【正文】 率在一定的范圍內(nèi)平常變化。 MM440 變頻器的輸出頻率控制有以下四種方式： （ 1） 基本操作面板（ BOP）操作方式 這是通過(guò)操作面板上的按扭手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率的操作方式，這種方式在此不適合自動(dòng)調(diào)節(jié)。 （ 3） 矢量控制（ VC） 矢量控制將交流電動(dòng)機(jī)的定子電流采用矢量分解的方法，計(jì)算出定子電流的磁場(chǎng)分量及轉(zhuǎn)矩分量，并分別控制，從而大大提高了變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及力矩控制的精度及性能。由此可知，變頻調(diào)速的供電裝置必須具有以上功能才能滿足電動(dòng)機(jī)的要求，這樣的裝置稱為變壓變頻裝置，變壓變頻也是通用變頻器工作的基本模式。由式 23 可知，這將迫使?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 14 磁通隨頻率的升高而降低，當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速的情況。由式 23 可知，如果每相電動(dòng)勢(shì)的有效值 E1不變，改變定子頻率時(shí)就會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況： （ 1） 如果 f1大于電 動(dòng)機(jī)的額定頻率 f1N，氣隙磁通就會(huì)小于定額氣隙磁通量Φ MN，結(jié)果是盡管電動(dòng)機(jī)的鐵芯沒(méi)有得到充分利用，但在機(jī)械特性允許的條件下長(zhǎng)期使用，電動(dòng)機(jī)不會(huì)損壞。而交流電動(dòng)機(jī) 的同步轉(zhuǎn)速： 專科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 13 ? 11 60fN p （ 21） 式中： N1 為同步轉(zhuǎn)速， r/min； f1 為定子電流頻率， Hz； P 為電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。 變頻器概述 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，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、 變頻調(diào)速 、提高運(yùn)轉(zhuǎn) 精度 、改變功率因數(shù)、過(guò)流 /過(guò)壓 /過(guò)載保護(hù)等功能。這樣對(duì)于數(shù)字輸入輸出空余 3入 /3出，模擬量輸入空余 2路，以作備用。 PLC 的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開(kāi)關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來(lái)確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)。所以元件寄存器在程序執(zhí)行過(guò)程中會(huì)不斷的變化。 PLC 的運(yùn)行過(guò)程，請(qǐng)見(jiàn)圖 3－ 2 所 示。但是 PLC提供的電源的負(fù)載能力都是有限的， 在配置時(shí)不能超載工作，例如本門(mén)子 S7200 系列 PLC 的 CPU 內(nèi)部電源24V DC 輸出最大電流為 400mA， CPU 及擴(kuò)展模塊所消耗的電流總和不能大于此值。內(nèi)部開(kāi)關(guān)電源為各部分電路提供 5V、177。 2)晶閘管輸出單元：輸出器件是晶閘管，帶負(fù)載能力為 ，只能帶交?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 9 流負(fù)載，可適應(yīng)高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間為 1ms。開(kāi)關(guān)量輸出接口用來(lái)連接接觸器、電磁閥及指示燈等執(zhí)行器件；模擬量輸出接口連接 使用模擬量控制的調(diào)節(jié)閥及調(diào)速裝置等。從用途上分系統(tǒng)存儲(chǔ)器 和用戶存儲(chǔ)器兩部分，系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由 PLC 生產(chǎn)廠家編寫(xiě)的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改，它使 PLC 具有基本的智能，能夠完成 PLC 設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。 可編程控制器主要組成部分介紹： （ 1）中央處理器（ CPU） CPU 是 PLC 的核心，它按 PLC 中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮 PLC 有條不紊地進(jìn)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 8 行工作。 可編程控制器的組成 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同， PLC 可分為整體式（單元式）和組合式（也稱模塊式）兩類： （ 1）整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 將中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信端口、 I/O 擴(kuò)展端口等組裝在一個(gè)箱體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)，另外還有獨(dú)立的 I/O 擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊等與主機(jī)配合使用。 （ 4）數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代可編程控制器具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、查表、排序、位操作等工能，可以完成數(shù)據(jù)的采集及處理。使運(yùn)動(dòng)控制與邏輯控制結(jié)合起來(lái)，可編程運(yùn)動(dòng)控制可以用于各種機(jī)械，如機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等。含觸點(diǎn)的串、并聯(lián)及組合邏輯或控制、定時(shí) 、計(jì)數(shù)控制等。 （ 5）編程簡(jiǎn)單，易于使用。 （ 4）維修方便，簡(jiǎn)單，工作量少。 PLC 中含有數(shù)量巨大的供用戶使用的編程軟元件，可輕松的實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的控制。 （ 2）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活。高可靠性往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)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)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 （ 5）聲光提示功能：對(duì)于洗衣的工作狀態(tài)有指示燈提示。 所以衣物大體 可分為四種：純棉類、化纖類、羊毛類、化學(xué)纖維類。 3)絲纖維 它也是一種蛋白質(zhì)纖維，表面比較光滑，污垢附著較輕，易于濕潤(rùn)，也易于洗滌。 2)羊毛纖維 羊毛纖維是由羊毛蛋白質(zhì)分子聚結(jié)而成，其表面有一層鱗片緊密覆蓋，可防止污垢的侵入，故較易洗凈。洗衣機(jī)主要用于全自動(dòng)洗衣，有時(shí)人們生活需要如對(duì)某些衣物只需脫水等，所以考慮附加一些工作方式。由于衣物有臟污程度之分，對(duì)于不同的衣物如果還是按同一種強(qiáng)度進(jìn)行洗滌的話，這樣對(duì)不臟的衣物洗滌便浪費(fèi)電能和時(shí)間，而對(duì)于太臟的衣物洗滌效果又不佳?？删幊炭刂破鞯氖褂锰岣?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)裝置可做得很小，控制性能和操作性能大幅提高。變頻洗衣機(jī)產(chǎn)品具有節(jié)能、超低噪音、可變水流、高脫水轉(zhuǎn)速等特點(diǎn)，最大的特點(diǎn)就是噪音低，而 PLC 專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它的穩(wěn)定性高，抗干擾性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，輸入輸出接口多，雖然其價(jià)格比單片機(jī)高，但?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 2 適合工業(yè)洗衣機(jī)的需要，再加上工業(yè)洗衣機(jī)利潤(rùn)高，因此現(xiàn)代工業(yè)洗衣機(jī)普遍采用 PLC控制。 傳統(tǒng)工業(yè)洗衣機(jī)的程序控制器與水位、水溫等控制是分開(kāi)的，目前已淘汰，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)與PLC 已成為洗衣機(jī)的主流控制器。 可以把上面設(shè)定的程序時(shí)間定下來(lái) ,作為固定程序使用 ,也 可以根據(jù)衣物的質(zhì)地 ,數(shù)量及油污的程度來(lái)編程 。 根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 ,利用可編程控制器 PLC實(shí)現(xiàn)控制 ,說(shuō) 明了 PLC控制的原理方法 ,特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色 。 作者簽名： 日 期： 3 摘 要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，工業(yè)電器全自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。 1 揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)汽車(chē)與電氣工程系 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) (論文 ) 作 者 : 學(xué) 號(hào)： 教研室 : 專 業(yè) : 電氣自動(dòng)化 題 目 : 基于 PLC的全自動(dòng)工業(yè)洗衣機(jī)系統(tǒng)控制 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手 段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容?？v觀洗衣機(jī)市場(chǎng)，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。 由于每遍的洗滌 ,排水 ,脫水的時(shí)間由 PLC 內(nèi)計(jì)數(shù)器控制 ,所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間 ?，F(xiàn)代滾筒式洗衣機(jī)，一般采用不銹 鋼內(nèi)、外筒密封設(shè)計(jì)，所以運(yùn)行時(shí)噪聲??；通過(guò)內(nèi)筒有規(guī)律的正、反滾動(dòng)形成的水流沖擊，使水、衣物相互摩擦，這樣柔和的洗滌衣物，使磨損大大降到，而且不會(huì)纏繞，可以減小衣物的報(bào)廢率，對(duì)酒店等節(jié)約成本，具有直接的經(jīng)濟(jì)意義。單片機(jī)體積 小，集成度高，性能穩(wěn)定，種類多，價(jià)格便宜，適合大規(guī)模生產(chǎn)，但是它只能在特定的環(huán)境中使用，無(wú)法適應(yīng)電磁干擾、粉塵惡劣的環(huán)境，另外壽命也不很高，這些特點(diǎn)滿足家用洗衣機(jī)（產(chǎn)量多、價(jià)格低）的要求，所以市場(chǎng)上家用洗衣機(jī)常使用單片機(jī)作控制器。 本設(shè)計(jì)采用 Siemens S7200 PLC 和 MM440 型變頻器作為工業(yè)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)。 （ 1）洗滌強(qiáng)度分類：可分為三種弱洗、標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)洗。 （ 2）三種工作方式：全自動(dòng)、單漂洗、單脫水、單排水。常在高溫下對(duì)其洗滌，并且脫水速度高才能脫干。羊毛纖維只能在低溫下洗滌。 4)化學(xué)纖維 它可分為人造纖維（棉纖維相似，但表面光滑，不易沾污，較易洗?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 4 凈）和合成纖維（以石油化工產(chǎn)品為原料制成，疏水性高，所以洗后干燥極快，其表面光滑，不易沾污）兩種，此類衣物，常使用中等溫度下洗滌，脫水也要較高轉(zhuǎn)速才能脫干。用一個(gè)按鈕輸入便可。國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)頒布的對(duì) PLC的定義為 ：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 （ 1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的 PLC，其平均無(wú)故障時(shí)間都大大超過(guò)了IEC規(guī)定的 10 萬(wàn)小時(shí)，有的甚至達(dá)到了幾十萬(wàn)小時(shí)。 （ 3）功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。它不但可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，還可以用于遠(yuǎn) 程監(jiān)控。工作人員通過(guò)這些信息可以查找故障原因，便于迅速處理。 （ 1）數(shù)字量邏輯控制：這是 PLC 應(yīng)用最廣的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器控制。 （ 2）運(yùn)動(dòng)控制： PLC 使用專用運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度運(yùn)行控制，可實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸、三軸和多軸控制。使 PLC 廣泛地應(yīng)用于塑料 成型、加熱爐、熱處理設(shè)備、鍋爐及輕化工、冶金、電力等行業(yè)。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 7 （ 5）通信聯(lián)網(wǎng)：可編程控制器通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程 I/O 之間的通信、多臺(tái)可編程控制器之間的通信、可編程控制器與其他智能控制設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置之間的通信，這些設(shè)備由于網(wǎng)絡(luò)組成集 中管理分散控制的分布式控制系統(tǒng)，極大地提高了控制的可靠性。組合結(jié)構(gòu) PLC的特點(diǎn)是配置靈活，輸入接點(diǎn)、輸出結(jié)點(diǎn)的數(shù)量可靈活選擇，各種功能模塊可以依需要配置，中、大型常用組合式結(jié)構(gòu)。 （ 2）存儲(chǔ)器 PLC 使用的物理存儲(chǔ)器有隨機(jī)存儲(chǔ)器（ RAM），只讀存儲(chǔ)器（ ROM）及可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器（ EEPROM 或 EPROM）等。開(kāi)關(guān)量輸入接口用來(lái)連接鈕、選擇開(kāi)頭、行程開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；模擬量輸入接口用來(lái)連接電位器、傳感器等模擬輸入信號(hào)。 1)晶體管輸出單元：輸出器件為晶體管，只能用于直流負(fù)載，它最大的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)于高頻運(yùn)作，響應(yīng)時(shí)間短，一般為 左右，但它只能帶 DC530V 的負(fù)載。 （ 4）電源 PLC 使用 220V 或 24V 直流電源。 小型 PLC一般都為輸入輸出電路和外部電子傳感器提供 24V 直流電源，驅(qū)動(dòng)輸出口的交直流電源一般由用戶另行解決。應(yīng)用程序是控制的核心，它是輸入輸出單元聯(lián)系紐帶。 程序執(zhí)行階段：根據(jù)指令一條一條掃描執(zhí)行，當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)， PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”上一階段采入的輸入狀態(tài)，從相關(guān)元件映像寄存器“讀入”這些元件的狀態(tài)，然后進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，結(jié)果再存入相應(yīng)的元件寄存器中。合理選擇 I/O 點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。它是一種整體式結(jié)構(gòu)的小型 PLC，有 14 個(gè)數(shù)字輸入接口， 10個(gè)輸出接口， CPU226 雖然在數(shù)字量輸入輸出（ 24 入 /16 出）上，不用擴(kuò)展就能滿足需求，但它比 CPU224 要貴得多 ，所以考慮到成本方面 PLC 選用 CPU224 型，同時(shí)擴(kuò)展一個(gè)數(shù)字輸入輸出接口模塊?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 12 EM223(4 入 /4出 )；對(duì)于變送器送過(guò)來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)傳感器 4~20mA 模擬信號(hào)， 我們選用EM231 模擬量擴(kuò)展模塊（ 4路模擬量輸入口）。 對(duì)于 SIEMENS S7200 系列 PLC，用該公司專用的編程器 STEP 7Micro/WIN 編寫(xiě)相應(yīng)的程序。 交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制 從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國(guó)是 50Hz。 異步電動(dòng)機(jī)對(duì)供電裝置的要求 三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值為： ?1 1 1 rME k f N Ф （ 23） 式中： E1為氣隙磁通在定子每相繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值， V； f1為定子頻率， Hz； N1 為定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； kr1 為與繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)； Φ M 為每極氣隙磁通量， Wb。 （ 2） 基頻以上調(diào)速 在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率可以從 f1N往上增高，但電壓V1 卻不能超過(guò)額定電壓 V1N，最多只能保持 ?11NVV?；l以下則需電壓與頻率同步變化 ，磁通不變，為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。 （ 2） 轉(zhuǎn)差頻率控制 從電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速角度看，這是一種以電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度加上該速度下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率確定變頻器輸出頻率的控制方式。對(duì)于這一點(diǎn)可選用與西門(mén)子 PLC 相配套的變頻器 MM440，它是一種矢量型通用變頻器，具有良好的低速高