基于三菱PLC的工业洗衣机控制

丁怡

摘要：本次设计采用三菱FX3U-48MR的PLC和FR-D740的变频器来完成，由于系统的硬件由企业的工程师负责设计完成，根据其提供的硬件表单，进行了工业洗衣机的软件设计，并通过三菱PLC和变频器完成了程序的模拟调试，对其可行性进行了验证。

关键词：三菱PLC；变频器；工业洗衣机

中图分类号：TN77 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）02-0023-02

我市某生产企业，为了提高生产效率，决定对其企业的工业洗衣机进行自动化改造，因我系与该企业是校企合作伙伴，于是企业委托我系帮助他们设计该控制系统，整个系统的硬件设施由该企业工程师负责设计完成，而剩下的电气控制线路部分的设计则由我系来完成。恰逢学院第四届技能节，我系决定以此任务作为此次技能节PLC项目的题目，择优胜者参与此项目的后续设计。

1 工业洗衣机的技术要求

（1）工业洗衣机采用PLC控制。

（2）洗衣机的洗涤、脱水电机由变频器驱动。

（3）变频器的加速时间为2S，减速时间为1S。

（4）洗涤开始前，需确保洗衣机门开关处于闭合状态，如未闭合则需报警提示。

（5）按下起动按钮进水阀打开，水位到达高水位时停止进水，并开始洗涤正转。洗涤正转5S（30HZ），暂停3S；洗涤反转5S（20HZ）后，暂停3S为一次小循环，若小循环不足3次，则返回洗涤正转；若小循环达3次，则开始排水。水位下降到低水位时开始脱水（45HZ）并继续排水，脱水10S即完成一次大循环。若完成3次大循环，则进行洗完报警。报警10S结束全部过程，自动停机。

（6）洗衣过程中，按下预停按钮，洗衣机完成本次大循环后停止；如按下停止按钮，洗衣机则立即停止。

2 程序设计

根据控制要求，此次项目设计采用三菱FX3U-48MR的PLC和FR-D740的变频器来完成。系统的硬件设施部分由企业完成设计，由于采用了变频器来控制电机的运转，在PLC输入输出端口的分配上就使用变频器的端口来取代传统的交流接触器的线圈，只需再进行变频器相关参数的设置即可。

PLC输入输出端口的分配使用情况如表1所示。

根据工业洗衣机的技术要求，整个洗衣过程可用工艺流程图来表示。其中洗涤开始前，需确保洗衣机门开关处于闭合状态，如未闭合则需报警提示的要求，可采用选择性分支来完成。当按下启动按钮且门未闭合出现报警时，可按下停止按钮取消报警，将门闭合后再次按下启动按钮使洗衣机进入洗涤状态。主要的技术要求如流程图所图1所示。

按照流程图（图1）所示，工业洗衣机的控制程序可采用步进指令来完成。在程序中需使用6个定时器来分别完成正转洗涤计时，正转暂停计时，反转洗涤计时，反转暂停计时，脱水计时和报警计时；正反洗涤计数与大循环计数则由2个计数器来完成；状态继电器除了初始状态的S0之外，还有进水阀打开的状态S10，正转洗涤的状态S11，正转暂停的状态S12，反转洗涤的状态S13，反转暂停的状态S14，洗涤完成后排水阀打开的状态S15，正转脱水的状态S16，洗完报警的状态S17以及门未关报警的状態S30。正反转洗涤的频率和正转脱水的频率通过变频器的相关参数设定即可实现，如表2所示。

在设置参数时需要注意Pr.4、Pr.5和Pr.6三个参数，它们的设定值与PLC输出端口的分配有直接关系，当变频器RH端口得电时，窗口显示的是Pr.4所设置的参数；RM端口得电时，窗口显示的是Pr.5所设置的参数；RL端口得电时，窗口显示的是Pr.6所设置的参数。这三个参数设定后，在编写程序时就需注意对应，根据控制要求，洗涤正转30HZ就需要Y20和Y23得电，洗涤反转20HZ就需要Y21和Y22得电，脱水正转45HZ就需要Y20和Y24得电，唯有如此才能按照要求实现变频器对洗涤、脱水电机的控制。

而技术要求中提到的预停，则在步进程序之外配合普通的指令即可实现。通过预停按钮X2控制内部继电器M20，在正转脱水状态S16的状态转移条件中配合使用M20的常开触点回到初始状态S0即可实现预停功能。急停功能只需在初始状态的启动条件中加上急停按钮X1即可。如图2所示。

技术要求中其余的功能编写成步进程序相对简单，值得注意的是正反洗涤计数器C0的复位和排水电磁阀Y1的控制。正反洗涤计数器C0的复位指令除了在初始状态S0中使用之外，在洗涤完成后排水阀打开的状态S15的任务中也需要使用，只有如此才能保证C0再次计数，完成大循环3次的要求。排水电磁阀Y1在排水和脱水时都需要得电动作，而排水和脱水是两个状态任务，Y1要在两个状态任务中都得电，在步进程序中只能使用置位指令来完成。又由于有洗涤需完成3次大循环的要求，因此排水电磁阀Y1的复位指令除了在洗完报警的状态S17的任务中使用之外，还需要在进水阀打开的状态S10的任务中使用。

3 结语

在步进程序中注意这几部分的指令编写，既能顺利完成指令的模拟调试。当然在日常生活中使用的全自动洗衣机在往内桶注水时探测到的值往往也不是一个固定值，这个值会随着水的冲击产生波动，如考虑这种波动则会出现电机无法正常运作的现象。因此在模拟调试时，即认为当液位一到达所需求的高度时便停止探测，而此时传回的数据量相对来说是比较稳定的，电机也没有再出现停转的情况。

参考文献

[1]杨杰忠.可编程序控制器及其应用[M].中国劳动社会保障出版社，2015.

[2]李志斌.PLC和变频器在工业洗衣机控制系统中的应用[J].电机与控制应用，2008，（06）：44-46.

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