基于三菱PLC的工業洗衣機控制

丁怡

摘要：本次設計采用三菱FX3U-48MR的PLC和FR-D740的變頻器來完成，由于系統的硬件由企業的工程師負責設計完成，根據其提供的硬件表單，進行了工業洗衣機的軟件設計，并通過三菱PLC和變頻器完成了程序的模擬調試，對其可行性進行了驗證。

關鍵詞：三菱PLC；變頻器；工業洗衣機

中圖分類號：TN77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0023-02

我市某生產企業，為了提高生產效率，決定對其企業的工業洗衣機進行自動化改造，因我系與該企業是校企合作伙伴，于是企業委托我系幫助他們設計該控制系統，整個系統的硬件設施由該企業工程師負責設計完成，而剩下的電氣控制線路部分的設計則由我系來完成。恰逢學院第四屆技能節，我系決定以此任務作為此次技能節PLC項目的題目，擇優勝者參與此項目的后續設計。

1 工業洗衣機的技術要求

（1）工業洗衣機采用PLC控制。

（2）洗衣機的洗滌、脫水電機由變頻器驅動。

（3）變頻器的加速時間為2S，減速時間為1S。

（4）洗滌開始前，需確保洗衣機門開關處于閉合狀態，如未閉合則需報警提示。

（5）按下起動按鈕進水閥打開，水位到達高水位時停止進水，并開始洗滌正轉。洗滌正轉5S（30HZ），暫停3S；洗滌反轉5S（20HZ）后，暫停3S為一次小循環，若小循環不足3次，則返回洗滌正轉；若小循環達3次，則開始排水。水位下降到低水位時開始脫水（45HZ）并繼續排水，脫水10S即完成一次大循環。若完成3次大循環，則進行洗完報警。報警10S結束全部過程，自動停機。

（6）洗衣過程中，按下預停按鈕，洗衣機完成本次大循環后停止；如按下停止按鈕，洗衣機則立即停止。

2 程序設計

根據控制要求，此次項目設計采用三菱FX3U-48MR的PLC和FR-D740的變頻器來完成。系統的硬件設施部分由企業完成設計，由于采用了變頻器來控制電機的運轉，在PLC輸入輸出端口的分配上就使用變頻器的端口來取代傳統的交流接觸器的線圈，只需再進行變頻器相關參數的設置即可。

PLC輸入輸出端口的分配使用情況如表1所示。

根據工業洗衣機的技術要求，整個洗衣過程可用工藝流程圖來表示。其中洗滌開始前，需確保洗衣機門開關處于閉合狀態，如未閉合則需報警提示的要求，可采用選擇性分支來完成。當按下啟動按鈕且門未閉合出現報警時，可按下停止按鈕取消報警，將門閉合后再次按下啟動按鈕使洗衣機進入洗滌狀態。主要的技術要求如流程圖所圖1所示。

按照流程圖（圖1）所示，工業洗衣機的控制程序可采用步進指令來完成。在程序中需使用6個定時器來分別完成正轉洗滌計時，正轉暫停計時，反轉洗滌計時，反轉暫停計時，脫水計時和報警計時；正反洗滌計數與大循環計數則由2個計數器來完成；狀態繼電器除了初始狀態的S0之外，還有進水閥打開的狀態S10，正轉洗滌的狀態S11，正轉暫停的狀態S12，反轉洗滌的狀態S13，反轉暫停的狀態S14，洗滌完成后排水閥打開的狀態S15，正轉脫水的狀態S16，洗完報警的狀態S17以及門未關報警的狀態S30。正反轉洗滌的頻率和正轉脫水的頻率通過變頻器的相關參數設定即可實現，如表2所示。

在設置參數時需要注意Pr.4、Pr.5和Pr.6三個參數，它們的設定值與PLC輸出端口的分配有直接關系，當變頻器RH端口得電時，窗口顯示的是Pr.4所設置的參數；RM端口得電時，窗口顯示的是Pr.5所設置的參數；RL端口得電時，窗口顯示的是Pr.6所設置的參數。這三個參數設定后，在編寫程序時就需注意對應，根據控制要求，洗滌正轉30HZ就需要Y20和Y23得電，洗滌反轉20HZ就需要Y21和Y22得電，脫水正轉45HZ就需要Y20和Y24得電，唯有如此才能按照要求實現變頻器對洗滌、脫水電機的控制。

而技術要求中提到的預停，則在步進程序之外配合普通的指令即可實現。通過預停按鈕X2控制內部繼電器M20，在正轉脫水狀態S16的狀態轉移條件中配合使用M20的常開觸點回到初始狀態S0即可實現預停功能。急停功能只需在初始狀態的啟動條件中加上急停按鈕X1即可。如圖2所示。

技術要求中其余的功能編寫成步進程序相對簡單，值得注意的是正反洗滌計數器C0的復位和排水電磁閥Y1的控制。正反洗滌計數器C0的復位指令除了在初始狀態S0中使用之外，在洗滌完成后排水閥打開的狀態S15的任務中也需要使用，只有如此才能保證C0再次計數，完成大循環3次的要求。排水電磁閥Y1在排水和脫水時都需要得電動作，而排水和脫水是兩個狀態任務，Y1要在兩個狀態任務中都得電，在步進程序中只能使用置位指令來完成。又由于有洗滌需完成3次大循環的要求，因此排水電磁閥Y1的復位指令除了在洗完報警的狀態S17的任務中使用之外，還需要在進水閥打開的狀態S10的任務中使用。

3 結語

在步進程序中注意這幾部分的指令編寫，既能順利完成指令的模擬調試。當然在日常生活中使用的全自動洗衣機在往內桶注水時探測到的值往往也不是一個固定值，這個值會隨著水的沖擊產生波動，如考慮這種波動則會出現電機無法正常運作的現象。因此在模擬調試時，即認為當液位一到達所需求的高度時便停止探測，而此時傳回的數據量相對來說是比較穩定的，電機也沒有再出現停轉的情況。

參考文獻

[1]楊杰忠.可編程序控制器及其應用[M].中國勞動社會保障出版社，2015.

[2]李志斌.PLC和變頻器在工業洗衣機控制系統中的應用[J].電機與控制應用，2008，（06）：44-46.

[3]方愛平.PLC與變頻器技能實訓[M].高等教育出版社，2011.