艾默生可編程控制器與變頻器在工業(yè)洗衣機(jī)上的應(yīng)用

本文介紹了由艾默生網(wǎng)絡(luò)的限公司的可編程控制器、變頻器在工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。該系統(tǒng)利用艾默生可編程控制器與變頻器強(qiáng)大通訊，結(jié)合人機(jī)界面組成一控制系統(tǒng)，滿足了對(duì)工業(yè)洗衣機(jī)運(yùn)行的智能控制。
關(guān)鍵詞：可編程控制器 變頻器 工業(yè)洗衣機(jī)

1 概述

湖南某洗滌設(shè)備有限公司（原醫(yī)療器械廠）是專業(yè)從事工業(yè)洗滌設(shè)備生產(chǎn)與研發(fā)的企業(yè)。為醫(yī)院、化工、石化、酒店賓館及各生產(chǎn)企業(yè)提供各種規(guī)格的自動(dòng)洗滌設(shè)備。旗下產(chǎn)品有半/全自動(dòng)離心式洗衣機(jī)、半全自動(dòng)臥式滾筒洗衣機(jī)、全自動(dòng)物料結(jié)晶機(jī)等三十余種洗滌產(chǎn)品。產(chǎn)品在全國(guó)各醫(yī)院、酒店賓館及大型企業(yè)應(yīng)用廣泛。近年來(lái)在家用全自動(dòng)洗衣機(jī)大力推廣的影響下，大型工業(yè)洗滌設(shè)備也從原來(lái)的繼電器控制方式時(shí)期逐步進(jìn)入全自動(dòng)控制時(shí)代。

2 工藝流程

整個(gè)洗滌過(guò)程分為進(jìn)水、洗滌、放水、脫水四個(gè)部分，系統(tǒng)從進(jìn)水環(huán)節(jié)開(kāi)始到脫水環(huán)節(jié)結(jié)束共循環(huán)三次。

設(shè)備運(yùn)行示意圖：（見(jiàn)附圖）

A． 系統(tǒng)運(yùn)行循環(huán)三次：第一次循環(huán)轉(zhuǎn)鼓進(jìn)水至中水位時(shí)開(kāi)始洗滌；第二、三次轉(zhuǎn)鼓進(jìn)水至高水位時(shí)開(kāi)始洗滌。
B． 洗滌方式分輕洗、標(biāo)準(zhǔn)洗、強(qiáng)洗（按正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)、停止四步動(dòng)作循環(huán)至洗滌時(shí)間到達(dá)）
C． 在20-80HZ頻率脫水環(huán)節(jié)時(shí)如轉(zhuǎn)鼓出現(xiàn)運(yùn)行振動(dòng)較大，則變頻器停止輸出至轉(zhuǎn)鼓停止后再?gòu)?0HZ重新脫水。

3 控制要求及功能

A． 洗滌設(shè)備應(yīng)具備延時(shí)停止進(jìn)水功能（即洗滌水進(jìn)至中水位或高水位時(shí)開(kāi)始洗滌但不關(guān)閉進(jìn)水閥，直至延時(shí)時(shí)間到再停止進(jìn)水）

B． 系統(tǒng)具備停止與急停功能（即系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)按下停止鍵則終止所有運(yùn)行，再啟動(dòng)時(shí)又從第一環(huán)節(jié)開(kāi)始。按下急停鍵時(shí)則系統(tǒng)暫停運(yùn)行，急停復(fù)位時(shí)系統(tǒng)再?gòu)募碧幚^續(xù)運(yùn)行）

C． 洗滌設(shè)備的啟動(dòng)、停止、急停操作、參數(shù)設(shè)定均由人機(jī)界面完成。

D． 系統(tǒng)使用變頻器簡(jiǎn)易PLC功能來(lái)完成洗衣機(jī)脫水環(huán)節(jié)的多段速度曲線（第一段20HZ / 20秒；第二段50HZ/15秒；第三段80HZ/15秒；第四段100HZ/10秒；第五段130HZ/10秒）

E． 洗滌頻率加/減速速率2HZ/秒，脫水頻率加速速率0.5HZ/秒，減速速率1.5HZ/秒。

F． 脫水過(guò)程中如機(jī)械振動(dòng)大于設(shè)計(jì)要求的振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)立即停止變頻器輸出直至轉(zhuǎn)鼓停止后再重新從第一階段開(kāi)始脫水（由振動(dòng)開(kāi)關(guān)提供信號(hào)）。

G． 變頻器中的簡(jiǎn)易PLC一至五階段運(yùn)行頻率與運(yùn)行時(shí)間由可編程控制器通過(guò)通訊方式設(shè)定。

4 系統(tǒng)控制原理

該系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、觸摸屏等控制元件組成，可編程控制器完成整個(gè)系統(tǒng)邏輯控制、各運(yùn)行相關(guān)參數(shù)傳送與讀寫(xiě)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示功能。變頻器與可編程控制器利用自由口通訊協(xié)議通訊完成設(shè)備的啟/停、簡(jiǎn)易PLC程序的執(zhí)行及其它相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的傳送。PLC與觸摸屏通訊實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，完成相關(guān)參數(shù)設(shè)置、啟停操作與狀態(tài)顯示。

5 方案的實(shí)現(xiàn)

觸摸屏：

通過(guò)對(duì)廠家參數(shù)畫(huà)面進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，將設(shè)備的洗滌時(shí)間、洗滌頻率、手動(dòng)脫水頻率、自動(dòng)脫水簡(jiǎn)易PLC的運(yùn)行頻率及運(yùn)行時(shí)間固化到可編程控制器中，再將運(yùn)行頻率與運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)通過(guò)自由口通訊協(xié)議方式傳送到變頻器中。操作畫(huà)面上設(shè)置諸如設(shè)備的啟/停、運(yùn)行時(shí)間及運(yùn)行狀態(tài)顯示。

楞編程控制器：

可編程控制器中編寫(xiě)主機(jī)帶頻率正轉(zhuǎn)、主機(jī)帶頻率反轉(zhuǎn)子程序供洗滌環(huán)節(jié)調(diào)用，編寫(xiě)階段一至價(jià)段五運(yùn)行頻率設(shè)定、階段一至階段五運(yùn)行時(shí)間設(shè)定子程序供廠家修改變頻器簡(jiǎn)易PLC程序中的參數(shù)。

變頻器:

1) 頻率給定通道與命令給定通道均選擇串口給定; 主機(jī)各運(yùn)行頻率與運(yùn)行指令由PLC通過(guò)通訊的方式發(fā)給變頻器。
2) 將上限頻率與運(yùn)行頻率設(shè)為130HZ。
3) 加速時(shí)間1、減速時(shí)間1（洗滌環(huán)節(jié)的加/減速速率2HZ/秒）設(shè)為65秒，加速時(shí)間2、減速時(shí)間2（脫水環(huán)節(jié)的加速速率0.5HZ/秒，減速速率1.5HZ/秒）分別設(shè)為260秒和80秒。
4) V/F曲線電壓值V1設(shè)為35%，頻率值設(shè)定為20HZ否則電機(jī)會(huì)因起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)低而無(wú)法啟動(dòng);
5) X1、X2端子設(shè)定為選擇加/減速時(shí)間2功能，系統(tǒng)運(yùn)行在脫水環(huán)節(jié)時(shí)（X2為高電平）加減/速時(shí)間2有效，變頻器按加減時(shí)間2進(jìn)行加/減速。
6) X3端子設(shè)定為外部停機(jī)命令功能，當(dāng)PLC給出停止命令或振動(dòng)過(guò)大時(shí)（X3為高電平）變變頻器停止輸出。
7) X4設(shè)定為簡(jiǎn)易PLC程序失效功能；系統(tǒng)運(yùn)行在進(jìn)水與洗滌環(huán)節(jié)時(shí)（X4為高電平）簡(jiǎn)易PLC程序不能運(yùn)行。
8) X5設(shè)定為簡(jiǎn)易PLC程序暫停功能；系統(tǒng)運(yùn)行在脫水環(huán)節(jié)時(shí)如按下急停鍵（X5為高電平）簡(jiǎn)易PLC程序?qū)和＿\(yùn)行。急停復(fù)位后再?gòu)臅和Ｌ幚^續(xù)運(yùn)行。

系統(tǒng)控制：

參數(shù)設(shè)置

A.進(jìn)入廠家參數(shù)畫(huà)面設(shè)置洗滌頻率、洗滌時(shí)間、延時(shí)停止進(jìn)水時(shí)間。
B．進(jìn)入脫水參數(shù)畫(huà)面設(shè)置階段一至階段五的運(yùn)行頻率與運(yùn)行時(shí)間。

手動(dòng)控制

按進(jìn)水、洗滌、放水、低脫、中脫、高脫的順序?qū)υO(shè)備進(jìn)行獨(dú)立啟、停操作，操作過(guò)程中程序運(yùn)行不受設(shè)置的運(yùn)行的時(shí)間與轉(zhuǎn)鼓振動(dòng)頻率影響。

自動(dòng)控制

A.設(shè)置好各運(yùn)行參數(shù)后按下系統(tǒng)啟動(dòng)鍵，進(jìn)水電磁閥打開(kāi)轉(zhuǎn)鼓開(kāi)始進(jìn)水簡(jiǎn)易PLC程序運(yùn)行為無(wú)效。
B．轉(zhuǎn)鼓進(jìn)水至中水位時(shí)洗滌啟動(dòng)，設(shè)備按所選擇的洗滌模式（輕洗、標(biāo)準(zhǔn)洗、強(qiáng)洗）運(yùn)行，設(shè)定的洗滌時(shí)間到達(dá)時(shí)停止洗滌。
C．洗滌完成后開(kāi)啟放水電磁閥放水，簡(jiǎn)易PLC程序運(yùn)行設(shè)為有效，放水至低水位時(shí)簡(jiǎn)易PLC程序開(kāi)始按設(shè)定運(yùn)行速度曲線運(yùn)行。
D． 如在脫水時(shí)出現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)大時(shí)，接近開(kāi)關(guān)接通（X3為高電平）變頻器停止輸出，直至轉(zhuǎn)鼓停止后再?gòu)碾A段一開(kāi)始脫水。
E． 脫水環(huán)節(jié)完成后系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入第二次循環(huán)（第二、三次循環(huán)時(shí)進(jìn)水水位到高水位時(shí)再開(kāi)始洗滌）

6總結(jié)

利用可編程控制器、變頻器與人機(jī)界面等自動(dòng)化產(chǎn)品的有機(jī)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)洗滌設(shè)備的自動(dòng)控制，其主要控制思路是對(duì)洗滌設(shè)備的進(jìn)水/出水、洗滌模式、洗滌時(shí)間、脫水頻率的設(shè)定、可編程控制器通訊功能的應(yīng)用、變頻器簡(jiǎn)易PLC功能的應(yīng)用進(jìn)行有機(jī)的組合與設(shè)計(jì)。此方案應(yīng)用艾默生可編程控制器、艾默生EV1000變頻器、深圳人機(jī)觸摸屏組成自動(dòng)控制系統(tǒng)，結(jié)合艾默生可編程控制器、變頻器與人機(jī)界面的控制優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了可編程控制器與變頻器的通訊功能；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(wèn)題；有效的提高設(shè)備生產(chǎn)效率與設(shè)備性能。經(jīng)調(diào)試與運(yùn)行測(cè)試后能達(dá)到客戶的設(shè)計(jì)要求并已投入生產(chǎn)。