艾默生plc與變頻器在工業(yè)洗衣機中的應用

1、概述

　　湖南某洗滌設備有限公司（原醫(yī)療器械廠）是專業(yè)從事工業(yè)洗滌設備生產與研發(fā)的企業(yè)。為醫(yī)院、化工、石化、酒店賓館及各生產企業(yè)提供各種規(guī)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(yī)院、酒店賓館及大型企業(yè)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(yè)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(tǒng)從進水環(huán)節(jié)開始到脫水環(huán)節(jié)結束共循環(huán)三次。

　　A．系統(tǒng)運行循環(huán)三次：第一次循環(huán)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(huán)至洗滌時間到達）

　　C．在20-80HZ頻率脫水環(huán)節(jié)時如轉鼓出現(xiàn)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(tǒng)具備停止與急停功能（即系統(tǒng)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(huán)節(jié)開始。按下急停鍵時則系統(tǒng)暫停運行，急停復位時系統(tǒng)再從急處繼續(xù)運行）

　　C． 洗滌設備的啟動、停止、急停操作、參數(shù)設定均由人機界面完成。

　　D． 系統(tǒng)使用變頻器簡易PLC功能來完成洗衣機脫水環(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． 脫水過程中如機械振動大于設計要求的振動時，系統(tǒng)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(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、各運行相關參數(shù)傳送與讀寫、設備運行狀態(tài)顯示功能。變頻器與可編程控制器利用自由口通訊協(xié)議通訊完成設備的啟/停、簡易PLC程序的執(zhí)行及其它相關運行參數(shù)的傳送。PLC與觸摸屏通訊實現(xiàn)人機對話，完成相關參數(shù)設置、啟停操作與狀態(tài)顯示。

5、方案的實現(xiàn)

　　觸摸屏：

　　通過對廠家參數(shù)畫面進行相關參數(shù)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(shù)通過自由口通訊協(xié)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(tài)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(huán)節(jié)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(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; 主機各運行頻率與運行指令由PLC通過通訊的方式發(fā)給變頻器。

　　2） 將上限頻率與運行頻率設為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(tǒng)運行在脫水環(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(tǒng)運行在進水與洗滌環(huán)節(jié)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(tǒng)運行在脫水環(huán)節(jié)時如按下急停鍵（X5為高電平）簡易PLC程序將暫停運行。急停復位后再從暫停處繼續(xù)運行。

　　系統(tǒng)控制：

　　參數(shù)設置

　　A.進入廠家參數(shù)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(shù)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(shù)后按下系統(tǒng)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(xiàn)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(huán)節(jié)完成后系統(tǒng)自動進入第二次循環(huán)（第二、三次循環(huán)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(xiàn)對工業(yè)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(tǒng)，結合艾默生可編程控制器、變頻器與人機界面的控制優(yōu)點，實現(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界面的實時數(shù)據(jù)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。