PLC和變頻器在工業洗衣機控制系統中的應用

呂珊珊

（永城職業學院，河南 永城　476600）

PLC和變頻器在工業洗衣機控制系統中的應用

呂珊珊

（永城職業學院，河南 永城476600）

工業洗衣機是指用于賓館、飯店、洗衣店或工廠進行大批量衣物清洗用的洗衣機，由于負載很大，為了獲得大的啟動轉矩，要采用大電阻電動機，減速時還另需制動裝置。隨著變頻調速控制電動機已滲入到各種電力傳動系統中，本設計所使用的變頻器為愛默生變頻器。

PLC；洗衣機；變頻器；速度調節

1　工業洗衣機的工作原理

工業洗衣機是指用于賓館、飯店、洗衣店或工廠進行大批量衣物清洗用的洗衣機，具有洗滌容量大、效果好、成本低、效率高、污染輕等特點。其洗滌工藝一般由洗滌、漂洗、均布排水和脫水等部分組成。整個洗滌控制的關鍵在于低速洗滌時有很平滑的力矩以及脫水時有很高的旋轉速度。工業洗衣機的傳動系統相當復雜，在洗滌和脫水時電動機轉速相差很大，一般為多臺鼠籠式電動機采用離合器切換運轉或者使用變極電動機加上離合器、皮帶輪及正反轉開關等機械裝置實現速度調節。而且由于負載很大，為了獲得大的啟動轉矩，要采用大電阻電動機，減速時還另需制動裝置。目前變頻調速控制電動機已滲入到各種電力傳動系統中。系統處于初始狀態時，按啟動按鈕，開始進水。到達高水位時（液位傳感器檢測），停止進水并開始正轉洗滌。正轉洗滌10s后暫停，暫停2s后開始反轉洗滌。反轉洗滌10s后暫停，暫停2s后，若正反轉洗滌次數未滿3次，則返回正轉洗滌；若正反轉洗滌次數滿3次，則開始排水。水位下降到低水位時，開始脫水并繼續排水。脫水10s后，即完成一次從進水到脫水的工作循環過程。若未滿3次大循環，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環；若完成了3次大循環，則洗滌過程結束，并進行報警，報警5s后結束全部過程，自動停機。按下停止按鈕，洗衣機停止運行。正轉洗滌與反轉洗滌變頻器輸出頻率為30Hz，脫水時變頻器輸出頻率為50Hz。

2　愛默生變頻器的啟動制動功能碼

愛默生EV1000變頻器的啟動方式有兩種。電動機開始啟動時，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頻率。有些負載在靜止狀態下的靜摩擦力較大，難以從0Hz啟動，設定啟動頻率后，可以在啟動瞬間有一點沖力，使拖動系統啟動比較容易。設定了啟動頻率，電動機的啟動電源也會增大。設定啟動頻率的原則時：在啟動電流不超過允許值的前提下，拖動系統能夠順利啟動。

在減速工程中，當頻率降至很低時，電動機的制動轉矩也隨之減小。對于慣性較大的拖動系統，由于制動轉矩不足，常在低速時出現停不住的爬行現象。針對這種情況，當頻率降到一定程度時，向電動機繞組中通入直流電，以使電動機迅速停止，這種方法成為直流制動。停機直流制動電流的設定是相對于變頻器的額定電流的百分比，是指輸出最大電流一相。停機制動時間是0.05s時，無直流制動過程。

3　控制電路設計

（1）確定輸入/輸出點。根據控制要求分析，需要1個啟動按鈕、1個停止按鈕和2個水位檢測開關。由此確定，PLC輸入系統的輸入設備有2個按鈕、2個限位開關（代替水位檢測），因此，PLC需要4個輸入點。工業洗衣機的進水、排水、脫水電磁閥和報警蜂鳴器需要PLC的4個輸出點進行控制，變頻器的FWD、X001端子需要PLC的2個輸出點進行控制。由此確定，PLC需要6個輸出點與其連接。

（2）PLC的選擇。PLC的選擇主要根據輸入/輸出點數以及輸入/輸出形式來選擇。本系統共需要4個輸入點和6個輸出點，為考慮系統將來的擴展裕量（20%的裕量），應選擇輸入點為8個，輸出點為8個的小型PLC以滿足本項目的控制要求。

（3）系統控制電路。PLC和變頻器控制系統電路如圖1所示，工業洗衣機的主電路由愛默生EV1000變頻器驅動三相異步電動機組成，三相異步電動機可帶動工業洗衣機實現正轉與反轉動作。控制電路由PLC、按鈕和電磁閥等組成，PLC輸出點Y000、Y001分別控制變頻器控制端子FWD、X001，通過變頻器內置PLC功能，可實現工業洗衣機的正轉洗滌、暫停、反轉洗滌和停止動作。為了避免直流24V電壓接到變頻器FWD、X001和COM端子上，進水、排水、脫水電磁閥和報警蜂鳴器由Y004、Y005、Y006和Y007驅動。

圖1　工業洗衣機系統控制電路

4　PLC控制程序設計

將洗衣機正轉洗滌10s后暫停，暫停2s后開始反轉洗滌。反轉洗滌10s后暫停，暫停2s后，若正反轉洗滌次數未滿3次，則返回正轉洗滌；若正反轉洗滌次數滿3次，則開始排水。這部分功能利用變頻器內置PLC功能來實現，由于1次循環需要24s，3次則需要72s，所以T0定時器設定K720.當工業洗衣機進行脫水時，關斷變頻器內置PLC功能。

［1］朱志偉，劉紅兵.傳感器原理與檢測技術［M］.南京：南京大學出版社，2012.

［2］李智明.電氣控制與PLC及變頻器技術應用［M］.北京：清華大學出版社，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：電氣自動化。