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(tǒng)的硬件由企業(yè)的工程師負責設計完成，根據(jù)其提供的硬件表單，進行了工業(yè)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(diào)試，對其可行性進行了驗證。

關鍵詞：三菱PLC；變頻器；工業(yè)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(chǎn)企業(yè)，為了提高生產(chǎn)效率，決定對其企業(yè)的工業(yè)洗衣機進行自動化改造，因我系與該企業(yè)是校企合作伙伴，于是企業(yè)委托我系幫助他們設計該控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的硬件設施由該企業(yè)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(jié)，我系決定以此任務作為此次技能節(jié)PLC項目的題目，擇優(yōu)勝者參與此項目的后續(xù)設計。

1 工業(yè)洗衣機的技術要求

（1）工業(yè)洗衣機采用PLC控制。

（2）洗衣機的洗滌、脫水電機由變頻器驅(qū)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(tài)，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(zhuǎn)。洗滌正轉(zhuǎn)5S（30HZ），暫停3S；洗滌反轉(zhuǎn)5S（20HZ）后，暫停3S為一次小循環(huán)，若小循環(huán)不足3次，則返回洗滌正轉(zhuǎn)；若小循環(huán)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(xù)排水，脫水10S即完成一次大循環(huán)。若完成3次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警10S結(jié)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(huán)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(jù)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(tǒng)的硬件設施部分由企業(yè)完成設計，由于采用了變頻器來控制電機的運轉(zhuǎn)，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(tǒng)的交流接觸器的線圈，只需再進行變頻器相關參數(shù)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(jù)工業(yè)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(tài)，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(xiàn)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(tài)。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(yè)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(zhuǎn)洗滌計時，正轉(zhuǎn)暫停計時，反轉(zhuǎn)洗滌計時，反轉(zhuǎn)暫停計時，脫水計時和報警計時；正反洗滌計數(shù)與大循環(huán)計數(shù)則由2個計數(shù)器來完成；狀態(tài)繼電器除了初始狀態(tài)的S0之外，還有進水閥打開的狀態(tài)S10，正轉(zhuǎn)洗滌的狀態(tài)S11，正轉(zhuǎn)暫停的狀態(tài)S12，反轉(zhuǎn)洗滌的狀態(tài)S13，反轉(zhuǎn)暫停的狀態(tài)S14，洗滌完成后排水閥打開的狀態(tài)S15，正轉(zhuǎn)脫水的狀態(tài)S16，洗完報警的狀態(tài)S17以及門未關報警的狀態(tài)S30。正反轉(zhuǎn)洗滌的頻率和正轉(zhuǎn)脫水的頻率通過變頻器的相關參數(shù)設定即可實現(xiàn)，如表2所示。

在設置參數(shù)時需要注意Pr.4、Pr.5和Pr.6三個參數(shù)，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(shù)；RM端口得電時，窗口顯示的是Pr.5所設置的參數(shù)；RL端口得電時，窗口顯示的是Pr.6所設置的參數(shù)。這三個參數(shù)設定后，在編寫程序時就需注意對應，根據(jù)控制要求，洗滌正轉(zhuǎn)30HZ就需要Y20和Y23得電，洗滌反轉(zhuǎn)20HZ就需要Y21和Y22得電，脫水正轉(zhuǎn)45HZ就需要Y20和Y24得電，唯有如此才能按照要求實現(xiàn)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(xiàn)。通過預停按鈕X2控制內(nèi)部繼電器M20，在正轉(zhuǎn)脫水狀態(tài)S16的狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件中配合使用M20的常開觸點回到初始狀態(tài)S0即可實現(xiàn)預停功能。急停功能只需在初始狀態(tài)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(shù)器C0的復位和排水電磁閥Y1的控制。正反洗滌計數(shù)器C0的復位指令除了在初始狀態(tài)S0中使用之外，在洗滌完成后排水閥打開的狀態(tài)S15的任務中也需要使用，只有如此才能保證C0再次計數(shù)，完成大循環(huán)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(tài)任務，Y1要在兩個狀態(tài)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(huán)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(tài)S17的任務中使用之外，還需要在進水閥打開的狀態(tài)S10的任務中使用。

3 結(jié)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(diào)試。當然在日常生活中使用的全自動洗衣機在往內(nèi)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(chǎn)生波動，如考慮這種波動則會出現(xiàn)電機無法正常運作的現(xiàn)象。因此在模擬調(diào)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(shù)據(jù)量相對來說是比較穩(wěn)定的，電機也沒有再出現(xiàn)停轉(zhuǎn)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(yè)洗衣機控制系統(tǒng)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.