艾默生可編程控制器與變頻器在產(chǎn)業(yè)洗衣機(jī)上的應(yīng)用
長沙捷菱自動化系統(tǒng)有限公司 劉知會
摘要： 本文先容了由艾默生網(wǎng)絡(luò)的限公司的可編程控制器、變頻器在產(chǎn)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)，滿足了對產(chǎn)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 產(chǎn)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)從事產(chǎn)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)格的自動洗滌設(shè)備。旗下產(chǎn)品有半/全自動離心式洗衣機(jī)、半全自動臥式滾筒洗衣機(jī)、全自動物料結(jié)晶機(jī)等三十余種洗滌產(chǎn)品。產(chǎn)品在全國各醫(yī)院、酒店賓館及大型企業(yè)應(yīng)用廣泛。近年來在家用全自動洗衣機(jī)大力推廣的影響下，大型產(chǎn)業(yè)洗滌設(shè)備也從原來的繼電器控制方式時期逐步進(jìn)進(jìn)全自動控制時代。
2 工藝流程
整個洗滌過程分為進(jìn)水、洗滌、放水、脫水四個部分，系統(tǒng)從進(jìn)水環(huán)節(jié)開始到脫水環(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)水至中水位時開始洗滌；第二、三次轉(zhuǎn)鼓進(jìn)水至高水位時開始洗滌。
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)、停止四步動作循環(huán)至洗滌時間到達(dá)）
C． 在20-80HZ頻率脫水環(huán)節(jié)時如轉(zhuǎn)鼓出現(xiàn)運(yùn)行振動較大，則變頻器停止輸出至轉(zhuǎn)鼓停止后再從20HZ重新脫水。
3 控制要求及功能
A． 洗滌設(shè)備應(yīng)具備延時停止進(jìn)水功能（即洗滌水進(jìn)至中水位或高水位時開始洗滌但不封閉進(jìn)水閥，直至延時時間到再停止進(jìn)水）
B． 系統(tǒng)具備停止與急停功能（即系統(tǒng)在運(yùn)行時按下停止鍵則終止所有運(yùn)行，再啟動時又從第一環(huán)節(jié)開始。按下急停鍵時則系統(tǒng)暫停運(yùn)行，急停復(fù)位時系統(tǒng)再從急處繼續(xù)運(yùn)行）
C． 洗滌設(shè)備的啟動、停止、急停操縱、參數(shù)設(shè)定均由人機(jī)界面完成。
D． 系統(tǒng)使用變頻器簡易PLC功能來完成洗衣機(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． 脫水過程中如機(jī)械振動大于設(shè)計要求的振動時，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始脫水（由振動開關(guān)提供信號）。
G． 變頻器中的簡易PLC一至五階段運(yùn)行頻率與運(yùn)行時間由可編程控制器通過通訊方式設(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系統(tǒng)邏輯控制、各運(yùn)行相關(guān)參數(shù)傳送與讀寫、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)對話，完成相關(guān)參數(shù)設(shè)置、啟停操縱與狀態(tài)顯示。
5 方案的實(shí)現(xiàn)
觸摸屏：
通過對廠家參數(shù)畫面進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，將設(shè)備的洗滌時間、洗滌頻率、手動脫水頻率、自動脫水簡易PLC的運(yùn)行頻率及運(yùn)行時間固化到可編程控制器中，再將運(yùn)行頻率與運(yùn)行時間等參數(shù)通過自由口通訊協(xié)議方式傳送到變頻器中。操縱畫面上設(shè)置諸如設(shè)備的啟/停、運(yùn)行時間及運(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，編寫階段一至價段五運(yùn)行頻率設(shè)定、階段一至階段五運(yùn)行時間設(shè)定子程序供廠家修改變頻器簡易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) 加速時間1、減速時間1（洗滌環(huán)節(jié)的加/減速速率2HZ/秒）設(shè)為65秒，加速時間2、減速時間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)會因起動轉(zhuǎn)矩過低而無法啟動;
5) X1、X2端子設(shè)定為選擇加/減速時間2功能，系統(tǒng)運(yùn)行在脫水環(huán)節(jié)時（X2為高電平）加減/速時間2有效，變頻器按加減時間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過大時（X3為高電平）變變頻器停止輸出。
7) X4設(shè)定為簡易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（X4為高電平）簡易PLC程序不能運(yùn)行。
8) X5設(shè)定為簡易PLC程序暫停功能；系統(tǒng)運(yùn)行在脫水環(huán)節(jié)時如按下急停鍵（X5為高電平）簡易PLC程序?qū)和＿\(yùn)行。急停復(fù)位后再從暫停處繼續(xù)運(yùn)行。
系統(tǒng)控制：
參數(shù)設(shè)置
A.進(jìn)進(jìn)廠家參數(shù)畫面設(shè)置洗滌頻率、洗滌時間、延時停止進(jìn)水時間。
B．進(jìn)進(jìn)脫水參數(shù)畫面設(shè)置階段一至階段五的運(yùn)行頻率與運(yùn)行時間。
手動控制
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、停操縱，操縱過程中程序運(yùn)行不受設(shè)置的運(yùn)行的時間與轉(zhuǎn)鼓振動頻率影響。
自動控制
A.設(shè)置好各運(yùn)行參數(shù)后按下系統(tǒng)啟動鍵，進(jìn)水電磁閥打開轉(zhuǎn)鼓開始進(jìn)水簡易PLC程序運(yùn)行為無效。
B．轉(zhuǎn)鼓進(jìn)水至中水位時洗滌啟動，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)定的洗滌時間到達(dá)時停止洗滌。
C．洗滌完成后開啟放水電磁閥放水，簡易PLC程序運(yùn)行設(shè)為有效，放水至低水位時簡易PLC程序開始按設(shè)定運(yùn)行速度曲線運(yùn)行。
D． 如在脫水時出現(xiàn)機(jī)械振動大時，接近開關(guān)接通（X3為高電平）變頻器停止輸出，直至轉(zhuǎn)鼓停止后再從階段一開始脫水。
E． 脫水環(huán)節(jié)完成后系統(tǒng)自動進(jìn)進(jìn)第二次循環(huán)（第二、三次循環(huán)時進(jìn)水水位到高水位時再開始洗滌）
6總結(jié)
利用可編程控制器、變頻器與人機(jī)界面等自動化產(chǎn)品的有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)業(yè)洗滌設(shè)備的自動控制，其主要控制思路是對洗滌設(shè)備的進(jìn)水/出水、洗滌模式、洗滌時間、脫水頻率的設(shè)定、可編程控制器通訊功能的應(yīng)用、變頻器簡易PLC功能的應(yīng)用進(jìn)行有機(jī)的組合與設(shè)計。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、操縱復(fù)雜等一系列題目；有效的進(jìn)步設(shè)備生產(chǎn)效率與設(shè)備性能。經(jīng)調(diào)試與運(yùn)行測試后能達(dá)到客戶的設(shè)計要求并已投進(jìn)生產(chǎn)。
摘要： 本文先容了由艾默生網(wǎng)絡(luò)的限公司的可編程控制器、變頻器在產(chǎn)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)，滿足了對產(chǎn)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 產(chǎn)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)從事產(chǎn)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)格的自動洗滌設(shè)備。旗下產(chǎn)品有半/全自動離心式洗衣機(jī)、半全自動臥式滾筒洗衣機(jī)、全自動物料結(jié)晶機(jī)等三十余種洗滌產(chǎn)品。產(chǎn)品在全國各醫(yī)院、酒店賓館及大型企業(yè)應(yīng)用廣泛。近年來在家用全自動洗衣機(jī)大力推廣的影響下，大型產(chǎn)業(yè)洗滌設(shè)備也從原來的繼電器控制方式時期逐步進(jìn)進(jìn)全自動控制時代。
2 工藝流程
整個洗滌過程分為進(jìn)水、洗滌、放水、脫水四個部分，系統(tǒng)從進(jìn)水環(huán)節(jié)開始到脫水環(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)水至中水位時開始洗滌；第二、三次轉(zhuǎn)鼓進(jìn)水至高水位時開始洗滌。
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)、停止四步動作循環(huán)至洗滌時間到達(dá)）
C． 在20-80HZ頻率脫水環(huán)節(jié)時如轉(zhuǎn)鼓出現(xiàn)運(yùn)行振動較大，則變頻器停止輸出至轉(zhuǎn)鼓停止后再從20HZ重新脫水。
3 控制要求及功能
A． 洗滌設(shè)備應(yīng)具備延時停止進(jìn)水功能（即洗滌水進(jìn)至中水位或高水位時開始洗滌但不封閉進(jìn)水閥，直至延時時間到再停止進(jìn)水）
B． 系統(tǒng)具備停止與急停功能（即系統(tǒng)在運(yùn)行時按下停止鍵則終止所有運(yùn)行，再啟動時又從第一環(huán)節(jié)開始。按下急停鍵時則系統(tǒng)暫停運(yùn)行，急停復(fù)位時系統(tǒng)再從急處繼續(xù)運(yùn)行）
C． 洗滌設(shè)備的啟動、停止、急停操縱、參數(shù)設(shè)定均由人機(jī)界面完成。
D． 系統(tǒng)使用變頻器簡易PLC功能來完成洗衣機(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． 脫水過程中如機(jī)械振動大于設(shè)計要求的振動時，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始脫水（由振動開關(guān)提供信號）。
G． 變頻器中的簡易PLC一至五階段運(yùn)行頻率與運(yùn)行時間由可編程控制器通過通訊方式設(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系統(tǒng)邏輯控制、各運(yùn)行相關(guān)參數(shù)傳送與讀寫、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)對話，完成相關(guān)參數(shù)設(shè)置、啟停操縱與狀態(tài)顯示。
5 方案的實(shí)現(xiàn)
觸摸屏：
通過對廠家參數(shù)畫面進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，將設(shè)備的洗滌時間、洗滌頻率、手動脫水頻率、自動脫水簡易PLC的運(yùn)行頻率及運(yùn)行時間固化到可編程控制器中，再將運(yùn)行頻率與運(yùn)行時間等參數(shù)通過自由口通訊協(xié)議方式傳送到變頻器中。操縱畫面上設(shè)置諸如設(shè)備的啟/停、運(yùn)行時間及運(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，編寫階段一至價段五運(yùn)行頻率設(shè)定、階段一至階段五運(yùn)行時間設(shè)定子程序供廠家修改變頻器簡易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) 加速時間1、減速時間1（洗滌環(huán)節(jié)的加/減速速率2HZ/秒）設(shè)為65秒，加速時間2、減速時間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)會因起動轉(zhuǎn)矩過低而無法啟動;
5) X1、X2端子設(shè)定為選擇加/減速時間2功能，系統(tǒng)運(yùn)行在脫水環(huán)節(jié)時（X2為高電平）加減/速時間2有效，變頻器按加減時間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過大時（X3為高電平）變變頻器停止輸出。
7) X4設(shè)定為簡易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（X4為高電平）簡易PLC程序不能運(yùn)行。
8) X5設(shè)定為簡易PLC程序暫停功能；系統(tǒng)運(yùn)行在脫水環(huán)節(jié)時如按下急停鍵（X5為高電平）簡易PLC程序?qū)和＿\(yùn)行。急停復(fù)位后再從暫停處繼續(xù)運(yùn)行。
系統(tǒng)控制：
參數(shù)設(shè)置
A.進(jìn)進(jìn)廠家參數(shù)畫面設(shè)置洗滌頻率、洗滌時間、延時停止進(jìn)水時間。
B．進(jìn)進(jìn)脫水參數(shù)畫面設(shè)置階段一至階段五的運(yùn)行頻率與運(yùn)行時間。
手動控制
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、停操縱，操縱過程中程序運(yùn)行不受設(shè)置的運(yùn)行的時間與轉(zhuǎn)鼓振動頻率影響。
自動控制
A.設(shè)置好各運(yùn)行參數(shù)后按下系統(tǒng)啟動鍵，進(jìn)水電磁閥打開轉(zhuǎn)鼓開始進(jìn)水簡易PLC程序運(yùn)行為無效。
B．轉(zhuǎn)鼓進(jìn)水至中水位時洗滌啟動，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)定的洗滌時間到達(dá)時停止洗滌。
C．洗滌完成后開啟放水電磁閥放水，簡易PLC程序運(yùn)行設(shè)為有效，放水至低水位時簡易PLC程序開始按設(shè)定運(yùn)行速度曲線運(yùn)行。
D． 如在脫水時出現(xiàn)機(jī)械振動大時，接近開關(guān)接通（X3為高電平）變頻器停止輸出，直至轉(zhuǎn)鼓停止后再從階段一開始脫水。
E． 脫水環(huán)節(jié)完成后系統(tǒng)自動進(jìn)進(jìn)第二次循環(huán)（第二、三次循環(huán)時進(jìn)水水位到高水位時再開始洗滌）
6總結(jié)
利用可編程控制器、變頻器與人機(jī)界面等自動化產(chǎn)品的有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)業(yè)洗滌設(shè)備的自動控制，其主要控制思路是對洗滌設(shè)備的進(jìn)水/出水、洗滌模式、洗滌時間、脫水頻率的設(shè)定、可編程控制器通訊功能的應(yīng)用、變頻器簡易PLC功能的應(yīng)用進(jìn)行有機(jī)的組合與設(shè)計。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、操縱復(fù)雜等一系列題目；有效的進(jìn)步設(shè)備生產(chǎn)效率與設(shè)備性能。經(jīng)調(diào)試與運(yùn)行測試后能達(dá)到客戶的設(shè)計要求并已投進(jìn)生產(chǎn)。
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