艾默生可編程控制器與變頻器在工業洗衣機上的應用.
摘要： 本文介紹了由艾默生網絡的限公司的可編程控制器、變頻器在工業洗衣機控制系統中的應用。該系統利用艾默生可編程控制器與變頻器強大通訊，結合人機界面組成一控制系統，滿足了對工業洗衣機運行的智能控制。
1概述
湖南某洗滌設備有限公司（原醫療器械廠）是專業從事工業洗滌設備生產與研發的企業。為醫院、化工、石化、酒店賓館及各生產企業提供各種規格的自動洗滌設備。旗下產品有半/全自動離心式洗衣機、半全自動臥式滾筒洗衣機、全自動物料結晶機等三十余種洗滌產品。產品在全國各醫院、酒店賓館及大型企業應用廣泛。近年來在家用全自動洗衣機大力推廣的影響下，大型工業洗滌設備也從原來的繼電器控制方式時期逐步進入全自動控制時代。
2工藝流程
整個洗滌過程分為進水、洗滌、放水、脫水四個部分，系統從進水環節開始到脫水環節結束共循環三次。
設備運行示意圖：（見附圖）
A．系統運行循環三次：第一次循環轉鼓進水至中水位時開始洗滌；第二、三次轉鼓進水至高水位時開始洗滌。
B．洗滌方式分輕洗、標準洗、強洗（按正轉、停止、反轉、停止四步動作循環至洗滌時間到達）
C．在20-80HZ頻率脫水環節時如轉鼓出現運行振動較大，則變頻器停止輸出至轉鼓停止后再從20HZ重新脫水。
3控制要求及功能
A．洗滌設備應具備延時停止進水功能（即洗滌水進至中水位或高水位時開始洗滌但不關閉進水閥，直至延時時間到再停止進水）
B．系統具備停止與急停功能（即系統在運行時按下停止鍵則終止所有運行，再啟動時又從第一環節開始。按下急停鍵時則系統暫停運行，急停復位時系統再從急處繼續運行）
C．洗滌設備的啟動、停止、急停操作、參數設定均由人機界面完成。
D．系統使用變頻器簡易PLC功能來完成洗衣機脫水環節的多段速度曲線（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．脫水過程中如機械振動大于設計要求的振動時，系統應立即停止變頻器輸出直至轉鼓停止后再重新從第一階段開始脫水（由振動開關提供信號）。
G．變頻器中的簡易PLC一至五階段運行頻率與運行時間由可編程控制器通過通訊方式設定。
4系統控制原理
該系統由可編程控制器、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邏輯控制、各運行相關參數傳送與讀寫、設備運行狀態顯示功能。變頻器與可編程控制器利用自由口通訊協議通訊完成設備的啟/停、簡易PLC程序的執行及其它相關運行參數的傳送。PLC與觸摸屏通訊實現人機對話，完成相關參數設置、啟停操作與狀態顯示。
5方案的實現
觸摸屏：
通過對廠家參數畫面進行相關參數設置，將設備的洗滌時間、洗滌頻率、手動脫水頻率、自動脫水簡易PLC的運行頻率及運行時間固化到可編程控制器中，再將運行頻率與運行時間等參數通過自由口通訊協議方式傳送到變頻器中。操作畫面上設置諸如設備的啟/停、運行時間及運行狀態顯示。
楞編程控制器：
可編程控制器中編寫主機帶頻率正轉、主機帶頻率反轉子程序供洗滌環節調用，編寫階段一至價段五運行頻率設定、階段一至階段五運行時間設定子程序供廠家修改變頻器簡易PLC程序中的參數。
變頻器:
1)頻率給定通道與命令給定通道均選擇串口給定; 主機各運行頻率與運行指令由PLC通過通訊的方式發給變頻器。
2)將上限頻率與運行頻率設為130HZ。
3)加速時間1、減速時間1（洗滌環節的加/減速速率2HZ/秒）設為65秒，加速時間2、減速時間2（脫水環節的加速速率0.5HZ/秒，減速速率1.5HZ/秒）分別設為260秒和80秒。
4)V/F曲線電壓值V1設為35%，頻率值設定為20HZ否則電機會因起動轉矩過低而無法啟動;
5)X1、X2端子設定為選擇加/減速時間2功能，系統運行在脫水環節時（X2為高電平）加減/速時間2有效，變頻器按加減時間2進行加/減速。
6)X3端子設定為外部停機命令功能，當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設定為簡易PLC程序失效功能；系統運行在進水與洗滌環節時（X4為高電平）簡易PLC程序不能運行。
8)X5設定為簡易PLC程序暫停功能；系統運行在脫水環節時如按下急停鍵（X5為高電平）簡易PLC程序將暫停運行。急停復位后再從暫停處繼續運行。
系統控制：
參數設置
A.進入廠家參數畫面設置洗滌頻率、洗滌時間、延時停止進水時間。
B．進入脫水參數畫面設置階段一至階段五的運行頻率與運行時間。
手動控制 按進水、洗滌、放水、低脫、中脫、高脫的順序對設備進行獨立啟、停操作，操作過程中程序運行不受設置的運行的時間與轉鼓振動頻率影響。
自動控制
A.設置好各運行參數后按下系統啟動鍵，進水電磁閥打開轉鼓開始進水簡易PLC程序運行為無效。
B．轉鼓進水至中水位時洗滌啟動，設備按所選擇的洗滌模式（輕洗、標準洗、強洗）運行，設定的洗滌時間到達時停止洗滌。
C．洗滌完成后開啟放水電磁閥放水，簡易PLC程序運行設為有效，放水至低水位時簡易PLC程序開始按設定運行速度曲線運行。
D．如在脫水時出現機械振動大時，接近開關接通（X3為高電平）變頻器停止輸出，直至轉鼓停止后再從階段一開始脫水。
E．脫水環節完成后系統自動進入第二次循環（第二、三次循環時進水水位到高水位時再開始洗滌）
6總結
利用可編程控制器、變頻器與人機界面等自動化產品的有機結合來實現對工業洗滌設備的自動控制，其主要控制思路是對洗滌設備的進水/出水、洗滌模式、洗滌時間、脫水頻率的設定、可編程控制器通訊功能的應用、變頻器簡易PLC功能的應用進行有機的組合與設計。此方案應用艾默生可編程控制器、艾默生EV1000變頻器、深圳人機觸摸屏組成自動控制系統，結合艾默生可編程控制器、變頻器與人機界面的控制優點，實現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界面的實時數據交換功能。從根本上解決設備控制線路繁鎖、故障點多、操作復雜等一系列問題；有效的提高設備生產效率與設備性能。經調試與運行測試后能達到客戶的設計要求并已投入生產。
1概述
湖南某洗滌設備有限公司（原醫療器械廠）是專業從事工業洗滌設備生產與研發的企業。為醫院、化工、石化、酒店賓館及各生產企業提供各種規格的自動洗滌設備。旗下產品有半/全自動離心式洗衣機、半全自動臥式滾筒洗衣機、全自動物料結晶機等三十余種洗滌產品。產品在全國各醫院、酒店賓館及大型企業應用廣泛。近年來在家用全自動洗衣機大力推廣的影響下，大型工業洗滌設備也從原來的繼電器控制方式時期逐步進入全自動控制時代。
2工藝流程
整個洗滌過程分為進水、洗滌、放水、脫水四個部分，系統從進水環節開始到脫水環節結束共循環三次。
設備運行示意圖：（見附圖）
A．系統運行循環三次：第一次循環轉鼓進水至中水位時開始洗滌；第二、三次轉鼓進水至高水位時開始洗滌。
B．洗滌方式分輕洗、標準洗、強洗（按正轉、停止、反轉、停止四步動作循環至洗滌時間到達）
C．在20-80HZ頻率脫水環節時如轉鼓出現運行振動較大，則變頻器停止輸出至轉鼓停止后再從20HZ重新脫水。
3控制要求及功能
A．洗滌設備應具備延時停止進水功能（即洗滌水進至中水位或高水位時開始洗滌但不關閉進水閥，直至延時時間到再停止進水）
B．系統具備停止與急停功能（即系統在運行時按下停止鍵則終止所有運行，再啟動時又從第一環節開始。按下急停鍵時則系統暫停運行，急停復位時系統再從急處繼續運行）
C．洗滌設備的啟動、停止、急停操作、參數設定均由人機界面完成。
D．系統使用變頻器簡易PLC功能來完成洗衣機脫水環節的多段速度曲線（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．脫水過程中如機械振動大于設計要求的振動時，系統應立即停止變頻器輸出直至轉鼓停止后再重新從第一階段開始脫水（由振動開關提供信號）。
G．變頻器中的簡易PLC一至五階段運行頻率與運行時間由可編程控制器通過通訊方式設定。
4系統控制原理
該系統由可編程控制器、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邏輯控制、各運行相關參數傳送與讀寫、設備運行狀態顯示功能。變頻器與可編程控制器利用自由口通訊協議通訊完成設備的啟/停、簡易PLC程序的執行及其它相關運行參數的傳送。PLC與觸摸屏通訊實現人機對話，完成相關參數設置、啟停操作與狀態顯示。
5方案的實現
觸摸屏：
通過對廠家參數畫面進行相關參數設置，將設備的洗滌時間、洗滌頻率、手動脫水頻率、自動脫水簡易PLC的運行頻率及運行時間固化到可編程控制器中，再將運行頻率與運行時間等參數通過自由口通訊協議方式傳送到變頻器中。操作畫面上設置諸如設備的啟/停、運行時間及運行狀態顯示。
楞編程控制器：
可編程控制器中編寫主機帶頻率正轉、主機帶頻率反轉子程序供洗滌環節調用，編寫階段一至價段五運行頻率設定、階段一至階段五運行時間設定子程序供廠家修改變頻器簡易PLC程序中的參數。
變頻器:
1)頻率給定通道與命令給定通道均選擇串口給定; 主機各運行頻率與運行指令由PLC通過通訊的方式發給變頻器。
2)將上限頻率與運行頻率設為130HZ。
3)加速時間1、減速時間1（洗滌環節的加/減速速率2HZ/秒）設為65秒，加速時間2、減速時間2（脫水環節的加速速率0.5HZ/秒，減速速率1.5HZ/秒）分別設為260秒和80秒。
4)V/F曲線電壓值V1設為35%，頻率值設定為20HZ否則電機會因起動轉矩過低而無法啟動;
5)X1、X2端子設定為選擇加/減速時間2功能，系統運行在脫水環節時（X2為高電平）加減/速時間2有效，變頻器按加減時間2進行加/減速。
6)X3端子設定為外部停機命令功能，當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設定為簡易PLC程序失效功能；系統運行在進水與洗滌環節時（X4為高電平）簡易PLC程序不能運行。
8)X5設定為簡易PLC程序暫停功能；系統運行在脫水環節時如按下急停鍵（X5為高電平）簡易PLC程序將暫停運行。急停復位后再從暫停處繼續運行。
系統控制：
參數設置
A.進入廠家參數畫面設置洗滌頻率、洗滌時間、延時停止進水時間。
B．進入脫水參數畫面設置階段一至階段五的運行頻率與運行時間。
手動控制 按進水、洗滌、放水、低脫、中脫、高脫的順序對設備進行獨立啟、停操作，操作過程中程序運行不受設置的運行的時間與轉鼓振動頻率影響。
自動控制
A.設置好各運行參數后按下系統啟動鍵，進水電磁閥打開轉鼓開始進水簡易PLC程序運行為無效。
B．轉鼓進水至中水位時洗滌啟動，設備按所選擇的洗滌模式（輕洗、標準洗、強洗）運行，設定的洗滌時間到達時停止洗滌。
C．洗滌完成后開啟放水電磁閥放水，簡易PLC程序運行設為有效，放水至低水位時簡易PLC程序開始按設定運行速度曲線運行。
D．如在脫水時出現機械振動大時，接近開關接通（X3為高電平）變頻器停止輸出，直至轉鼓停止后再從階段一開始脫水。
E．脫水環節完成后系統自動進入第二次循環（第二、三次循環時進水水位到高水位時再開始洗滌）
6總結
利用可編程控制器、變頻器與人機界面等自動化產品的有機結合來實現對工業洗滌設備的自動控制，其主要控制思路是對洗滌設備的進水/出水、洗滌模式、洗滌時間、脫水頻率的設定、可編程控制器通訊功能的應用、變頻器簡易PLC功能的應用進行有機的組合與設計。此方案應用艾默生可編程控制器、艾默生EV1000變頻器、深圳人機觸摸屏組成自動控制系統，結合艾默生可編程控制器、變頻器與人機界面的控制優點，實現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界面的實時數據交換功能。從根本上解決設備控制線路繁鎖、故障點多、操作復雜等一系列問題；有效的提高設備生產效率與設備性能。經調試與運行測試后能達到客戶的設計要求并已投入生產。
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