǎn)生波動(dòng)，如考慮這種波動(dòng)則會(huì)出現(xiàn)電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)作的現(xiàn)象。因此在模擬調(diào)試時(shí)，即認(rèn)為當(dāng)液位一到達(dá)所需求的高度時(shí)便停止探測(cè)，而此時(shí)傳回的數(shù)據(jù)量相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較穩(wěn)定的，電機(jī)也沒(méi)有再出現(xiàn)停轉(zhuǎn)的情況。

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