畢業(yè)論文--變頻器在工業(yè)洗衣機中的應用

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　目錄…………………………………………………………………………………1</p><p>　　摘要…………………………………………………………………………………2</p><p>　　前言…………………………………………………………………………………2</p><p

2、>　　第一章、工業(yè)洗衣機………………………………………………………………………3</p><p>　　一、工業(yè)洗衣機的工作原理…………………………………………………3</p><p>　　二、工業(yè)洗衣機的工作過程…………………………………………………4</p><p>　　第二章、變頻器……………………………………………………………………6</p>

3、<p>　　一、變頻器簡介………………………………………………………………6</p><p>　　二、變頻器的工作原理………………………………………………………7</p><p>　　三、變頻器的控制方式及選型………………………………………………7</p><p>　　四、變頻器的參數(shù)設置………………………………………………………8</p>

4、<p>　　第三章、PLC簡介 ………………………………………………………………14</p><p>　　一、PLC的定義及特點 ……………………………………………………14</p><p>　　二、PLC的應用和發(fā)展前景 ………………………………………………14</p><p>　　三、PLC的基本組成及工作原理……………………………………………

5、15</p><p>　　四、PLC的編程語言…………………………………………………………17</p><p>　　案例：用PLC與變頻器設計控制電路，并進行模擬安裝與調試 ……………19</p><p>　　結論 ………………………………………………………………………………25</p><p>　　致謝 ………………………………………………

6、………………………………26</p><p>　　參考文獻 …………………………………………………………………………27</p><p><b>　　—1—</b></p><p>　　題目：變頻器在工業(yè)洗衣機中的應用</p><p><b>　　姓名：***</b></p><

7、p><b>　　摘要</b></p><p>　　工業(yè)洗衣機是指用于賓館、飯店、洗衣店或工廠進行大批量衣物清洗用的洗衣機，具有洗滌容量大、效果好、成本低、效率高、污染小等特點。近些年來，工業(yè)洗滌設備尤其以水洗設備為主，變頻器的應用越來越普及，變頻器也因此為工業(yè)洗滌設備帶來了全新的技術革命，從最早的不可調速的半自動洗衣機到用兩個雙速電機來實現(xiàn)四個速率的全自動洗衣機，最后發(fā)展到只需一個電機

8、就可實現(xiàn)多段速率的現(xiàn)代洗衣機。工業(yè)洗衣機整個洗滌控制的關鍵在于低速洗滌時有很平滑的力矩以及脫水時有很高的旋轉速度。由于負載很大，為了獲得大的起動轉矩要采用大電阻電機，減速時還另需制動裝置。隨著大功率開關器件制造技術及計算機控制技術的發(fā)展，采用變頻調速控制電機已滲透到各種電力傳動系統(tǒng)中。</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　本文采用三菱FX2N

9、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)洗衣機控制系統(tǒng)。在洗衣機中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)洗衣機的性能，可用一臺電動機從低速到高速大范圍調節(jié)，滿足低速洗滌大轉矩和高速脫水的要求，且傳動裝置可做的很小，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。</p><p>　　本設計通過對洗衣機洗衣原理和洗衣過程的

10、分析，判斷出洗衣機洗衣過程所需要的各種轉速。然后分析介紹了通用變頻器的工作原理以及控制方式等，進而針對變頻器的型號和容量的選擇進行了簡要說明。接著詳細的介紹了變頻器的各種參數(shù)設置及PLC的相關知識，并通過案例重點分析了在洗衣機的洗衣過程中，變頻器多段速功能的多種轉速是如何同洗衣機的控制程序（PLC程序）以及電動機相輔相成，完成洗衣任務的。</p><p><b>　　—2—</b></

11、p><p>　　第一章 工業(yè)洗衣機</p><p>　　一 工業(yè)洗衣機的工作原理</p><p>　　洗衣機是利用電能產(chǎn)生機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，它省時省力節(jié)水,特別是在天寒水冷的時候，才會真正體驗到它的妙處。我們按其額定洗滌容量分為家用和集體用兩類。工業(yè)洗衣機就是集體用類。</p><p>　　洗衣機

12、按洗滌方式來分，可分為波輪式洗衣機和滾桶式洗衣機兩種。下面先說一下波輪式洗衣機電路的工作原理：放入衣物后，打開進水龍頭的閥門，選擇好正確的水位及工作程序，接通電源，閉合倉門，門安全開關閉合，此時水位開關內部的公共觸點是和脫水觸點相通，進水閥通電進水，當桶內水位到達指定高度時，在氣壓的作用下水位開關內部公共觸點斷開脫水觸點而接通洗滌觸點，進水閥斷電停止進水，電動機電源被接通，電動機開始運轉，周期性的時而正轉、時而反轉，相互交替，通過離合器

13、帶動波輪用同樣的周期正轉、反轉，以一定速度旋轉的波輪會帶動桶內的水及衣物形成旋轉水流，衣物在水流中相互磨擦而達到洗衣的目的</p><p>　　工業(yè)洗衣機結構采用臥式滾筒型。滾桶洗衣機也是洗衣桶套著脫水桶，脫水桶與洗衣桶同軸心安裝，這兩只桶扁且直徑比較大，就像是側放的盆子，盆口對著倉門，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的電動機通過皮帶連接，兩桶均為不銹鋼制造。滾桶洗衣機的

14、倉門面向正前方，在洗衣機的上部及面板上還有進水閥，排水閥，水位開關，程控器等部件。電路的工作原理同波輪洗衣機基本相同，洗衣的程序受程控器控制，因為洗衣機工作在洗滌狀態(tài)時，脫水桶轉動的速度較慢，而工作于脫水狀態(tài)時，脫水桶要高速旋轉，波輪式洗衣機是通過離合器內部的齒輪轉換實現(xiàn)變速，電機的轉速是恒定的。滾桶洗衣機它沒有離合器變速，但是它的電機是雙速電機，所以當洗衣機工作于洗滌態(tài)時，程控器接通電機的洗滌低速繞組，電機的轉速慢，工</p&g

15、t;<p>　　作于脫水態(tài)時，則接通脫水高速繞組，電機高速運轉，這個過程是通過程控器和電機的共同作用來完成。</p><p><b>　　—3—</b></p><p>　　二 工業(yè)洗衣機的工作過程</p><p>　　工業(yè)洗衣機的洗滌過程如下：</p><p>　　首先，加水，正反轉洗滌25分鐘，洗滌完

16、畢后，排水，進入脫水階段，脫水階段包括均布、中脫和高脫三個過程，均布即是在有水和無水的情況下，以比洗滌過程高的轉速正向旋轉1.5分鐘，使衣物均勻地附著在洗衣機的滾筒內側，以使后續(xù)的脫水過程平穩(wěn)；排水后，提高轉速進入中速脫水過程（2分鐘），隨后再進入高速脫水過程（5分鐘），使衣物的含水率降至所要求的水平。各階段的運行速度為：</p><p>　　洗滌：30rpm左右 均布：60rpm左右</

17、p><p>　　中脫：400rpm左右 高脫：700～800rpm</p><p>　　工業(yè)洗衣機電氣接線原理示意圖</p><p><b>　　—4—</b></p><p><b>　　V/f曲線</b></p><p>　　以100kg型洗衣機為例：<

18、/p><p>　?。ˋ、a）點：2Hz，24V</p><p>　?。˙、b）點：25Hz，112V</p><p>　?。–、c）點：50Hz，380V</p><p>　　綜上，工業(yè)洗衣機的正常運轉需要使洗衣機電機高轉矩、多段速、寬電壓范圍、自動轉差補償和方便的通訊方式；而且要性能穩(wěn)定，能適應各種賓館、酒店洗衣房的高溫、高濕的環(huán)境等。因此，變

19、頻器在其中充當了不可替代的作用！這就要求變頻器供應商能提供及時、完善的服務，總之，要求變頻器能適應工業(yè)洗衣機特定的洗滌工藝要求和特定客戶群的服務要求。</p><p><b>　　—5—</b></p><p><b>　　第二章 變頻器</b></p><p><b>　　一 變頻器簡介</b>&

20、lt;/p><p>　　變頻器是利用電力半導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，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。 </p><p>　　變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。20世

21、紀60年代以后，電力電子器件經(jīng)歷了SCR(晶閘管)、GTO(門極可關斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場效應管)、SIT(靜電感應晶體管)、SITH(靜電感應晶閘管)、MGT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制晶閘管)、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，器件的更新促進了電力電子變換技術的不斷發(fā)展。20世紀70年代開始，脈寬調制變壓變頻(PWM－VVVF)

22、調速研究引起了人們的高度重視。20世紀80年代，作為變頻技術核心的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80年代后半期開始，美、日、德、英等發(fā)達國家的VVVF變頻器已投入市場并獲得了廣泛應用。 </p><p>　　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；按照開關方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制

23、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。 </p><p>　　VVVF：改變電壓、改變頻率</p><p>　　CVCF：恒電壓、恒頻率。</p><p>　　各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是

24、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，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC)。</p><p><b>　　—6—</b></p><p>　　二 變頻器的工作原理</p><p>　

25、　我們知道，交流電動機的同步轉速表達式位：n＝60 f(1－s)/p 式中</p><p>　　n——異步電動機的轉速； f——異步電動機的頻率；</p><p>　　s——電動機轉差率； p——電動機磁極對數(shù)。</p><p>　　由上式可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的范圍內變化時，電動機轉速

26、調節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。</p><p>　　三 變頻器的控制方式及選型</p><p>　　1、變頻器的控制方式</p><p>　　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

27、。（1）U/f=C的正弦脈寬調制（SPWM）控制方式</p><p>　?。?）電壓空間矢量（SVPWM）控制方式</p><p>　　（3）矢量控制（VC）方式（4）直接轉矩控制（DTC）方式</p><p>　?。?）矩陣式交—交控制方式</p><p><b>　　2變頻器的選型</b></p>

28、<p>　　（1）變頻器的類型選擇</p><p>　　1） 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。 </p><p>　　2） 變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應用時的方式方法。 </p><p>　　3） 變頻器與負載的匹配問題</p><p><b>　　—7—</b

29、></p><p>　?、?電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。 </p><p>　?、?電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。 </p><p>　　③.轉矩匹配；這種情況在恒轉矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。 </p>&

30、lt;p>　　4） 在使用變頻器驅動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。 </p><p>　　5） 變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，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。 </p><p>　　6）

31、 對于一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋</p><p>　?。?）、變頻器容量選擇</p><p>　　變頻器的容量通常用額定輸出電流(A)、輸出容量(kV·A)、適用電動機功率(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，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

32、器的額定輸出電壓的三相視在輸出功率。適用電動機功率是以2、4極的標準電動機為對象，表示在額定輸出電流以內可以驅動的電動機功率。因6極以上的電動機、變極電動機、特殊電動機的額定電流比標準電動機大，故不能根據(jù)所采用電動機的功率選擇變頻器容量。因此，對于用6極以上和變極電動機拖動的負載、變動負載、斷續(xù)負載和短時負載，變頻器的容量應按運行過程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來選擇。</p><p>　　在選擇和使用變頻器時，還應

33、考慮對于三相籠型異步電動機，由于變頻器輸出的電壓、電流中含有高次諧波的影響，將會使電動機的效率、功率因數(shù)降低，溫度會有所增加，同一負載下電流將增加10％。因變頻器的限流功能設置在1.5In，電動機短時最大轉矩只有1.5Tn(工頻下電動機的最大轉矩一般有2.0Tn)。為避免溫度增加，低速時連續(xù)運轉要適當降低負載轉矩，1/2速度以下必須減小10％負載轉矩，1/3速度以下必須減小20％負載轉矩。</p><p><

34、;b>　　—8—</b></p><p>　　四 變頻器的參數(shù)設置</p><p>　?。ㄒ唬┲麟娐范俗诱f明</p><p>　　1、L1、L2、L3端子</p><p>　　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。實驗使用的變</p><p><b>　　—9—</b&

35、gt;</p><p>　　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、L3端子。</p><p>　　2、T1、T2、T3端子</p><p>　　變頻器的主電路輸出端子，接三相電動機。變頻器在使用時，主電路電源輸入端子與輸出端子一定不要弄錯，否則會造成變頻器的損壞。</p><p><b>　　3、

36、P、R端子</b></p><p>　　制動電阻連接端子（容量在10HP以下的變頻器有此端子）。當負載慣量較大或減速時間短，使變頻器容易過壓跳閘時使用。</p><p><b>　　4、P、N端子</b></p><p>　　制動單元連接端子（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單元

37、電源，其中P接正電壓，N接負電壓。需要特別指出的是：變頻器如不接制動單元，P、N端子應保持開路狀態(tài)，切不可將兩端短路，否則將會造成變頻器損壞。</p><p>　?。ǘ┛刂齐娐范俗诱f明</p><p>　　N2系列變頻器控制電路端子共有15個，可以用1、2、3、……、15標識，具體的端子符號和端子功能說明： </p><p><b>　　—10—<

38、/b></p><p><b>　　1、鍵盤操作鍵說明</b></p><p>　　FREQ.SET  鍵盤頻率設置旋鈕VR</p><p>　?。?）運行/停止鍵和正轉/反轉鍵</p><p>　　當變頻器的運行由鍵盤控制（F010設為0）時，按運行/停止鍵，變頻器開始運行；若需要轉向控制，可以

39、按正轉/反轉鍵；再按運行/停止鍵，變頻器停止運行。</p><p>　　當變頻器的運行由外端子控制（F010設為1）時，正轉/反轉鍵及運行鍵失效，停止鍵是否有效可由F048設置。</p><p><b>　　（2）轉換/功能鍵</b></p><p>　　按此鍵可以進行監(jiān)視模式和編程模式的轉換，。當顯示器顯示頻率、轉速、線速度、電壓、電流等（由

40、F047 、F051設定)時屬于監(jiān)視模式下，按一次鍵，顯示的物理量改變一個，依次順序下去。當再按一次鍵，顯示器顯示功能碼F000時，變頻器處于編程模式，可以輸入程序。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)增鍵和數(shù)據(jù)減鍵</p><p>　　修改數(shù)據(jù)時，控制數(shù)據(jù)增加和減小。按一下，數(shù)據(jù)增加或減小一個單位；持續(xù)按鍵，數(shù)據(jù)持續(xù)增加或減小。</p><p><b>　　

41、（4）位移/復位鍵</b></p><p>　　修改數(shù)據(jù)時，控制數(shù)據(jù)位移動；報警復位時使用。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)讀出/寫入鍵</p><p><b>　　—11—</b></p><p>　　監(jiān)視模式下數(shù)據(jù)修改時，按此鍵確認修改的數(shù)據(jù)值；變頻器處于編程模式，顯示功能碼F000時，按此鍵可以讀出該功

42、能碼下的參數(shù)碼，此時可以進行參數(shù)碼修改，再按此鍵寫入（確認）參數(shù)碼。</p><p>　?。?）鍵盤頻率設置旋鈕VR</p><p>　　當F011設為1時，頻率由此旋鈕設定。</p><p>　　2．LED指示燈說明</p><p>　?。?） SEQ 燈：運行指令由外端子控制時（即F010設為1），燈亮。</p><p

43、>　?。?） FRQ 燈：頻率指令由鍵盤旋鈕或外端子設定時（即F011設為1、2、3），燈亮。</p><p>　?。?）FWD 燈：轉向設為正轉，燈會動作（停機中閃爍，運行后一直亮著）。</p><p>　　（4） REV 燈：轉向設為反轉，燈會動作（停機中閃爍，運行后一直亮著）。</p><p>　　（5） Hz/RPM 燈：LED數(shù)碼顯示屏顯示頻率/轉速

44、時，燈亮。</p><p>　　（6） FUN 燈：LED數(shù)碼顯示屏顯示功能碼時，燈亮；顯示功能碼下數(shù)據(jù)時，燈會閃爍。</p><p>　?。?）VOLT 燈：LED數(shù)碼顯示屏顯示電壓時，燈亮。</p><p>　?。?） AMP 燈：LED數(shù)碼顯示屏顯示電流時，燈亮。</p><p>　　3．LED數(shù)碼顯示屏顯示的數(shù)據(jù)說明</p>

45、;<p>　　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：</p><p>　?。?） 運行數(shù)據(jù)的顯示</p><p>　　變頻器接通電源，顯示器會先閃爍目前電源電壓（由F030設定)，幾秒后，或運行信號投入后，改顯示各種運行數(shù)據(jù)，如頻率、轉速、線速度、電壓、電流等（由F047 、F051設定)。此時屬于監(jiān)視模式下。</p><p>　?。?）

46、功能碼及其參數(shù)碼的顯示</p><p>　　按DSP鍵，進行模式轉換 ，使變頻器處于編程模式時，顯示器顯示功能碼F000,；再按READ鍵（數(shù)據(jù)讀出鍵），可顯示對應功能碼下的參數(shù)碼，詳細功能碼及參數(shù)碼見“功能參數(shù)表”。</p><p>　　（3） 指示數(shù)據(jù)的顯示</p><p>　　顯示故障類型、特殊情況、按鍵操作錯誤等信息</p><p>

47、<b>　　—12—</b></p><p>　　三、鍵盤操作鍵基本操作說明</p><p>　　1．監(jiān)視模式 下面以頻率修改為例說明基本操作，變頻器在停機中操作；變頻器在運行中操作。</p><p><b>　　2．編程模式</b></p><p>　　變頻器編程序的基本操作步驟如下：</

48、p><p>　?。?） 按FUN鍵，使變頻器處于編程模式，此時LED數(shù)碼顯示屏顯示F000。</p><p>　?。?） 按▲鍵、▼鍵、<鍵，找出需要的功能碼。</p><p>　?。?）按READ鍵，讀出該功能碼中原有的參數(shù)碼。</p><p>　?。?） 通過▲鍵、▼鍵、<鍵，修改參數(shù)碼。</p><p>

49、　?。?）按ENTER鍵確認參數(shù)碼。</p><p>　?。?）如需繼續(xù)設置其他功能，那么重復①--⑤的操作。如不需繼續(xù)設置其他功能，則可按RUN鍵，電動機就開始運行了。</p><p>　?。?） 運行中的變頻器，按STOP鍵，可以使其停止運行。</p><p><b>　　—13—</b></p><p>　　第三章

50、 PLC簡介</p><p>　　一 PLC的定義及特點</p><p><b>　　1、PLC的定義</b></p><p>　　可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種

51、類型的機械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　可編程序控制器及其有關的外部設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則而設計。</p><p><b>　　2、PLC的特點</b></p><p>　　PLC是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點及計算機靈活、方便的優(yōu)點而設計制造和發(fā)展的，這就使PLC具有許多其他控制器所無法相比的特點。

52、</p><p>　　可靠性高，抗干擾能力強</p><p><b>　　通用性強，使用方便</b></p><p>　　采用模塊化結構，使系統(tǒng)組合靈活方便</p><p>　　編程語言簡單、易學，便于掌握</p><p><b>　　系統(tǒng)設計周期短</b></p>

53、;<p>　　對生產(chǎn)工藝改變適應性強</p><p>　　安裝簡單、調試方便、維護工作量小</p><p>　　二 PLC的應用和發(fā)展前景</p><p><b>　　1、 PLC的應用</b></p><p>　　PLC是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)

54、自動控制裝置，它具有可靠性高、體積小、功能強、程序設計簡單、靈活通用、維護方便等一系列的優(yōu)點，因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領域中有著廣泛的應用，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機器人和CAD/CAM）之一。</p><p><b>　　—14—</b></p><p>　　2、 PLC的發(fā)展前景</p><p>　　為了適應市場的各

55、方面的需求，各生產(chǎn)廠家對PLC不斷進行改進，推出功能更強、結構更完善的新產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品總體來說，朝兩個方向發(fā)展：一個是向超小型、專用化和低價格的方向發(fā)展，以進行單機控制；另一個是向大型、高速、多功能和分布式全自動網(wǎng)絡化方向發(fā)展，以適應現(xiàn)代化的大型工廠、企業(yè)自動化的需要。</p><p>　　三 PLC的基本組成及工作原理</p><p>　　1、 PLC的基本組成</p>

56、<p><b>　　總線</b></p><p><b>　　主機</b></p><p>　　圖3—1 PLC硬件系統(tǒng)結構框圖</p><p>　　在圖3—1中，PLC的主機由微處理器（CPU）、存儲器（EPROM、RAM）、輸入/輸出模塊、外設I/O接口、通信接口及電源組成。對于整體式的PLC，這些部件都

57、在同一個機殼內。而對于模塊式結構的PLC，各部件獨立封裝，稱為模塊，各模塊通過機架和電纜連接在一起。 </p><p>　　主機內的各個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)實際控制對象的需要配備一定的外部設備，可構成不同的PLC控制系統(tǒng)。下面分別介紹PLC各組成部分及其作用：</p><p><b>　　—15—</b></p>&

58、lt;p>　　（1）處理單元CPU CPU是PLC的控制中樞，PLC在CPU的控制下有</p><p>　　條不紊的工作，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場的各個設備進行控制。</p><p>　　CPU的具體作用如下：</p><p>　?、俳邮?、存儲用戶程序。</p><p>　　②、 以掃描方式接收來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應的數(shù)據(jù)存儲

59、區(qū)。</p><p>　?、?、 執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。</p><p>　　④、 響應外部設備的請求。</p><p><b>　?。?）存儲器</b></p><p>　　可編程控制器有兩種存儲器，即系統(tǒng)存儲器（EPROM）和用戶存儲器（RAM）。</p><p>　　系統(tǒng)存儲器用來存放系統(tǒng)管

60、理程序，用戶不能訪問和修改這部分存儲器的內容。用戶存儲器用來存放編制的應用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲器部分也稱為數(shù)據(jù)存儲區(qū)。它包括輸入、輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時器/計數(shù)器預置數(shù)和當前的數(shù)據(jù)區(qū)，存放中間結果的緩沖區(qū)。</p><p>　　（3） 輸入/輸出模塊</p><p>　　PLC的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，實際生產(chǎn)過程中的信號電平是多種多樣的，外部執(zhí)行機構所需的電平也是

61、各不相同的，而可編程控制器的CPU所處理的信號只能是標準電平，這樣就需要有相應的I/O模塊作為CPU與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的橋梁，進行信號電平的轉換。</p><p>　　2、PLC的基本工作原理</p><p>　　PLC是一種存儲程序的控制器。用戶根據(jù)某一對象的具體控制要求，編制好控制程序后，用編程器將程序鍵入到PLC的用戶程序存儲器中寄存。PLC的控制功能就是通過運行用戶程序來實現(xiàn)的。<

62、;/p><p>　　PLC掃描工作方式主要分三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。</p><p>　?。?）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</p><p>　　將所有輸入信號，讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個過程稱為輸入</p><p><b>　　—16—</b></p&

63、gt;<p>　　采樣。PLC在運行程序時，所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸入端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內這個采樣結果的內容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。</p><p>　?。?） 程序執(zhí)行 PLC完成了采樣工作后，按順序從0000號地址開始的程序進行掃描執(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)進行運算處理。再將程序

64、執(zhí)行的結果寫入寄存執(zhí)行結果的輸出映像寄存器中保存。但這個結果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會送到輸出端子上。</p><p>　?。?）輸出刷新 在執(zhí)行到END的命令時，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容送到輸出鎖存器中進行輸出，驅動用戶設備。</p><p>　　四 PLC的編程語言</p><p>　　PLC的控制功能是由車工女婿實現(xiàn)的。

65、目前PLC常用的編程語言有：梯形圖語言、助記符（指令表）語言、功能圖語言、順序功能圖語言、高級編程語言等。</p><p><b>　　1、梯形圖語言</b></p><p>　　（1）梯形圖與繼電器控制的區(qū)別</p><p>　　梯形圖語言形象直觀，類似電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制電路圖。邏輯關系明顯，電氣技術人員容易接受。讀同一控制電路，繼電器

66、控制原理圖和梯形圖的輸入、輸出信號、控制過程等效。但兩者有本質的區(qū)別：繼電器控制原理圖使用的是硬件繼電器和定時器，靠硬件連接組成控制線路。而PLC的梯形圖使用的是內部繼電器、定時器/計數(shù)器等，靠軟件實現(xiàn)控制。</p><p>　?。?）梯形圖程序簡介</p><p>　　①. 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。</p>&l

67、t;p>　　②. 梯形圖左邊垂直線稱左母線，右邊稱為右母線。左母線右側放置輸入接點和內部繼電器觸點。梯形圖觸點有兩種，即常開觸點和常閉觸點。</p><p>　　③. 梯形最右側必須放置輸出器件。PLC的輸出器件用圓圈表示，圓圈可以表示內部繼電器線圈，輸出繼電器線圈或定時/計數(shù)器的邏輯運算結果。其邏輯動作只有在線圈接通后，對應的觸點才動作。輸出線圈直接與右母線相連，</p><p>

68、<b>　　—17—</b></p><p>　　輸出線圈與右母線之間不能連有觸點。 </p><p>　?、? 梯形圖程序中的觸點可以任意串、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。</p><p>　　⑤. 輸出線圈只對應輸出映像區(qū)的相應位，不能直接驅動現(xiàn)場設備。</p><p>　?、? 梯形圖中每個編程元件應按一定的規(guī)

69、則加標字母數(shù)字串。</p><p><b>　　2、助記符語言</b></p><p>　　PLC的助記符語言是PLC的命令語句表達式，它與計算機匯編語言相類似。用戶可以直觀地根據(jù)梯形圖，寫出助記符語言程序，并通過編程器送到PLC中去。</p><p><b>　　3、功能圖語言</b></p><p&

70、gt;　　功能圖語言是一種類似于數(shù)字邏輯電路圖的編程語言，熟悉數(shù)字電路的人比較容易掌握。</p><p><b>　　4、順序功能圖語言</b></p><p>　　順序功能圖常用來編制順序控制類程序，可以將一個復雜的控制過程分解為一些具體的工作狀態(tài)，把這些具體的狀態(tài)依一定的順序控制要求，組合成整體的控制程序。</p><p><b>

71、;　　—18—</b></p><p>　　案例：用PLC與變頻器設計控制電路，并進行模擬安裝與調試 </p><p>　　考核內容：用PLC與變頻器進行工業(yè)洗衣機控制線路的設計（工作方式由考評員現(xiàn)場設定），并進行模擬安裝與調試。</p><p><b>　　1、控制要求：</b></p><p>　　（

72、1） 按下啟動按鈕，開始進水直到高水位，停止進水。</p><p>　　（2） 2秒后開始洗滌。</p><p>　?。?） 洗滌時，正轉15秒，停3秒，然后反轉15秒，停3秒。</p><p>　?。?） 如此循環(huán)3次后開始排水，排空后脫水10秒。</p><p>　　（5） 開始清洗，重復（1）～（4），清洗兩遍。</p>

73、<p>　　（6） 清洗完成，報警5秒并自動停機。</p><p>　?。?） 若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數(shù)）。</p><p><b>　　2、控制示意圖</b></p><p>　　洗滌運行曲線示意圖 脫水運行曲線示意圖</p><p>

74、;<b>　　3．考核要求：</b></p><p>　?。?）根據(jù)任務要求，設計主電路圖，并畫出I/O（輸入/輸出）接線圖。</p><p>　　（2）設計并繪制梯形圖，列出變頻器參數(shù)設定表。</p><p><b>　?。?）模擬安裝線路</b></p><p>　　（4）熟練操作計算機，能正確

75、將所編程序輸入PLC。</p><p>　　（5）熟練操作變頻器，能正確設置參數(shù)。</p><p>　?。?）按設計要求進行模擬調試。</p><p>　　4．使用器材：可編程控制器采用三菱FX2n－48MT系列主機、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。</p><

76、;p><b>　　—19—</b></p><p>　　全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　全自動洗衣機示意圖</b></p><p>　　1、 全自動洗衣機中PLC主機的I/O資源分配</p><p><b>　　—20—</b></p>

77、<p>　　2、全自動洗衣機中PLC主機中輔助繼電器分配</p><p><b>　　3、梯形圖</b></p><p><b>　　圖1 程序預定義</b></p><p><b>　　—21—</b></p><p>　　圖2：按下啟動按鈕及高水位選擇開關，開始

78、進水</p><p>　　圖3：2秒后開始洗滌</p><p><b>　　—22—</b></p><p>　　圖4：洗滌時，正轉15秒，停3秒，然后反轉15秒，停3秒，如此循環(huán)3次后</p><p>　　圖5：開始排水，排空后脫水10秒</p><p>　　圖6：開始清洗，重復（1）～（4），

79、清洗兩遍。</p><p>　　圖7：清洗完成，報警5秒并自動停機</p><p><b>　　—23—</b></p><p>　　圖8：若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數(shù)）</p><p>　　近年來可編程序控制器(PLC)以及變頻調速技術日益發(fā)展，性能價格比日益提高，并在機械、冶金、制造、化工、

80、紡織等領域得以普及和應用。為滿足溫度、速度、流量等工藝變量的控制要求，常常要對這些模擬量進行控制，PLC模擬量控制模塊的使用也日益廣泛。</p><p>　　通常情況下，變頻器的速度調節(jié)可采用鍵盤調節(jié)或電位器調節(jié)方式，但是，在速度要求根據(jù)工藝而變化時，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。</p>

81、;<p><b>　　—24—</b></p><p><b>　　結論</b></p><p>　　當今社會大批量衣物的洗滌需求，促進了洗滌機械工業(yè)的迅速發(fā)展，集團化專業(yè)洗滌已經(jīng)成為先進國家工業(yè)發(fā)展的重要體現(xiàn)。而高品質洗滌機械的研制、生產(chǎn)和運用則是一個國家科技進步的重要標志之一</p><p>　　變頻調速

82、控制是實現(xiàn)工業(yè)洗衣機自動控制的一種很好的選擇。采用 PLC和變頻器的調速系統(tǒng)能滿足標準洗滌和高速脫水等各種工況的要求 ,并能提高洗滌質量;變頻器的使用減少了傳動機構 ,增加了系統(tǒng)的運行壽命,減少了機械和電氣噪聲 ,還優(yōu)化了洗滌速度 ,降低了電力損耗。目前 ,針對工業(yè)洗衣機特有的負載特性而設計的洗衣機專用變頻器已處于研制階段。隨著衣物質地的高級化和多樣化 ,變頻化的工業(yè)洗衣機也會繼續(xù)向前不斷發(fā)展。</p><p>

83、　　利用可編程控制器、變頻器與人機界面等自動化產(chǎn)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。此方案的應用，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(chǎn)效率與設備性能。經(jīng)調試

84、與運行測試后能達到客戶的設計要求并已投入生產(chǎn)</p><p><b>　　—25—</b></p><p><b>　　致謝語</b></p><p>　　經(jīng)過這半年來的忙碌和學習，本次畢業(yè)論文設計已接近尾聲，作為一個大專生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起學習的同學們

85、的支持，想要完成這個設計是難以想象的在畢業(yè)論文設計過程中，我遇到了許多意想不到的困難。在此我要感謝我的指導老師**老師給我悉心的幫助和對我耐心而細致的指導，我的畢業(yè)論文較為復雜煩瑣，但是*老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩*老師的專業(yè)水平，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作，我才得以解決畢業(yè)設計中遇到的種種問題。同時感謝系領導對我們的教導和關注；感謝大學三年傳授我們專業(yè)知識的老師。還有

86、謝謝我周圍的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的關心和鼓勵，也讓我的大學生活充滿了溫暖和歡樂。我非常珍視和他們的友誼。如果沒有他們的幫助，此次畢業(yè)論文的完成將變得困難。他們在我設計中給了我許多寶貴的意見和建議。同時也要感謝自己遇到困難的時候沒有一蹶不振，能夠找到最好的方法來解決問題。最后，感謝生我養(yǎng)我的父母。他們給了我無私的愛，我深知他們?yōu)槲仪髮W所付出的巨大犧牲和努力，而我至今仍無以為報。祝福他們，</p><p><

87、;b>　　—26—</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　中國家用電器研究所. 《家用電器時尚消費》2002—2003</p><p>　　王春剛. 《洗衣機的特點及原理》 北京 農(nóng)村讀物出版社，2002</p><p>　　吳存宏. 《淺談PLC在全自動洗衣機中運

88、用》.[J]家用電器科技，2004 </p><p>　　余雷聲，《方宗達等編.電氣控制與PLC應用》.北京：機械工業(yè)出版社，1996</p><p>　　鄧則名. 《電器與可編程序控制器應用技術》北京：機械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　韓服善，張石平《全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)設計》[J] 家用電器.消費，2002</p><p