【電氣工程及其自動(dòng)化】基于plc的工業(yè)洗衣機(jī)控制器終稿

本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于PLC的工業(yè)洗衣機(jī)控制器二級(jí)學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化完成日期2014年5月10日A基礎(chǔ)理論B應(yīng)用研究C調(diào)查報(bào)告D其他目錄1緒論111工業(yè)洗衣機(jī)簡(jiǎn)介112工業(yè)洗衣機(jī)的發(fā)展113工業(yè)洗衣機(jī)類型214工業(yè)洗衣機(jī)的原理及其特點(diǎn)315設(shè)計(jì)意義416系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介417控制方案的確定52系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)821PLC選型8211輸入模塊的選擇8212輸出模塊的選擇8213I/O分配922電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)10221調(diào)速系統(tǒng)選擇10222電機(jī)選型11223變頻器選型13224PLC與變頻器的連接1423電磁閥選型1524水位開關(guān)選型1625其他硬件選擇163工業(yè)洗衣機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1731洗衣機(jī)控制要求1732系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能及PLC程序194系統(tǒng)組裝與調(diào)試2341硬件系統(tǒng)組裝與調(diào)試2342軟件調(diào)試255結(jié)論與展望2551結(jié)論2552展望25參考文獻(xiàn)26附錄27附錄A工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC梯形圖27附錄B工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序指令表31附錄C三菱FRF740變頻器端子接線圖33附錄D工業(yè)洗衣機(jī)電氣總接線圖34致謝基于PLC的工業(yè)洗衣機(jī)控制器設(shè)計(jì)摘要本文針對(duì)工業(yè)洗衣機(jī)，以三菱FX2N系列可編程控制器作為主控單元，利用變頻器來改變電機(jī)的運(yùn)行方向及轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)成工業(yè)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗滌，排水，脫水等功能。關(guān)鍵詞工業(yè)洗衣機(jī)；可編程控制器；變頻器THECONTROLSYSTEMOFINDUSTRIALWASHINGMACHINEBASEDONPLCCONTROLABSTRACTBASEDONTHEINDUSTRIALWASHINGMACHINE,THISPROJECTTREATEDTHEPROGRAMMABLELOGICCONTROLLERPLCOFMITSUBISHIFX2NSERIESASTHEMAINCONTROLUNIT,USEDTHEVARIABLEFREQUENCYDRIVEVFDTOCHANGETHEDIRECTIONANDSPEEDOFTHEMOTOR,SOASTOCONSTRUCTACONTROLSYSTEMOFINDUSTRIALWASHINGMACHINE,IMPLEMENTINGMULTIPLEFUNCTIONSOFAWASHINGMACHINEINTERMSOFWATERENTERING,WASHING,DRAINING,DEWATERINGANDOTHERSKEYWORDSINDUSTRIALWASHINGMACHINEPLCVFD1緒論11工業(yè)洗衣機(jī)簡(jiǎn)介工業(yè)洗衣機(jī)是指用于賓館、飯店、洗衣店或工廠進(jìn)行大批量衣物清洗用的洗衣機(jī),他與家用洗衣機(jī)相比具有洗滌容量大每次可洗干衣數(shù)十至數(shù)百公斤、洗滌效果好、成本低、效率高、污染小等特點(diǎn),工業(yè)洗衣機(jī)與一般家庭用全自動(dòng)洗衣機(jī)在功能上基本相同,家庭用洗衣機(jī)利用水流使衣物互相摩擦,從而去掉污垢而工業(yè)洗衣機(jī)則利用桶軸的橫向轉(zhuǎn)動(dòng),使衣物上下翻滾,把污垢擠壓出來,即所謂的敲打式洗滌。使用的洗滌劑也是堿性的,因而可以得到比家庭用洗衣機(jī)更好的洗滌效果12工業(yè)洗衣機(jī)的發(fā)展工業(yè)洗衣機(jī)也叫水洗機(jī)，是工業(yè)行業(yè)中不可缺少的一個(gè)產(chǎn)業(yè)，早在一百多年前就開始興起，經(jīng)過一百多年的發(fā)展，工業(yè)洗衣機(jī)經(jīng)過了幾次大的革命，最終發(fā)展成為現(xiàn)在的工業(yè)洗衣機(jī)，發(fā)展過程有以下幾個(gè)階段第一階段木制手搖工業(yè)洗衣機(jī)，早在1874年美國(guó)人比爾布萊克斯發(fā)明了木制手搖工業(yè)洗衣機(jī)，木制手搖工業(yè)洗衣機(jī)就是在一個(gè)木筒里裝上6片葉片，用手柄和齒輪傳動(dòng)，讓衣物在木桶里翻滾，達(dá)到洗滌效果，木制手搖工業(yè)洗衣機(jī)的問世讓工業(yè)洗衣機(jī)的發(fā)展有了啟發(fā)，為工業(yè)洗衣機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。第二階段蒸汽工業(yè)洗衣機(jī)的問世，在此的蒸汽工業(yè)洗衣機(jī)和現(xiàn)在的蒸汽工業(yè)洗衣機(jī)是不同的，1880你那的蒸汽工業(yè)洗衣機(jī)，是通過蒸汽取代人力手搖，是工業(yè)洗衣機(jī)的一大進(jìn)步，之后出現(xiàn)的水力工業(yè)洗衣機(jī)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)洗衣機(jī)也是一樣的道理。第三階段電動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)，1911年依然在美國(guó)研制出了世界上第一臺(tái)電動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)，電動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)的問世是一個(gè)新的里程碑，為工業(yè)洗滌行業(yè)的發(fā)展開創(chuàng)了新的歷史，同時(shí)標(biāo)志著人類電動(dòng)化的開始。第四階段攪拌式工業(yè)洗衣機(jī)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，依然是美國(guó)研制出新的洗衣方法，就是攪拌式工業(yè)洗衣機(jī)，此款洗衣機(jī)就是利用筒中心樹立一個(gè)立軸，在立軸的下面裝一個(gè)攪拌翼，用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸進(jìn)行周期性運(yùn)作，讓衣物和水不斷翻滾已達(dá)到洗滌效果。第五階段前置式滾動(dòng)洗衣機(jī)的問世讓電動(dòng)洗衣機(jī)躍上了一個(gè)新的臺(tái)階，1932年美國(guó)本德克斯航空公司研制出了前置式滾筒工業(yè)洗衣機(jī)此款工業(yè)洗衣機(jī)集洗滌、漂洗、脫水在一個(gè)滾筒里面完成，此款洗衣機(jī)的誕生在工業(yè)以及家用洗衣機(jī)中都起到了決定性的作用。第六階段噴流式工業(yè)洗衣機(jī)，英國(guó)研制并生成出的噴流式工業(yè)洗衣機(jī)，噴流式工業(yè)洗衣機(jī)是靠筒體的一側(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生強(qiáng)烈的水流使衣物和洗滌液在桶內(nèi)翻滾已達(dá)到洗滌效果。第七階段波輪式工業(yè)洗衣機(jī)，波輪式工業(yè)洗衣機(jī)是由日本在1955年根據(jù)英國(guó)的噴流式改進(jìn)的獨(dú)特的、一直使用至今的工業(yè)洗衣機(jī)，波輪式洗衣機(jī)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)，衣物隨水不斷上下翻滾，從而達(dá)到洗滌效果。第八階段半自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)的誕生，20世紀(jì)60年代由日本研制出半自動(dòng)洗衣機(jī)，半自動(dòng)洗衣機(jī)開始誕生讓洗衣機(jī)在家庭中的普及率提高。第九階段全自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)，在70年代后期，由電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)問世為洗滌行業(yè)開出了新的世界，經(jīng)過80年代的發(fā)展，到90年代，隨著科技的高速發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的革新，相繼對(duì)全自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)不斷更新，出現(xiàn)了現(xiàn)在的全自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)，新一代的環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。13工業(yè)洗衣機(jī)類型工業(yè)洗衣機(jī)按其用途可分為干洗機(jī)類、水洗機(jī)、烘干機(jī)、熨燙機(jī)、折疊機(jī)類、輔助機(jī)械類（熨燙平臺(tái)，去漬臺(tái)，小型蒸汽發(fā)生器，衣物運(yùn)送機(jī)械）。上述六大類工業(yè)洗滌設(shè)備適用于賓館、酒店、專業(yè)洗滌公司、部隊(duì)、醫(yī)院和洗店，通常星級(jí)賓館使用成套洗滌設(shè)備，包括干洗、水洗、烘干、熨燙、折疊各類設(shè)備，而醫(yī)院部隊(duì)則常用干洗機(jī)、洗脫機(jī)、烘干機(jī)和萬能夾機(jī)等，小型洗衣店視其業(yè)務(wù)選擇干洗機(jī)，水洗機(jī)及相應(yīng)的小型設(shè)備。按結(jié)構(gòu)形式按工業(yè)洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為單桶工業(yè)洗衣機(jī)、雙桶工業(yè)洗衣機(jī)和套桶工業(yè)洗衣機(jī)三種類型。單桶工業(yè)洗衣機(jī)。顧名思義，即在單桶內(nèi)實(shí)現(xiàn)洗滌和漂洗兩種功能，而且需要人工轉(zhuǎn)換。單桶工業(yè)洗衣機(jī)體積小、重量輕、價(jià)格便宜，但因其只是作為一種輔助洗衣的工具，目前已逐漸被淘汰。雙桶工業(yè)洗衣機(jī)。雙桶工業(yè)洗衣機(jī)是單桶水洗機(jī)與脫水機(jī)的組合，類似微電腦臥式工業(yè)水洗機(jī)。它的洗滌系統(tǒng)與脫水系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的，由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別取得波輪和脫水桶，洗滌或脫水時(shí)間也是由兩個(gè)定時(shí)器分別控制的。除了普通型外，這種水洗機(jī)還可制成洗、漂連續(xù)或漂、脫連續(xù)的半自動(dòng)型。套桶工業(yè)洗衣機(jī)。套桶工業(yè)洗衣機(jī)的桶體由同軸的內(nèi)、外兩個(gè)桶組成。典型的套桶水洗機(jī)是微電腦立式工業(yè)洗衣機(jī)，波輪式套桶水洗機(jī)的外桶固定，用來盛放洗衣液，側(cè)壁上開有許多小孔的內(nèi)桶用來盛放衣物。洗滌或漂洗時(shí)只有波輪轉(zhuǎn)而內(nèi)桶不動(dòng)在脫水時(shí)，內(nèi)桶與波輪同步高速運(yùn)轉(zhuǎn)。滾筒式水洗機(jī)也是套桶式結(jié)構(gòu)，只是它的軸是水平的。為了使洗衣過程完全自動(dòng)化，全自動(dòng)工業(yè)水洗機(jī)均采用滾桶式結(jié)構(gòu)。按洗滌方式不同，分為波輪式、滾筒式和攪拌式。波輪式工業(yè)洗衣機(jī)。其特點(diǎn)是洗衣桶的底部有一只波輪，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)，衣物依靠波輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷上下翻滾而達(dá)到洗凈目的。波輪式水洗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，洗凈率高，洗滌時(shí)間短，品種多樣。缺點(diǎn)是衣物磨損率大，纏繞率高，用水良多，洗凈的均勻性不夠。目前我國(guó)市場(chǎng)主要是這種波輪式水洗機(jī)。滾筒式工業(yè)洗衣機(jī)。其特點(diǎn)是有一個(gè)盛水的圓柱形外桶，桶中有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)桶。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶轉(zhuǎn)動(dòng)，是衣物上下翻滾、摔落，從而達(dá)到凈衣的目的。滾筒式工業(yè)洗衣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是衣物磨損低，不纏繞，洗滌用水量少，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，使用金屬材料多，成本較高，價(jià)格高于波輪式水洗機(jī)，洗滌時(shí)間較長(zhǎng)。攪拌式工業(yè)洗衣機(jī)。攪拌式洗衣機(jī)通俗來講，就是通過波輪循環(huán)攪拌衣物。一般攪拌式洗衣機(jī)由內(nèi)桶，外桶，攪拌波輪，電機(jī)還有電腦控制器等組成。攪拌式工業(yè)洗衣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是衣物潔凈力最強(qiáng)，效果最好，比較省洗衣粉，洗潔均勻，不磨損、省電，缺點(diǎn)是比波輪式，滾筒式的噪音大。14工業(yè)洗衣機(jī)的原理及其特點(diǎn)工業(yè)洗衣機(jī)利用電動(dòng)機(jī)的機(jī)械做功使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)，衣物在滾筒中不斷地被提升摔下，再提升再摔下，做重復(fù)運(yùn)動(dòng)，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗滌干凈。因?yàn)橐挛镌谙礈爝^程中不纏繞、洗滌均勻、磨損小，所以就連羊絨、羊毛、真絲衣物也能在機(jī)內(nèi)洗滌，做到真正的全面洗滌性能。工業(yè)洗衣機(jī)的外殼用的是冷板或者不銹鋼，內(nèi)膽為不銹鋼，工業(yè)洗衣機(jī)的容量在30300KG，電源是使用工業(yè)用電交流380V，三相電動(dòng)機(jī)做動(dòng)力。因此，工業(yè)洗衣機(jī)有耐腐蝕，洗滌量大，可以接受連續(xù)的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，抗疲勞程度高的特點(diǎn)。隨著工業(yè)自動(dòng)化的技術(shù)化的發(fā)展，全自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)采用PLC控制整個(gè)工作程序，其洗滌、漂洗和脫水3種功能之間均能自動(dòng)轉(zhuǎn)換，在程序控制器下，自動(dòng)完成進(jìn)水、預(yù)浸、預(yù)洗、洗滌、漂洗、排水、脫水和報(bào)警燈程序讓工業(yè)洗衣機(jī)有磨損小、省力、省時(shí)、使用方便等的優(yōu)點(diǎn)。15設(shè)計(jì)意義本文主要研究基于可編程控制器（PLC）工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以工業(yè)洗衣機(jī)為載體，將PLC控制更好的運(yùn)用于實(shí)踐中，使理論與實(shí)踐相結(jié)合能夠讓我們更好地學(xué)到更多的知識(shí)發(fā)展自己。利用PLC的操作簡(jiǎn)單、抗干擾性強(qiáng)、輸入輸出接口多、運(yùn)行速度快、穩(wěn)定可靠、維護(hù)與維修方便,使洗衣機(jī)更趨于經(jīng)濟(jì)的需求和社會(huì)的發(fā)展。PLC控制的洗衣機(jī)可靠性高、耗電少、壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適合工業(yè)洗機(jī)的發(fā)展需要，而且工業(yè)洗衣機(jī)利潤(rùn)高，使PLC的洗衣機(jī)得到更好的發(fā)展，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。16系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介該工業(yè)洗衣機(jī)容量設(shè)定為100KG，為滾筒式洗衣機(jī)，通過按鈕來操作洗衣機(jī)運(yùn)行，按下啟動(dòng)按鈕洗衣機(jī)開始進(jìn)水，根據(jù)衣服的多少選擇相應(yīng)水位，通過水位檢測(cè)傳感器，能夠控制水位高度。經(jīng)過洗衣機(jī)的洗滌后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)排水脫水功能，然后循環(huán)三次，報(bào)警5秒停止工作。控制系統(tǒng)以PLC為核心，利用變頻器、傳感器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的自動(dòng)化，控制使工業(yè)洗衣機(jī)的性能得到很大的改善。水位檢測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、電機(jī)等組成。PLC系統(tǒng)主要有可編程控制器、在系統(tǒng)中是處于中心位置，洗衣機(jī)的進(jìn)水洗衣排水脫水是通過水位開關(guān)作為PLC的輸入信號(hào)控制開關(guān)，PLC的輸出信號(hào)決定電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥工作狀態(tài)以及電機(jī)工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高中低水位，電磁進(jìn)水閥起著通斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，電磁進(jìn)水閥打開，將水注入。排水時(shí)，電磁排水閥打開，將水排出。洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，脫水時(shí)脫水桶啟動(dòng)。并帶有中途揭蓋功能，方便檢查洗衣情況。工業(yè)洗衣機(jī)如圖1圖1工業(yè)洗衣機(jī)原理圖17控制方案的確定工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)主要有三種控制方式繼電器控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)。各種控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及存在的問題如下繼電器控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是所有控制功能及信號(hào)處理均由硬件實(shí)現(xiàn)，線路直觀，易于理解和掌握，適合于一般技術(shù)人員和技術(shù)工人所掌握。器件價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是系統(tǒng)接線復(fù)雜，使系統(tǒng)的控制功能不易增加，技術(shù)水平難以提高,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，能耗較高，機(jī)械動(dòng)作噪音大，影響居住人員的生活質(zhì)量。單片機(jī)控制系統(tǒng)以單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的工業(yè)洗衣機(jī)中，由于現(xiàn)在單片機(jī)的價(jià)格相對(duì)都比較低，而且外圍電路的元器件價(jià)格也不高，所以整體設(shè)計(jì)起來，成本比較低?？梢詫?duì)外部存儲(chǔ)容量根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)可以相對(duì)比較靈活。現(xiàn)存有許多已經(jīng)設(shè)計(jì)很完善的子程序，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中可以直接調(diào)用，減少較大工作量。單片機(jī)適合于實(shí)時(shí)工業(yè)控制，相對(duì)于微機(jī)它價(jià)格較為低廉，可編程性和可擴(kuò)展性強(qiáng)。但單片機(jī)存在著一些本身不能克服的缺點(diǎn)，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)相對(duì)比較復(fù)雜，電路設(shè)計(jì)工作量相對(duì)較大，且單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序也相對(duì)復(fù)雜；其次，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件時(shí)，要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)及欠壓保護(hù)等等，這樣不但增加了硬件的復(fù)雜性，而且隱含較高的故障率，還無形地增加了維修成本費(fèi)用。PLC控制系統(tǒng)PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，它與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實(shí)現(xiàn)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器，進(jìn)行點(diǎn)、位運(yùn)算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、易維修、編程簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。1、可靠性對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。（1）PLC不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。（2）PLC采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，使可靠性提高。（3）PLC有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。（4）PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語言，編程錯(cuò)誤率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。（5）在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。（6）PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波等；軟件自診斷；簡(jiǎn)化編程語言等。2、易操作性PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面（1）操作方便PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上顯示。（2）編程方便PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。（3）維修方便PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求減低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。3、靈活性PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面（1）編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。（2）擴(kuò)展的靈活性。PLC的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，即可進(jìn)行容量的擴(kuò)展、A/D和D/A的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。PLC控制洗衣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（1）在洗衣機(jī)控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。（2）去掉了大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化，并且可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警顯示，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。（3）PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。PLC控制系統(tǒng)也存在一定的缺點(diǎn)，PLC價(jià)格較高，增加設(shè)備成本，而且PLC的體系結(jié)構(gòu)是封閉的，各PLC廠家的硬件體系互不兼容，編程語言及指令系統(tǒng)也各異，當(dāng)用戶選擇了一種PLC產(chǎn)品后，必須選擇與其相應(yīng)的控制規(guī)程，并且學(xué)習(xí)特定的編程語言。綜合以上的比較可知，PLC控制系統(tǒng)明顯優(yōu)于其他的控制系統(tǒng)，所以本次設(shè)計(jì)選擇PLC控制系統(tǒng)作為控制方案。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)21PLC選型應(yīng)用較廣泛的PLC品牌有三菱、西門子、施耐德、臺(tái)達(dá)、松下、歐姆龍、富士、光洋、永宏、日立、羅克韋爾每種品牌的PLC的配置不一樣，也各有優(yōu)缺。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的情況，本設(shè)計(jì)采用了大眾品牌三菱FX2N系列的PLC。FX2N系列的PLC在中小型控制系統(tǒng)中比較占有優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng),它的特點(diǎn)是集成型高性能，可以以最小8點(diǎn)為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出256點(diǎn)；運(yùn)算速度高；擁有豐富的存貯資源，可以擴(kuò)展到最大16000步。它適用于工業(yè)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)，不僅編程簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，而且維修也容易。211輸入模塊的選擇輸入模塊是用來接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5V輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過10米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。本設(shè)計(jì)只涉及數(shù)字輸入模塊，其選擇原則按工藝要求。根據(jù)上述選擇原則和輸入點(diǎn)數(shù)的要求，本設(shè)計(jì)選用了數(shù)字輸入模塊，其工作電壓是直流10312V，最大斷開狀態(tài)電流是15MA，輸入點(diǎn)數(shù)16點(diǎn)，分兩組每組8點(diǎn)。212輸出模塊的選擇輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。輸出模塊的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流選擇輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，公共輸出端的電流通常要比此輸出設(shè)備的累計(jì)電流值小得多。一般來講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的604輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。這次設(shè)計(jì)選擇繼電器輸出型。繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，帶能力強(qiáng)載而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢，壽命較短、可靠性較差，適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。14213I/O分配合理地選擇I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的重要指標(biāo)之一。I/O的選擇既要滿足系統(tǒng)的控制要求又要在合理范圍降低投資成本。PLC的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般選擇比控制點(diǎn)數(shù)多1015的PLC。這有幾方面的考慮。1、可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)過程中遺漏的點(diǎn)2、能夠保證在運(yùn)行過程中個(gè)別的點(diǎn)有故障時(shí)，可以有代替點(diǎn)3、將來增加點(diǎn)數(shù)的需要表1工業(yè)洗衣機(jī)I/O分配表輸入點(diǎn)按鈕功能輸出點(diǎn)功能X0SB0啟動(dòng)Y0進(jìn)水X1SB1停止Y1排水X2SQ1高水位開關(guān)Y2正轉(zhuǎn)X3SQ2中水位開關(guān)Y3反轉(zhuǎn)X4SQ3低水位開關(guān)Y10均布X5SB2中途揭蓋Y11中速脫水Y12高速脫水Y13報(bào)警根據(jù)I/O分配表可知，本次設(shè)計(jì)有6個(gè)輸入/8個(gè)輸出，考慮1015的裕量，故選擇32點(diǎn)I/O輸出口的PLC，再估算程序所需步數(shù)，擴(kuò)展模塊的數(shù)量，以及設(shè)計(jì)，性能和和價(jià)格等方面的考慮這次工業(yè)洗衣控制系統(tǒng)選擇了三菱的FX2N32MR的PLC。輸出類型為繼電器型，繼電器型輸出方式是較為常用的輸出接口電路類型，具有較強(qiáng)的負(fù)載能力，外接電源為AC220V,CPU運(yùn)算處理速度008S/基本指令，在I/O方面，有16個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)為2432，內(nèi)附8K步RAM，最大可達(dá)16K包括注析。41022電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)221調(diào)速系統(tǒng)選擇由于工業(yè)洗衣機(jī)在洗滌和脫水時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速相差很大，所以最初工業(yè)洗衣機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速的控制都是采用雙速電機(jī)、三速電機(jī)乃至兩個(gè)雙速電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力，通過皮帶將動(dòng)能傳遞給滾筒，滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，帶動(dòng)并攪拌衣物與洗滌溶液，達(dá)到洗凈衣物的目的。雙速電機(jī)調(diào)速屬于異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速，是通過改變定子繞組的連接方法達(dá)到改變定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁極對(duì)數(shù)，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但采用雙速電機(jī)調(diào)速的缺點(diǎn)很多，轉(zhuǎn)速固定，無法滿足不同衣物需要不同洗滌和脫水速度的需求、電機(jī)最大速度受極數(shù)限制、脫水時(shí)的高轉(zhuǎn)速和大轉(zhuǎn)矩?zé)o法同時(shí)滿足，致使衣物的脫水率較低。在調(diào)速的時(shí)候要通過離合器、皮帶輪、以及正反轉(zhuǎn)開關(guān)等反復(fù)切換實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，在減速的時(shí)候還需要制動(dòng)裝置。隨著衣物高級(jí)化和洗滌劑的多樣化，在洗滌，漂洗，均布，脫水等方面，原來的12段調(diào)速已經(jīng)很難達(dá)到人們的要求。此外，雙速電機(jī)還有啟動(dòng)電流大、浪費(fèi)電能、停機(jī)時(shí)需要機(jī)械剎車、機(jī)械噪聲大且容易發(fā)生故障等不足之處。變頻調(diào)速的出現(xiàn)基本可以解決雙速電機(jī)控制所存在的問題，變頻調(diào)速是在保證電機(jī)性能不變的情況下利用變頻器通過改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率，讓一臺(tái)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速?gòu)牡退俚礁咚俅蠓秶恼{(diào)整。變頻器調(diào)速有以下四種方式V/FC的正弦脈寬調(diào)制SPWM控制方式V/F控制方式是最早實(shí)現(xiàn)的調(diào)速方式。無需轉(zhuǎn)速傳感器，控制電路比較簡(jiǎn)單，電機(jī)選擇通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)，械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求。根據(jù)電機(jī)銘牌參數(shù)，通過調(diào)節(jié)逆變輸出電壓實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，設(shè)定V/F曲線性價(jià)比也相對(duì)較高，因此在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差。（2）電壓空間矢量SVPWM控制方式它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實(shí)踐使用后又有所改進(jìn)，即引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時(shí)定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動(dòng)態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。3矢量控制VC方式矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流IA、IB、IC、通過三相二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流IA1IB1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流IM1、IT1IM1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；IT1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。（4）直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式直接轉(zhuǎn)矩控制也稱之為“直接自控制”，這種“直接自控制”的思想是以轉(zhuǎn)矩為中心來進(jìn)行磁鏈、轉(zhuǎn)矩的綜合控制。通過檢測(cè)電機(jī)定子電壓和電流，借助瞬時(shí)空間矢量理論計(jì)算電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)與給定值比較所得差值，實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制。它控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制信號(hào)處理的物理概念明確、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速且無超調(diào)，是一種具有高靜、動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速控制方式。根據(jù)工業(yè)洗衣機(jī)調(diào)速精度要求相對(duì)較低，還有成本等因素并結(jié)合自身學(xué)習(xí)的能力，在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，我選擇了矢量控制VC方式作為本次工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)速控制方案。7222電機(jī)選型實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動(dòng)機(jī)。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，特別是三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。三相交流異步電動(dòng)機(jī)的選用，主要從選用的電動(dòng)機(jī)的額定功率、工作電壓、種類、型式等方面進(jìn)行選擇。其中最主要的是額定功率的選擇。1、種類和型式的選擇生產(chǎn)上常用的是三相交流電，如沒有特殊要求，多采用交流電動(dòng)機(jī)。由于三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便；其缺點(diǎn)是調(diào)速困難，功率因數(shù)較低，起動(dòng)性能較差，對(duì)于工業(yè)洗衣機(jī)這類在要求機(jī)械特性較硬而無特殊要求的一般生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)都采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)2、結(jié)構(gòu)形式的選擇在不同的工作環(huán)境，應(yīng)采用不同結(jié)構(gòu)形式的電動(dòng)機(jī)，以保護(hù)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作而不被損壞。電動(dòng)機(jī)常用的結(jié)構(gòu)形式有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式。A開啟式開啟式電動(dòng)機(jī)的價(jià)格便宜，散熱條件最好，但由于轉(zhuǎn)子和繞組暴露在空氣中，容易被水汽、灰塵、鐵屑、油污等侵蝕,影響電動(dòng)機(jī)的正常工作及使用壽命。因此，它只能用于干燥、灰塵很少又無腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境。B防護(hù)式防護(hù)式電動(dòng)機(jī)一般可防止水滴、鐵屑等外界雜物落入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，但不能防止潮氣及灰塵的侵入。它只適用于較干燥且灰塵不多又無腐蝕性和爆炸性氣體的工作環(huán)境。這種電動(dòng)機(jī)的通風(fēng)散熱條件也較好。C封閉式封閉式電動(dòng)機(jī)有自冷式、強(qiáng)迫通風(fēng)式和密閉式三種。自冷式電動(dòng)機(jī)一般自帶風(fēng)扇，自冷式和強(qiáng)迫通風(fēng)式電動(dòng)機(jī)能防止任何方向的水滴或雜物侵入電動(dòng)機(jī)，潮濕空氣和灰塵也不易侵入，因此適用于潮濕、多塵、易受風(fēng)雨侵蝕，有腐蝕性氣體等較惡劣的工作環(huán)境，應(yīng)用最普遍。而密閉式電動(dòng)機(jī)，則適用于浸入液體中的生產(chǎn)機(jī)械，如潛水泵等。D防爆式防爆式電動(dòng)機(jī)是在密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制成隔爆型、增安型和正壓型等，適用于有爆炸危險(xiǎn)的工作環(huán)境，如礦井、油庫(kù)、煤氣站等場(chǎng)所。工業(yè)洗衣機(jī)一般用于各類服裝水洗長(zhǎng)，印染廠，醫(yī)院，賓館，化工廠，部隊(duì)，礦山，消防等企事業(yè)單位。環(huán)境相對(duì)潮濕和有較多灰塵和腐蝕性氣體。所以選擇自冷式電機(jī)。3、電壓等級(jí)和轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型，功率以及使用地點(diǎn)的電壓來決定。交流電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇主要按使用場(chǎng)所的供電電壓等級(jí)選擇。這里選擇中小型三相異步電動(dòng)機(jī)常用的額定電壓220/380V（/Y形接法電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求來選擇的。一般采用高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)。在一定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速越高,其體積越小，重量越輕，價(jià)格越低，運(yùn)行的效率越高，電動(dòng)機(jī)的飛輪矩越小，因此選用高速電動(dòng)機(jī)較經(jīng)濟(jì)。表2是工業(yè)洗衣機(jī)各階段的轉(zhuǎn)速情況。表2工業(yè)洗衣機(jī)各階段轉(zhuǎn)速和頻率情況階段洗滌均布中脫高脫轉(zhuǎn)速、頻率100R/MIN（25HZ）200R/MIN52HZ400R/MIN100HZ700R/MIN140HZ根據(jù)以上分析，本次設(shè)計(jì)選用全封閉自扇風(fēng)冷式鼠籠型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y132M4，極數(shù)為4極，額定功率為75KW，額定電流154A，額定轉(zhuǎn)速1440R/MIN,同步轉(zhuǎn)速1500R/MIN,功率因數(shù)085，額定頻率50HZ，效率87。223變頻器選型變頻器的正確選用是機(jī)械設(shè)備電控系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要因素之一。選擇變頻器，有型號(hào)、電壓級(jí)別、最大適配機(jī)、電源、控制特性五方面考慮。1、型號(hào)一般廠家自動(dòng)的系列名稱，包括電壓等級(jí)和可適配電機(jī)的容量2、電壓級(jí)別根據(jù)各國(guó)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或用途不同，其電壓等級(jí)也不相同，所以在選變頻器時(shí)要注意電壓級(jí)別是否與電源電壓和電機(jī)的電壓相符合3、最大適配電機(jī)在最大適配電機(jī)中，通常給出最大適配電機(jī)的容量，容量一般以四極普通異步電機(jī)為對(duì)象4、電源變頻器對(duì)電源的主要有電壓/頻率，允許電壓變化率和允許頻率變化率兩方面5、控制特性A、電壓型還是電流型B、U/F,轉(zhuǎn)差頻率控制方式或矢量控制C、輸出頻率范圍，一般最低為01HZ，最高頻率因變頻器性能而異5、變頻器容量計(jì)算變頻器調(diào)速是通過變頻器實(shí)現(xiàn)，對(duì)于變頻器的容量至關(guān)重要。計(jì)算容量一般采用公式法。105/PM為電機(jī)負(fù)載，HM為電機(jī)功率經(jīng)過計(jì)算，變頻器容量為8KW,根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)洗衣機(jī)一般采用通用型變頻器，采用U/F型控制方式，由于變速頻繁，所以選用電流型變頻器，因此本次設(shè)計(jì)采用的是三菱FRF700系列的變頻器，型號(hào)為FRF74011KCHT1,適用電機(jī)容量11KW，額定電流20A,電壓為3相380V,電壓等級(jí)為400V，控制方式為V/F方式最佳勵(lì)磁控制方式先進(jìn)磁通矢量控制方式通用磁通矢量控制方式。變速為15段變速。內(nèi)置獨(dú)立RS485通訊接口，柔性PWM，實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行，允許短時(shí)超載（200時(shí)持續(xù)3S）變頻器表面帶PU接口，維護(hù)簡(jiǎn)單，配有梳型配線蓋板，接線更方便。有轉(zhuǎn)矩限制，容量范圍為221KW考慮到變頻器調(diào)速的限制，添加機(jī)械減速裝置，增加輸出轉(zhuǎn)矩，使變頻器調(diào)速達(dá)到所需轉(zhuǎn)速。69224PLC與變頻器的連接本設(shè)計(jì)采用常用的PLC的開關(guān)量信號(hào)來控制變頻器，PLC的輸出點(diǎn)、COM點(diǎn)直接與變頻器的STF、STR、RH、RM、RL、輸入端SD等端口分別相連，PLC可以通過程序控制變頻器的啟動(dòng)、停止、復(fù)位；也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合實(shí)現(xiàn)多段速度運(yùn)行。圖2為PLC與變頻器的連接。6圖2PLC與變頻器的連接23電磁閥選型電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥按照功能分別有水用電磁閥、蒸汽電磁閥、制冷電磁閥、低溫電磁閥、燃?xì)怆姶砰y、消防電磁閥、氨用電磁閥、氣體電磁閥、液體電磁閥、微型電磁閥、脈沖電磁閥、液壓電磁閥常開電磁閥、油用電磁閥、直流電磁閥、高壓電磁閥、防爆電磁閥等。工業(yè)洗衣機(jī)上的電磁閥主要配變頻器控制機(jī)器的進(jìn)水和放水，因此我們選擇了水用電磁閥。具體參數(shù)如表4表4電磁閥參數(shù)工作電壓V（可選）AC220V進(jìn)水壓002MPA時(shí)5L/MIN進(jìn)水壓025MPA時(shí)15L/MIN流量特性L/MIN進(jìn)水壓08MPA時(shí)25L/MIN適用流體公共用水、氣、油及其它流體進(jìn)、出水口徑進(jìn)水口G3/4（6分外螺紋,26MM）出水口312MM產(chǎn)品尺寸1108259MM安裝尺寸45MM安裝孔中心距24水位開關(guān)選型容器內(nèi)的水位傳感器，將感受到的水位信號(hào)傳送到控制器，控制器內(nèi)的計(jì)算機(jī)將實(shí)測(cè)的水位信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差，然后根據(jù)偏差的性質(zhì)，向給水電動(dòng)閥發(fā)出“開“關(guān)“的指令，保證容器達(dá)到設(shè)定水位本次設(shè)計(jì)選用雙水位電子式水位開關(guān)，型號(hào)為BZ201，工作電壓DC12V。電子式水位開關(guān)全耐用、穩(wěn)定可靠、耐污耐水垢能力強(qiáng)、接線簡(jiǎn)單、安裝非常方便。25其他硬件選擇1、熱繼電器的選擇熱繼電器是實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)的功能。選擇型號(hào)為JR1620/3的熱繼電器。2、熔斷器的選擇熔斷器選擇螺旋式的，明顯的優(yōu)點(diǎn)是不用任何工具就可取下或更換熔體。熔斷器熔體額定電流的選定，由于電路中只有一臺(tái)電機(jī)，斷器額定電流1525其FUI中為電動(dòng)機(jī)額定電流，由計(jì)算式得2，所以FU1FU3的額定電流為N1308A，型號(hào)選為RL6633、接觸器的選擇交流接觸器，一般有3對(duì)主觸頭，2對(duì)輔助觸頭。其額定電壓應(yīng)大于或等于所控線路的電壓，主觸頭的電流為電動(dòng)機(jī)的額定電流。因此選額定電流為16A的接觸器，型號(hào)為CJX21801，線圈電壓為380V的交流接觸器。4、按鈕的選擇用啟動(dòng)停止和選擇水位按鈕來控制工業(yè)洗衣機(jī)系統(tǒng)。按鈕有常開和常閉觸頭，主要根據(jù)所需要的觸點(diǎn)數(shù)、適用場(chǎng)合及顏色來選擇。一般紅色按鈕表示停止，綠色表示啟動(dòng)，所以選用型號(hào)為L(zhǎng)AY37的按鈕。3工業(yè)洗衣機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)31洗衣機(jī)控制要求根據(jù)衣服多少，選擇高或中水位，再按下啟動(dòng)按鈕；1、PLC和變頻器投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于輸出狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動(dòng)2、根據(jù)衣服多少選擇高水位或低水位，啟動(dòng)時(shí)開始進(jìn)水3、當(dāng)注入的水達(dá)到設(shè)定水位值時(shí)停止進(jìn)水，10S后開始洗滌4、洗滌時(shí)，電機(jī)在變頻器的控制下5S達(dá)到轉(zhuǎn)速，然后正轉(zhuǎn)30S后停10S，然后開始反轉(zhuǎn)，同樣電機(jī)在變頻器的控制下5S達(dá)到要求轉(zhuǎn)速，反轉(zhuǎn)30S，停10S5、如此循環(huán)，如果正反未滿30次，返回正轉(zhuǎn)開始動(dòng)作9、如果正反洗達(dá)到30次則開始排水，水位下降到低水位時(shí)開始脫水并繼續(xù)排水10、均布3分鐘，中速脫水5分鐘，高速脫水5分鐘就完成一次從進(jìn)水到排水的大循環(huán)過程11、洗衣機(jī)循環(huán)大循環(huán)3次，洗完報(bào)警響5S后自動(dòng)停機(jī)12、通過停止按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水和報(bào)警13、通過中途揭蓋按鈕，可以讓洗衣機(jī)暫停運(yùn)作，再按下中途揭蓋功能可以繼續(xù)停止前的工作。2工業(yè)洗衣機(jī)運(yùn)行流程圖如圖3圖3工業(yè)洗衣機(jī)運(yùn)行流程圖32系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能及PLC程序1、如圖4，通過水位開關(guān)互鎖實(shí)現(xiàn)水位選擇功能圖4水位選擇功能2、如圖5，通過啟動(dòng)按鈕X1實(shí)現(xiàn)進(jìn)水圖5進(jìn)水功能3、如圖6，通過正反轉(zhuǎn)按鈕和相應(yīng)定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)功能圖6正反轉(zhuǎn)功能4、如圖7，通過計(jì)數(shù)器C0，進(jìn)入排水功能圖7排水功能5、如圖8，圖9，圖10，通過相應(yīng)計(jì)數(shù)器接力，實(shí)現(xiàn)均布，中速脫水，高速脫水圖8均布圖9中速脫水圖10高速脫水4系統(tǒng)組裝與調(diào)試41硬件系統(tǒng)組裝與調(diào)試主要難點(diǎn)是變頻器的安裝和變頻器參數(shù)設(shè)置。變頻器要安照規(guī)范地安裝在壁面，不能進(jìn)行水平或其他方式安裝。變頻器的輸出端子U、V、W要連接到電機(jī)，不能連接到AC電源。變頻器要正確接地，接地電阻小于10歐，變頻器安裝在沒有水滴飛濺的場(chǎng)合。主回路端子與導(dǎo)線必須牢固連接，變頻器與電機(jī)之間連線過長(zhǎng)，要加電抗器。變頻器輸入側(cè)與電源之間應(yīng)安裝空氣開關(guān)和熔斷器。接線后，零碎線頭要清楚干凈，零碎線頭可能造成異常、失靈和故障，必須保持變頻器清潔，在控制臺(tái)上打孔時(shí)，不能讓碎片掉入變頻器中。在應(yīng)用變頻器時(shí)，要先了解變頻器控制面板的各個(gè)按鍵的功能。表3為變頻器各個(gè)按鍵功能。表3變頻器按鍵功能按鍵說明RUN鍵啟動(dòng)MODE鍵用于選擇操作模式或設(shè)定模式SET鍵用于確定頻率和參數(shù)的設(shè)定/鍵用于連續(xù)增加或降低運(yùn)行頻率，按下這個(gè)按鍵可改變頻率在設(shè)定模式中按下此鍵，則可連續(xù)設(shè)定參數(shù)FWD鍵用于給出正轉(zhuǎn)指令REV鍵用于給出反轉(zhuǎn)指令STOP鍵/REST鍵用于停止運(yùn)行用于保護(hù)功能動(dòng)作輸出停止時(shí)復(fù)位變頻器在使用變頻器前，要進(jìn)行模式設(shè)置，在PU操作模式中要把出廠時(shí)的PR79的值選為1。8參數(shù)設(shè)定只有在PR79選擇模式時(shí)可以實(shí)施，一個(gè)參數(shù)值的設(shè)定既可以用數(shù)字鍵設(shè)定也可以用增減來完成，按下SET鍵15S寫入設(shè)定值并更新，另外，作為與運(yùn)行模式無關(guān)的設(shè)定方法，可將PR77設(shè)為2，表4為設(shè)定所需的參數(shù)值的設(shè)定表4。8表4參數(shù)值設(shè)定及其功能參數(shù)號(hào)設(shè)定值功能PR792外部運(yùn)行模式PR2050加速基準(zhǔn)頻率PR18160高速上限頻率PR20下限頻率PR350基底頻率PR4140高速頻率PR5100中速頻率PR625低速頻率PR75加速時(shí)間PR85減速時(shí)間PR814電動(dòng)機(jī)極數(shù)PR83380電動(dòng)機(jī)額定電壓PR8450電動(dòng)機(jī)額定頻率工業(yè)洗衣機(jī)在洗滌時(shí)，由于滾筒內(nèi)有水和衣服并存，所以在洗滌的時(shí)候，衣服和溶劑的重量大約是干燥時(shí)的5倍，所以在洗滌的時(shí)候轉(zhuǎn)矩較大，此時(shí)變頻器處于低頻高負(fù)荷狀態(tài)，要求轉(zhuǎn)矩輸出，脫水時(shí)，由于水已經(jīng)排出，負(fù)載轉(zhuǎn)矩降低，約為洗滌時(shí)的1020，調(diào)節(jié)V/F曲線，使高于基頻的電機(jī)處于恒功率狀態(tài)，并且為使衣物在滾筒內(nèi)均勻分布而保持高慣性。由于電機(jī)為直接啟動(dòng)或Y/啟動(dòng)，啟動(dòng)電流等于（37）倍額定電流，這樣會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的損壞，而且會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備的使用壽命極為不利。用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電的要求延長(zhǎng)了設(shè)備和模具的使用壽命。變頻器的軟啟動(dòng)是把變頻器的開關(guān)量輸出常閉點(diǎn)接到所要控制的運(yùn)行繼電器上，定義該點(diǎn)為頻率到達(dá)，設(shè)定為50HZ。這樣到達(dá)頻率后就能停止繼電器，同時(shí)用這個(gè)繼電器的另一組常開觸點(diǎn)作為工頻啟動(dòng)的信號(hào)，通過時(shí)間繼電器1秒的延時(shí)切換到工頻。另外，液位開關(guān)和PLC連接時(shí)，開關(guān)的兩根線一根接到PLC輸入端的對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)。另一根接外部電源的一端，外部電源的另一端接到PLC的輸入端公關(guān)端（COM）42軟件調(diào)試本設(shè)計(jì)的PLC編程環(huán)境使用GXDEVELOPER86，全部基本指令和功能指令都有，支持在線監(jiān)控，PLC編程時(shí)，需要同時(shí)執(zhí)行的指令都盡量避免順序執(zhí)行，且盡可能地簡(jiǎn)化程序，減少程序步數(shù)，編程的時(shí)候選擇狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)為梯形圖，這樣比直接用梯形圖編寫思維清晰而且查錯(cuò)容易。在檢查程序無誤后，將指令寫入到指定的可編程控制器用戶儲(chǔ)存器中，進(jìn)行下一步的調(diào)試。程序的調(diào)試選用GXSIMULATOR。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，程序正常運(yùn)行。5結(jié)論與展望51結(jié)論在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，考慮到工業(yè)洗衣機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速問題，選擇了變頻器。經(jīng)過對(duì)變頻器的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到變頻器在調(diào)速方面的優(yōu)勢(shì)，比傳統(tǒng)的多速電機(jī)調(diào)速更為準(zhǔn)確，而且噪音也相對(duì)較低，在學(xué)習(xí)變頻器的時(shí)候，認(rèn)識(shí)到自己的知識(shí)面的狹窄，為了更好地了解變頻器，更要去查閱相關(guān)的選項(xiàng)手冊(cè)和使用手冊(cè)，能讓我們更能了解變頻器的特性。在選型的過程，不僅僅是單純的理論選型，也不是單方面的考慮，PLC，變頻器，電機(jī)，這三個(gè)主要硬件的選型是緊密相連的，要綜合考慮。52展望在設(shè)計(jì)該工業(yè)洗衣機(jī)功能方面還有許多待進(jìn)一步提高。比如洗衣機(jī)自帶加熱功能，工業(yè)洗衣機(jī)所洗衣物一般有大量油污，而這次所設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)因?yàn)閭€(gè)人能力問題并沒加到加熱功能，還有，沒有手動(dòng)排水功能，如果遇上故障，不能及時(shí)排水。這次設(shè)計(jì)，并沒有使用觸摸屏控制而是選擇傳統(tǒng)的按鈕控制，加入觸摸屏功能，再結(jié)合變頻器，不僅操作方便而且能更清楚了解各個(gè)硬件的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的變化。這些功能在工業(yè)洗衣機(jī)中也能夠?qū)崿F(xiàn),還需得以進(jìn)一步提高。通過本控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),不僅能夠培養(yǎng)獨(dú)立的工作能力,而且也能夠提高動(dòng)手的能力相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)、工作、生活有著非常重要的影響?？傊?這次設(shè)計(jì)為以后面向?qū)嶋H應(yīng)用打開了大門，也為以后做各項(xiàng)工作和進(jìn)一