變頻器在工業(yè)洗衣機(jī)中的應(yīng)用

1、煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)變頻器在工業(yè)洗衣機(jī)中的應(yīng)用目錄目錄1摘要2前言2工業(yè)洗、工業(yè)洗衣機(jī)的工作原理 、工業(yè)洗衣機(jī)的工作過程第二章、變頻器 6一、變頻器簡(jiǎn)介 6二、變頻器的工作原理 7三、變頻器的控制方式及選型 7四、變頻器的參數(shù)設(shè)置 8第三章、 PLC 簡(jiǎn)介 14一、PLC的定義及特點(diǎn) 14二、PLC的應(yīng)用和發(fā)展前景 14三、PLC的基本組成及工作原理 15四、PLC的編程語(yǔ)言 17案例：用 PLC與變頻器設(shè)計(jì)控制電路，并進(jìn)行模擬安裝與調(diào)試 19結(jié)論 25致謝 26參考文獻(xiàn) 271題目：變頻器在工業(yè)洗衣機(jī)中的應(yīng)用姓名：朱提磊摘要 工業(yè)洗衣機(jī)是指用于賓館、 飯店、洗衣店或 工

2、廠進(jìn)行大批量衣物清洗用的洗衣機(jī)， 具有洗滌 容量大、效果好、成本低、效率高、污染小等特 點(diǎn)。近些年來， 工業(yè)洗滌設(shè)備尤其以水洗設(shè)備為 主，變頻器的應(yīng)用越來越普及， 變頻器也因此為 工業(yè)洗滌設(shè)備帶來了全新的技術(shù)革命， 從最早的 不可調(diào)速的半自動(dòng)洗衣機(jī)到用兩個(gè)雙速電機(jī)來 實(shí)現(xiàn)四個(gè)速率的全自動(dòng)洗衣機(jī)， 最后發(fā)展到只需 一個(gè)電機(jī)就可實(shí)現(xiàn)多段速率的現(xiàn)代洗衣機(jī)。 工業(yè) 洗衣機(jī)整個(gè)洗滌控制的關(guān)鍵在于低速洗滌時(shí)有 很平滑的力矩以及脫水時(shí)有很高的旋轉(zhuǎn)速度。 由 于負(fù)載很大， 為了獲得大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要采用大電 阻電機(jī)， 減速時(shí)還另需制動(dòng)裝置。 隨著大功率開關(guān)器件制造技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展， 采用 變頻調(diào)速控制電

3、機(jī)已滲透到各種電力傳動(dòng)系統(tǒng) 中。前言本文采用三菱 FX2N系列可編程邏輯控制器 (PLC) 和通用系列變頻器為例改造一套傳統(tǒng)的工 業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。在洗衣機(jī)中 PLC 的使用提 高了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 變頻器的使用顯著提高了工業(yè)洗衣機(jī)的性能， 可 用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)從低速到高速大范圍調(diào)節(jié)， 滿足低 速洗滌大轉(zhuǎn)矩和高速脫水的要求， 且傳動(dòng)裝置可 做的很小， 控制性能和操作性能都大幅提高； 另 外，變頻器的使用可以節(jié)約大量的水和電。本設(shè)計(jì)通過對(duì)洗衣機(jī)洗衣原理和洗衣過程 的分析，判斷出洗衣機(jī)洗衣過程所需要的各種轉(zhuǎn) 速。然后分析介紹了通用變頻器的工作原理以及 控制方式等， 進(jìn)而針對(duì)變頻器

4、的型號(hào)和容量的選 擇進(jìn)行了簡(jiǎn)要說明。 接著詳細(xì)的介紹了變頻器的 各種參數(shù)設(shè)置及 PLC 的相關(guān)知識(shí)，并通過案例 重點(diǎn)分析了在洗衣機(jī)的洗衣過程中， 變頻器多段 速功能的多種轉(zhuǎn)速是如何同洗衣機(jī)的控制程序（ PLC 程序）以及電動(dòng)機(jī)相輔相成，完成洗衣 任務(wù)的。第一章 工業(yè)洗衣機(jī)一 工業(yè)洗衣機(jī)的工作原理洗衣機(jī)是利用電能產(chǎn)生機(jī)械作用來洗滌衣物的清潔電器。 在我們的日常生活 中已經(jīng)十分普及了，它省時(shí)省力節(jié)水 , 特別是在天寒水冷的時(shí)候，才會(huì)真正體驗(yàn) 到它的妙處。我們按其額定洗滌容量分為家用和集體用兩類。工業(yè)洗衣機(jī)就是 集體用類。洗衣機(jī)按洗滌方式來分，可分為波輪式洗衣機(jī)和滾桶式洗衣機(jī)兩種。下面先 說一下波輪

5、式洗衣機(jī)電路的工作原理：放入衣物后，打開進(jìn)水龍頭的閥門，選 擇好正確的水位及工作程序，接通電源，閉合倉(cāng)門，門安全開關(guān)閉合，此時(shí)水 位開關(guān)內(nèi)部的公共觸點(diǎn)是和脫水觸點(diǎn)相通，進(jìn)水閥通電進(jìn)水，當(dāng)桶內(nèi)水位到達(dá) 指定高度時(shí)，在氣壓的作用下水位開關(guān)內(nèi)部公共觸點(diǎn)斷開脫水觸點(diǎn)而接通洗滌 觸點(diǎn)，進(jìn)水閥斷電停止進(jìn)水，電動(dòng)機(jī)電源被接通，電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，周期性的 時(shí)而正轉(zhuǎn)、時(shí)而反轉(zhuǎn)，相互交替，通過離合器帶動(dòng)波輪用同樣的周期正轉(zhuǎn)、反 轉(zhuǎn)，以一定速度旋轉(zhuǎn)的波輪會(huì)帶動(dòng)桶內(nèi)的水及衣物形成旋轉(zhuǎn)水流，衣物在水流 中相互磨擦而達(dá)到洗衣的目的煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)工業(yè)洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)采用臥式滾筒型。 滾桶洗衣機(jī)也是洗衣桶

6、套著脫水桶，脫水 桶與洗衣桶同軸心安裝，這兩只桶扁且直徑比較大，就像是側(cè)放的盆子，盆口 對(duì)著倉(cāng)門，脫水桶底部有一軸橫穿出洗衣桶的底部軸心，并安裝有皮帶輪，同 安裝在洗衣桶外側(cè)的電動(dòng)機(jī)通過皮帶連接，兩桶均為不銹鋼制造。滾桶洗衣機(jī) 的倉(cāng)門面向正前方，在洗衣機(jī)的上部及面板上還有進(jìn)水閥，排水閥，水位開關(guān)， 程控器等部件。電路的工作原理同波輪洗衣機(jī)基本相同，洗衣的程序受程控器 控制，因?yàn)橄匆聶C(jī)工作在洗滌狀態(tài)時(shí)，脫水桶轉(zhuǎn)動(dòng)的速度較慢，而工作于脫水 狀態(tài)時(shí)，脫水桶要高速旋轉(zhuǎn)，波輪式洗衣機(jī)是通過離合器內(nèi)部的齒輪轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn) 變速，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是恒定的。滾桶洗衣機(jī)它沒有離合器變速，但是它的電機(jī)是 雙速電機(jī)，所以當(dāng)洗衣

7、機(jī)工作于洗滌態(tài)時(shí)，程控器接通電機(jī)的洗滌低速繞組， 電機(jī)的轉(zhuǎn)速慢，工 作于脫水態(tài)時(shí)，則接通脫水高速繞組，電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這個(gè)過程是通過程控器 和電機(jī)的共同作用來完成。工業(yè)洗衣機(jī)的工作過程工業(yè)洗衣機(jī)的洗滌過程如下：首先，加水，正反轉(zhuǎn)洗滌 25 分鐘，洗滌完畢后，排水，進(jìn)入脫水階段，脫 水階段包括均布、中脫和高脫三個(gè)過程，均布即是在有水和無(wú)水的情況下，以 比洗滌過程高的轉(zhuǎn)速正向旋轉(zhuǎn) 1.5 分鐘，使衣物均勻地附著在洗衣機(jī)的滾筒內(nèi) 側(cè)，以使后續(xù)的脫水過程平穩(wěn)； 排水后，提高轉(zhuǎn)速進(jìn)入中速脫水過程 （2 分鐘）， 隨后再進(jìn)入高速脫水過程（ 5 分鐘），使衣物的含水率降至所要求的水平。各階 段的運(yùn)行速度為：洗

8、滌： 30rpm左右均布： 60rpm左右中脫： 400rpm 左右高脫： 700 800rpm煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)工業(yè)洗衣機(jī)電氣接線原理示意圖V/f 曲線以 100kg 型洗衣機(jī)為例：（A、a）點(diǎn)： 2Hz，24VB、b）點(diǎn)： 25Hz，112V（C、c）點(diǎn)： 50Hz，380V綜上，工業(yè)洗衣機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要使洗衣機(jī)電機(jī)高轉(zhuǎn)矩、多段速、寬電壓范 圍、自動(dòng)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償和方便的通訊方式；而且要性能穩(wěn)定，能適應(yīng)各種賓館、酒 店洗衣房的高溫、高濕的環(huán)境等。因此，變頻器在其中充當(dāng)了不可替代的作用！ 這就要求變頻器供應(yīng)商能提供及時(shí)、完善的服務(wù)，總之，要求變頻器能適應(yīng)工 業(yè)洗衣機(jī)特定的洗

9、滌工藝要求和特定客戶群的服務(wù)要求。5第二章 變頻器一 變頻器簡(jiǎn)介變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率 的電能控制裝置，是把工頻電源 （50Hz 或 60Hz）變換成各種頻率的交流電源， 以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路 將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變 電路將直流電再逆成交流電。變頻技術(shù)是應(yīng)交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的需要而誕生的。 20 世紀(jì) 60 年代以后， 電 力電子器件經(jīng)歷了 SCR（晶閘管 ） 、GTO（門極可關(guān)斷晶閘管 ） 、BJT（雙極型功率晶 體管 ） 、MOSFET金（ 屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管 ）

10、 、SIT（ 靜電感應(yīng)晶體管 ） 、SITH（靜電感應(yīng) 晶閘管 ） 、MGT（MO控S 制晶體管 ） 、MCT（MO控S 制晶閘管 ） 、IGBT（絕緣柵雙極型晶 體管 ） 、HVIGBT（耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管 ） 的發(fā)展過程，器件的更新促進(jìn)了電 力電子變換技術(shù)的不斷發(fā)展。 20世紀(jì) 70 年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻 （PWMVVVF） 調(diào)速研究引起了人們的高度重視。 20 世紀(jì) 80 年代，作為變頻技術(shù)核心的 PWM模 式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波 PWM模式效果最佳。 20 世紀(jì) 80 年代后半期開始，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的 VVVF 變頻器已投

11、入市場(chǎng)并獲得了廣泛應(yīng)用。 變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變 頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為 PAM控制變頻器、 PWM控制 變頻器和高載頻 PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為 V/f 控制變頻 器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用 變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。VVVF ：改變電壓、改變頻率 CVCF：恒電壓、恒頻率。 各國(guó)使用的交流供電電源，無(wú)論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率 均為 400V/50Hz或 200V/60Hz(50Hz) ，等等。通常把電壓和頻率固定

12、不變的交流 電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電 壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電 (DC) 。6二 變頻器的工作原理 我們知道，交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n60 f(1 s)/p 式中n 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f 異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p 電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)。由上式可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速，當(dāng)頻率 f 在 050Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻 器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性 能的調(diào)速手段。三 變頻器的控制方式及選型1 、

13、變頻器的控制方式低壓通用變頻輸出電壓為 380 650V，輸出功率為 0.75 400kW，工作 頻率為 0 400Hz，它的主電路都采用交直交電路。其控制方式經(jīng)歷了 以下四代。（ 1） U/f=C 的正弦脈寬調(diào)制（ SPWM）控制方式（ 2）電壓空間矢量（ SVPW）M 控制方式（ 3）矢量控制（ VC）方式（ 4）直接轉(zhuǎn)矩控制（ DTC）方式（ 5）矩陣式交交控制方式2 變頻器的選型（1）變頻器的類型選擇1） 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。2 ） 變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性 能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。3 ） 變頻器與負(fù)載的匹配問題7 .電壓

14、匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。 .電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電 流相符。對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電 流確定變頻器電流和過載能力。 .轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。4） 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次 諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容 量要稍大于普通電機(jī)的選型。5） 變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地 耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量 要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。6 ） 對(duì)于一

15、些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻 器的降容，變頻器容量要放大一擋（ 2）、變頻器容量選擇變頻器的容量通常用額定輸出電流 （A） 、輸出容量 （kV ·A）、適用電動(dòng)機(jī)功 率（kW）表示，其中額定輸出電流為變頻器可以連續(xù)輸出的最大交流電流有效值，煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)不論什么情況下都不允許連續(xù)輸出超過此電流值。輸出容量取決于變頻器的額 定輸出電流與變頻器的額定輸出電壓的三相視在輸出功率。適用電動(dòng)機(jī)功率是 以 2、 4 極的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)為對(duì)象，表示在額定輸出電流以內(nèi)可以驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功 率。因 6 極以上的電動(dòng)機(jī)、 變極電動(dòng)機(jī)、特殊電動(dòng)機(jī)的額定電流比標(biāo)準(zhǔn)電

16、動(dòng)機(jī)大， 故不能根據(jù)所采用電動(dòng)機(jī)的功率選擇變頻器容量。 因此，對(duì)于用 6 極以上和變極 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載、變動(dòng)負(fù)載、斷續(xù)負(fù)載和短時(shí)負(fù)載，變頻器的容量應(yīng)按運(yùn)行 過程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來選擇。在選擇和使用變頻器時(shí)， 還應(yīng)考慮對(duì)于三相籠型異步電動(dòng)機(jī)， 由于變頻器輸 出的電壓、電流中含有高次諧波的影響，將會(huì)使電動(dòng)機(jī)的效率、功率因數(shù)降低， 溫度會(huì)有所增加，同一負(fù)載下電流將增加10。因變頻器的限流功能設(shè)置在1.5In ，電動(dòng)機(jī)短時(shí)最大轉(zhuǎn)矩只有 1.5Tn（工頻下電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩一般有 2.0Tn） 為避免溫度增加，低速時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)要適當(dāng)降低負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 1/2 速度以下必須減小 10負(fù)載轉(zhuǎn)矩， 1/3

17、速度以下必須減小 20負(fù)載轉(zhuǎn)矩。四 變頻器的參數(shù)設(shè)置9煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)一）主電路端子說明1、L1、L2、L3 端子變頻器的主電路電源輸入端子，它通過斷路器接到三相電源。實(shí)驗(yàn)使用的變9頻器既可接單相電源，使用 L1、L2 端子，又可以接三相電源，使用 L1、L2、煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)L3 端子。2、T1 、T2 、T3 端子 變頻器的主電路輸出端子，接三相電動(dòng)機(jī)。變頻器在使用時(shí)，主電路電源輸 入端子與輸出端子一定不要弄錯(cuò)，否則會(huì)造成變頻器的損壞。3、P、R端子制動(dòng)電阻連接端子（容量在 10HP以下的變頻器有此端子） 。當(dāng)負(fù)載慣量較大 或減速時(shí)間短，

18、使變頻器容易過壓跳閘時(shí)使用。4、P、N端子制動(dòng)單元連接端子（容量在 10HP以上的變頻器有此端子） 。變頻主電路中間 直流電路電壓的輸出端可連接外部制動(dòng)單元電源， 其中 P接正電壓， N接負(fù)電壓 需要特別指出的是：變頻器如不接制動(dòng)單元， P、N端子應(yīng)保持開路狀態(tài)，切不可 將兩端短路，否則將會(huì)造成變頻器損壞。（二）控制電路端子說明N2系列變頻器控制電路端子共有 15個(gè)，可以用 1、2、3、 15 標(biāo)識(shí)， 具體的端子符號(hào)和端子功能說明：端子符號(hào)功能說明1TRIP RELAY故障接點(diǎn)輸出端子2接點(diǎn)額定容量： 250VAC/A（30VDC/A）3FWD運(yùn)行控制端子4REVFWD正轉(zhuǎn) REV 反轉(zhuǎn)5CO

19、M端子 3、4、5、 6、7、8、 9 的公共點(diǎn)6SP17SP2多功能輸入端子8SP39RESET故障復(fù)位端子10SYN-負(fù)接點(diǎn)多功能輸出端子11SYN+正接點(diǎn)端子容量： 35VDC/50mA12+5V頻率旋鈕（ VR）電源端子13模擬量輸入正接點(diǎn)模擬頻率信號(hào)輸入端子14模擬量公共點(diǎn)模擬信號(hào)共同點(diǎn)15FM+模擬量輸出正接點(diǎn)多功能模擬輸出端子111、鍵盤操作鍵說明FREQ.SET（1）運(yùn)行 / 停止鍵和正轉(zhuǎn) / 反轉(zhuǎn)鍵 當(dāng)變頻器的運(yùn)行由鍵盤控制（ F010設(shè)為 0）時(shí)，按運(yùn)行 / 停止鍵，變頻器開 始運(yùn)行；若需要轉(zhuǎn)向控制，可以按正轉(zhuǎn) / 反轉(zhuǎn)鍵；再按運(yùn)行 / 停止鍵，變頻器停 止運(yùn)行。當(dāng)變頻器的

20、運(yùn)行由外端子控制（ F010設(shè)為 1）時(shí)，正轉(zhuǎn) / 反轉(zhuǎn)鍵及運(yùn)行鍵失 效，停止鍵是否有效可由 F048 設(shè)置。（2）轉(zhuǎn)換/ 功能鍵 按此鍵可以進(jìn)行監(jiān)視模式和編程模式的轉(zhuǎn)換， 。當(dāng)顯示器顯示頻率、轉(zhuǎn)速、 線速度、電壓、電流等（由 F047 、F051設(shè)定 ）時(shí)屬于監(jiān)視模式下，按一次鍵， 顯示的物理量改變一個(gè)， 依次順序下去。 當(dāng)再按一次鍵， 顯示器顯示功能碼 F000 時(shí)，變頻器處于編程模式，可以輸入程序。（3）數(shù)據(jù)增鍵和數(shù)據(jù)減鍵 修改數(shù)據(jù)時(shí)，控制數(shù)據(jù)增加和減小。按一下，數(shù)據(jù)增加或減小一個(gè)單位； 持續(xù)按鍵，數(shù)據(jù)持續(xù)增加或減小。（4）位移/ 復(fù)位鍵 修改數(shù)據(jù)時(shí)，控制數(shù)據(jù)位移動(dòng)；報(bào)警復(fù)位時(shí)使用。（5

21、）數(shù)據(jù)讀出 / 寫入鍵煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)監(jiān)視模式下數(shù)據(jù)修改時(shí)，按此鍵確認(rèn)修改的數(shù)據(jù)值；變頻器處于編程模式， 顯示功能碼 F000 時(shí)，按此鍵可以讀出該功能碼下的參數(shù)碼，此時(shí)可以進(jìn)行參數(shù) 碼修改，再按此鍵寫入（確認(rèn)）參數(shù)碼。（6）鍵盤頻率設(shè)置旋鈕 VR當(dāng) F011 設(shè)為 1時(shí)，頻率由此旋鈕設(shè)定。 2LED指示燈說明（1）SEQ 燈：運(yùn)行指令由外端子控制時(shí)（即 F010 設(shè)為 1），燈亮。（2）FRQ 燈：頻率指令由鍵盤旋鈕或外端子設(shè)定時(shí)（即 F011 設(shè)為 1、2、 3），燈亮。（3）FWD燈 ：轉(zhuǎn)向設(shè)為正轉(zhuǎn)，燈會(huì)動(dòng)作（停機(jī)中閃爍，運(yùn)行后一直亮著） 。（4）REV 燈：轉(zhuǎn)

22、向設(shè)為反轉(zhuǎn)，燈會(huì)動(dòng)作（停機(jī)中閃爍，運(yùn)行后一直亮著） 。（5）Hz/RPM 燈： LED數(shù)碼顯示屏顯示頻率 / 轉(zhuǎn)速時(shí)，燈亮。（6）FUN 燈：LED數(shù)碼顯示屏顯示功能碼時(shí)， 燈亮；顯示功能碼下數(shù)據(jù)時(shí)， 燈會(huì)閃爍。（7）VOLT 燈：LED數(shù)碼顯示屏顯示電壓時(shí)，燈亮。（8）AMP 燈： LED數(shù)碼顯示屏顯示電流時(shí)，燈亮。 3LED數(shù)碼顯示屏顯示的數(shù)據(jù)說明LED 數(shù)碼顯示屏顯示四位數(shù)，這些數(shù)據(jù)可分為三大類：（1）運(yùn)行數(shù)據(jù)的顯示 變頻器接通電源，顯示器會(huì)先閃爍目前電源電壓（由 F030設(shè)定） ，幾秒后， 或運(yùn)行信號(hào)投入后，改顯示各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，如頻率、轉(zhuǎn)速、線速度、電壓、電 流等（由 F047 、F0

23、51設(shè)定 ） 。此時(shí)屬于監(jiān)視模式下。（2）功能碼及其參數(shù)碼的顯示按 DSP鍵，進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換 ，使變頻器處于編程模式時(shí)，顯示器顯示功能碼 F000, ；再按 READ鍵（數(shù)據(jù)讀出鍵），可顯示對(duì)應(yīng)功能碼下的參數(shù)碼，詳細(xì)功能 碼及參數(shù)碼見“功能參數(shù)表” 。（3）指示數(shù)據(jù)的顯示 顯示故障類型、特殊情況、按鍵操作錯(cuò)誤等信息12三、鍵盤操作鍵基本操作說明1監(jiān)視模式 下面以頻率修改為例說明基本操作，變頻器在停機(jī)中操作； 變頻器在運(yùn)行中操作。2編程模式變頻器編程序的基本操作步驟如下：（1）按 FUN鍵，使變頻器處于編程模式， 此時(shí) LED數(shù)碼顯示屏顯示 F000（2）按鍵、鍵、 鍵，找出需要的功能碼。（3）按

24、 READ鍵，讀出該功能碼中原有的參數(shù)碼。（4）通過鍵、 鍵、 鍵， 修改參數(shù)碼。（5）按 ENTER鍵確認(rèn)參數(shù)碼。（6）如需繼續(xù)設(shè)置其他功能，那么重復(fù) - 的操作。如不需繼續(xù)設(shè)置其 他功能，則可按 RUN鍵，電動(dòng)機(jī)就開始運(yùn)行了。（7）運(yùn)行中的變頻器，按 STOP鍵，可以使其停止運(yùn)行。13第三章 PLC 簡(jiǎn)介一 PLC 的定義及特點(diǎn)1、PLC的定義 可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用 而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控 制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出， 控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩?/p>

25、制器及其有關(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整 體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)。2、PLC的特點(diǎn)PLC是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活、 方便的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)制 造和發(fā)展的，這就使 PLC 具有許多其他控制器所無(wú)法相比的特點(diǎn)。（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)（2）通用性強(qiáng)，使用方便（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便（4）編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單、易學(xué)，便于掌握（5）系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短（6）對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)（7）安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小二 PLC 的應(yīng)用和發(fā)展前景1、 PLC 的應(yīng)用PLC是以微處理器為核心， 綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā) 展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)

26、控制裝置，它具有可靠性高、體積小、功能強(qiáng)、 程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而在冶金、能源、化 工、交通、 電力等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用， 成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱 （ PLC、 機(jī)器人和 CAD/CAM）之一。142、 PLC的發(fā)展前景為了適應(yīng)市場(chǎng)的各方面的需求，各生產(chǎn)廠家對(duì) PLC 不斷進(jìn)行改進(jìn)， 推出功能更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更完善的新產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品總體來說，朝兩個(gè)方向發(fā)展： 一個(gè)是向超小型、專用化和低價(jià)格的方向發(fā)展，以進(jìn)行單機(jī)控制；另一個(gè)是向 大型、高速、多功能和分布式全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代化的大型工 廠、企業(yè)自動(dòng)化的需要。三 PLC 的基本組成及工作原理1、PLC

27、的基本組成CPUU輸入 模塊用戶輸 入設(shè)備EPROM輸出 模塊用戶輸 出設(shè)備總線主機(jī)圖 3 1 PLC 硬件系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)框圖在圖 31 中，PLC 的主機(jī)由微處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器（ EPRO、M RAM）、 輸入/ 輸出模塊、外設(shè) I/O 接口、通信接口及電源組成。對(duì)于整體式的 PLC，這 些部件都在同一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。而對(duì)于模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC，各部件獨(dú)立封裝，稱為模 塊，各模塊通過機(jī)架和電纜連接在一起。主機(jī)內(nèi)的各個(gè)部分均通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接。 根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象的需要配備一定的外部設(shè)備，可構(gòu)成不同的PLC 控制系統(tǒng)。下面分別介紹 PLC各組成部分及其作用：15（ 1）

28、處理單元 CPU CPU是 PLC的控制中樞， PLC在 CPU的控制下有 條不紊的工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。CPU 的具體作用如下： 接收、存儲(chǔ)用戶程序。 、 以掃描方式接收來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 、 執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。 、 響應(yīng)外部設(shè)備的請(qǐng)求。（2）存儲(chǔ)器可編程控制器有兩種存儲(chǔ)器， 即系統(tǒng)存儲(chǔ)器（ EPRO）M和用戶存儲(chǔ)器 （RAM）系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來存放系統(tǒng)管理程序，用戶不能訪問和修改這部分存儲(chǔ)器的內(nèi)容。 用戶存儲(chǔ)器用來存放編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用 戶存儲(chǔ)器部分也稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。它包括輸入、輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時(shí)器

29、/ 計(jì)數(shù)器預(yù)置數(shù)和當(dāng)前的數(shù)據(jù)區(qū)，存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。（3）輸入 / 輸出模塊PLC 的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)過程，實(shí)際生產(chǎn)過程中的信號(hào)電平是多種多樣 的，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平也是各不相同的，而可編程控制器的CPU所處理的信號(hào)只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，這樣就需要有相應(yīng)的 I/O 模塊作為 CPU與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn) 場(chǎng)的橋梁，進(jìn)行信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換。2、PLC的基本工作原理PLC是一種存儲(chǔ)程序的控制器。 用戶根據(jù)某一對(duì)象的具體控制要求， 編制好 控制程序后，用編程器將程序鍵入到 PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中寄存。 PLC的控制 功能就是通過運(yùn)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。PLC 掃描工作方式主要分三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出

30、刷新。（1）輸入采樣 PLC 在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序 將所有輸入信號(hào)，讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個(gè)過程稱為輸 入16 采樣。PLC在運(yùn)行程序時(shí)，所需的輸入信號(hào)不是現(xiàn)時(shí)取輸入端子上的信息，而是 取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個(gè)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變， 只有到下一個(gè)掃描周期輸入采樣階段才被刷新。（2）程序執(zhí)行 PLC 完成了采樣工作后， 按順序從 0000 號(hào)地址開始的程 序進(jìn)行掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器 中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸 出映像寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序

31、未被執(zhí)行完畢之前不會(huì)送到輸出 端子上。（3）輸出刷新 在執(zhí)行到 END 的命令時(shí)，即執(zhí)行完用戶所有的程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出，驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備四 PLC 的編程語(yǔ)言PLC 的控制功能是由車工女婿實(shí)現(xiàn)的。目前 PLC常用的編程語(yǔ)言有： 梯形圖 語(yǔ)言、助記符（指令表）語(yǔ)言、功能圖語(yǔ)言、順序功能圖語(yǔ)言、高級(jí)編程語(yǔ)言 等。1 、梯形圖語(yǔ)言（1）梯形圖與繼電器控制的區(qū)別 梯形圖語(yǔ)言形象直觀，類似電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制電路圖。邏輯關(guān)系 明顯，電氣技術(shù)人員容易接受。讀同一控制電路，繼電器控制原理圖和梯形圖 的輸入、輸出信號(hào)、控制過程等效。但兩者有本質(zhì)的區(qū)別：繼電器控制原理

32、圖 使用的是硬件繼電器和定時(shí)器，靠硬件連接組成控制線路。而PLC 的梯形圖使用的是內(nèi)部繼電器、定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器等，靠軟件實(shí)現(xiàn)控制。（2）梯形圖程序簡(jiǎn)介 . 梯形圖程序按行從上至下，每一行從左到右順序編寫。 PLC 程序 執(zhí)行順序與梯形圖的編寫一致。 . 梯形圖左邊垂直線稱左母線，右邊稱為右母線。左母線右側(cè)放置 輸入接點(diǎn)和內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)。梯形圖觸點(diǎn)有兩種，即常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。 . 梯形最右側(cè)必須放置輸出器件。 PLC 的輸出器件用圓圈表示，圓 圈可以表示內(nèi)部繼電器線圈，輸出繼電器線圈或定時(shí) / 計(jì)數(shù)器的邏輯運(yùn)算結(jié)果。 其邏輯動(dòng)作只有在線圈接通后，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)才動(dòng)作。輸出線圈直接與右母線相 連，

33、17輸出線圈與右母線之間不能連有觸點(diǎn)。 . 梯形圖程序中的觸點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)不能 串聯(lián)。 . 輸出線圈只對(duì)應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，不能直接驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 . 梯形圖中每個(gè)編程元件應(yīng)按一定的規(guī)則加標(biāo)字母數(shù)字串。2、助記符語(yǔ)言PLC中PLC 的助記符語(yǔ)言是 PLC的命令語(yǔ)句表達(dá)式，它與計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言相類似。用戶可以直觀地根據(jù)梯形圖，寫出助記符語(yǔ)言程序，并通過編程器送到 去。3 、功能圖語(yǔ)言功能圖語(yǔ)言是一種類似于數(shù)字邏輯電路圖的編程語(yǔ)言，熟悉數(shù)字電路的人比 較容易掌握。4 、順序功能圖語(yǔ)言順序功能圖常用來編制順序控制類程序， 可以將一個(gè)復(fù)雜的控制過程分解為 一些具體的工作狀態(tài)，把

34、這些具體的狀態(tài)依一定的順序控制要求，組合成整體 的控制程序。18案例：用 PLC與變頻器設(shè)計(jì)控制電路，并進(jìn)行模擬安裝與調(diào)試 考核內(nèi)容：用 PLC與變頻器進(jìn)行工業(yè)洗衣機(jī)控制線路的設(shè)計(jì)（工作方式由 考評(píng)員現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定），并進(jìn)行模擬安裝與調(diào)試。1、控制要求：（ 1） 按下啟動(dòng)按鈕，開始進(jìn)水直到高水位，停止進(jìn)水。（ 2） 2 秒后開始洗滌。（3）洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn) 15 秒，停 3 秒，然后反轉(zhuǎn) 15 秒，停 3 秒。（4）如此循環(huán) 3 次后開始排水，排空后脫水 10 秒。（5）開始清洗，重復(fù)（ 1）（ 4），清洗兩遍。（6）清洗完成，報(bào)警 5 秒并自動(dòng)停機(jī)。（ 7） 若按下停車按扭，可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)

35、脫水（不計(jì)數(shù)）2、控制示意圖f 50Hz洗滌運(yùn)行曲線示意圖 脫水運(yùn)行曲線示意圖 3考核要求：（1）根據(jù)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)主電路圖，并畫出 I/O （輸入/輸出）接線圖。（2）設(shè)計(jì)并繪制梯形圖，列出變頻器參數(shù)設(shè)定表。（3）模擬安裝線路（4）熟練操作計(jì)算機(jī)，能正確將所編程序輸入 PLC。（5）熟練操作變頻器，能正確設(shè)置參數(shù)。（6）按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行模擬調(diào)試。4使用器材：可編程控制器采用三菱 FX2n 48MT系列主機(jī)、變頻器采用三菱E500 系列。編程軟件為三菱 PLC編程軟件 FXGPWIN與 GX Developer 8.34L 版任選其一。19全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2010

36、屆畢業(yè)設(shè)計(jì)啟動(dòng)按鈕 停止按鈕指示燈 控制按鈕進(jìn)水口內(nèi)桶外桶波盤全自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖1、 全自動(dòng)洗衣機(jī)中 PLC主機(jī)的 I/O 資源分配名稱電路器件地址編號(hào)說明輸入信號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1X000啟動(dòng)洗衣機(jī)停止按鈕SB2X001停止洗衣機(jī)高水位按鈕SB3X002高水位選擇低水位按鈕SB4X003低水位選擇手動(dòng)排水SB5X004手動(dòng)排水選擇手動(dòng)脫水SB6X005手動(dòng)脫水選擇高水位探測(cè)器SQ1X006高水位檢測(cè)低水位探測(cè)器SQ2X007低水位檢測(cè)排空檢測(cè)SQ3X010排空檢測(cè)輸出信號(hào)進(jìn)水電磁閥KM1Y000進(jìn)水控制電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM2Y001電機(jī)正轉(zhuǎn)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM3Y002電機(jī)反轉(zhuǎn)控制排水離合器KM

37、4Y003排水控制脫水離合器KM5Y004脫水控制蜂鳴器KM6Y005聲音提示2、全自動(dòng)洗衣機(jī)中 PLC主機(jī)中輔助繼電器分配名稱地址名稱地址啟動(dòng)、停止M0正轉(zhuǎn)清洗暫停時(shí)間T39高水位M1反轉(zhuǎn)清洗時(shí)間T40低水位M2反轉(zhuǎn)清洗暫停時(shí)間T41進(jìn)水閥控制M3正轉(zhuǎn)開始M4循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)C1清洗遍數(shù)C2進(jìn)水閥關(guān)閉后延時(shí)T37正轉(zhuǎn)清洗時(shí)間T383、梯形圖圖 1 程序預(yù)定義21煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2010 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)圖 3： 2 秒后開始洗滌圖 4 ：洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn) 15 秒，停 3 秒，然后反轉(zhuǎn) 15 秒，停 3 秒，如此循環(huán) 3次后圖 6 ：開始清洗，重復(fù)（ 1 ）（ 4 ），清洗兩遍。23近年來可編程序控

38、制器 (PLC) 以及變頻調(diào)速技術(shù)日益發(fā)展，性能價(jià)格比日益 提高，并在機(jī)械、冶金、制造、化工、紡織等領(lǐng)域得以普及和應(yīng)用。為滿足溫 度、速度、流量等工藝變量的控制要求，常常要對(duì)這些模擬量進(jìn)行控制， PLC模 擬量控制模塊的使用也日益廣泛。通常情況下，變頻器的速度調(diào)節(jié)可采用鍵盤調(diào)節(jié)或電位器調(diào)節(jié)方式，但 是，在速度要求根據(jù)工藝而變化時(shí)，僅利用上述兩種方式則不能滿足生產(chǎn)控制 或工作要求，因此，我們須利用 PLC靈活編程及控制的功能，實(shí)現(xiàn)速度因工藝 而變化，從而保證產(chǎn)品的合格率及工作效率。24結(jié)論當(dāng)今社會(huì)大批量衣物的洗滌需求，促進(jìn)了洗滌機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展， 集團(tuán)化專業(yè)洗滌已經(jīng)成為先進(jìn)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的重要體現(xiàn)。而高品質(zhì)洗滌機(jī) 械的研制、生產(chǎn)和運(yùn)用則是一個(gè)國(guó)家科技進(jìn)步的重要標(biāo)志之一變頻調(diào)速控制是實(shí)現(xiàn)工業(yè)洗衣機(jī)自動(dòng)控制的一種很好的選擇。 采用 PLC 和 變頻器的調(diào)速