秦 冲

（三门峡职业技术学院，河南三门峡 472000）

0 引言

与家用洗衣机相比，工业洗衣机主要是用来满足大容量、大功率的洗衣要求，主要应用于宾馆、酒店、医院、服装厂、水洗厂及工矿企业等[1]。其中用得最多的是滚筒式洗衣，主要是由电动机带动滚筒进行旋转，所洗衣物在滚筒的作用下被重复提升和摔下，如此往复循环，在洗衣粉、洗衣液和水的共同作用下才能保证被洗干净。滚筒式洗衣机能够改善普通洗衣机洗衣服时对衣物的缠绕、洗涤不均匀、磨损衣物等问题[2]，因此工业洗衣机可以洗羊绒毛、真丝类的衣物。为了实现工业洗衣机的自动洗衣，本文按照工业洗衣机的控制系统要求及原理，对工业洗衣机的控制系统进行了硬件及程序设计，运用变频器程序运行参数的设置和外部端子的连接实现工业洗衣机的多段调速。实现斜坡增速和斜坡减速的效果，利用液位传感器来判别高低水位，从而实现工业洗衣机的自动化控制，提高工作效率。

1 工业洗衣机的工作过程及控制要求

1.1 工作流程

为了实现工业洗衣机的自动化，工业洗衣机要打破传统的双缸手动洗衣机的工作状态[3]。按照图1所示的工作过程进行，工作流程为：按下起动按钮，洗衣机首先执行进水工作，待水位上升并到达高水位传感器处时，进水工作停止，电机开始正传洗涤，洗涤时间持续15 s，15 s后暂停3 s，单机起动反转洗涤，持续15 s，洗涤完成后暂停3 s，此工作过程为一个小的循环，循环执行3次，如果循环未达到3次，那么，洗衣机要进行返回到正转开始洗涤，执行下一个小的循环；如果小循环达到3次，整个小循环结束，并且开始排水。水位开始下降，当水位下降到低水位传感器位置处，执行脱水工作，并且洗衣机继续排水，脱水时间为10 s，即完成一个大循环。如果大循环达不到3次，则将返回进水进入下一次大循环；如果3次大循环完成，则洗衣机将开始报警，报警时间为10 s，报警后整个工作结束，洗衣机将自动关机。其工作原理如图1所示。

图1 工作原理图

1.2 控制要求

工业洗衣机的动力源为大功率电机，为了减少洗衣机起动和停止时对电机带来的冲击及洗衣机不同工作环境下的转速[4]，工业洗衣机的电动机要实现斜坡起动和停止，洗衣机的正传15 s暂停3 s，洗涤反转15 s暂停3 s的过程使用FR-A540变频器的程序运行功能实现。用变频器驱动电动机，洗涤和脱水时的变频器输出频率为50 Hz，其减速时间为2 s[5]。整个控制过程用PLC来实现。高水位和低水位均采用也为传感器来感知水位，洗衣机的进水和排水均采用电磁阀来控制。

2 软件设计

2.1 变频器设置

根据控制要求，变频器的具体参数设定见表1。

2.2 软元件设计

根据系统的控制要求，设计思路和变频器的设定参数，本设计选用的是三菱PLC，型号为FX2N-48MR，共有4各输入口和7个输出口，其具体分配如表2所示。

表1 变频器参数

表2 工业洗衣机PLCI/O分配表

2.3 PLC程序

根据工业洗衣机控制要求及控制流程特点，选择的程序设计方法为顺序功能[6]。此设计方法与经验设计方法相比具有编程简单、程序修改方便、便于调试等特点[7]，所以选用顺序功能图来设计工业洗衣机的系统的程序。如图2所示。

3 硬件设计

根据工业洗衣机的控制要求及I/O分配特点，为了能够在满足要求的同时降低成本，该系统选择FX2N-48MR型号的PLC，利用PLC和变频器的共同作用来实现工业洗衣机的控制，其控制核心外围电路连接如图3所示。

4 过程调试

在进行系统调试时，首先是按照表1设定变频器的参数，按照图2进行程序编写和输入，把程序下载到通电状态下的PLC中，根据图3所示的外围接线图把PLC外围线路进行连接，连接好后进行PLC模拟调试，调试过程中观察PLC的输入输出信号灯是否按照要求工作，若没有按照要求输出，则需要检查外围接线是否错误，程序编写是否有误，直到正确输出为止；变频器的空载调试阶段是把PLC和变频器按照图3进行连接，此时不接电机，待PLC和变频器空载调试，观察变频器的操作面板和输出是否符合设定要求进行，若没有按照要求，则需要检查变频器的参数设定是否有误，接线是否错误及编程是否正确。直到变频器的输出正确为止；在进行整个系统调试时，整个设备如图3所示连接，按下启动按钮，观察电动机是否按照要求运转，若不能按照要求，检查整个系统的接线、变频器参数设置、程序等。直到满足要求为止。

图2 SFC图

图3 工业洗衣机控制核心外围电路连接

5 小结

本文在分析工业洗衣机的控制系统要求及原理的基础上，考虑工业洗衣机的工作环境及工作特点，对工业洗衣机的控制系统进行了硬件及程序设计，运用变频器程序运行参数的设置和外部端子的连接实现了工业洗衣机的多段调速[8]。实现斜坡增速和斜坡减速的效果，消除了传统电机制动对洗衣机带来的损害；利用顺序功能图进行编程，具有高效、便捷的编程效果；利用液位传感器来判别高低水位，能自动实现程序的转移；通过对系统的调试，达到了很好的效果，实现工业洗衣机的自动化控制，提高工作效率。