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摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
第一章、工业洗衣机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
一、工业洗衣机的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
二、工业洗衣机的工作过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
第二章、变频器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
一、变频器简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
二、变频器的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
三、变频器的控制方式及选型„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
四、变频器的参数设置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
第三章、PLC简介 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
一、PLC的定义及特点 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
二、PLC的应用和发展前景 „„„„„„„„„„„„„„„„„„14
三、PLC的基本组成及工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„15
四、PLC的编程语言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
案例：用PLC与变频器设计控制电路，并进行模拟安装与调试 „„„„„19
结论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25
致谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26
参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27
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题目：变频器在工业洗衣机中的应用
姓名：***
摘要
工业洗衣机是指用于宾馆、饭店、洗衣店或工厂进行大批量衣物清洗用的洗衣机，具有洗涤容量大、效果好、成本低、效率高、污染小等特点。近些年来，工业洗涤设备尤其以水洗设备为主，变频器的应用越来越普及，变频器也因此为工业洗涤设备带来了全新的技术革命，从最早的不可调速的半自动洗衣机到用两个双速电机来实现四个速率的全自动洗衣机，最后发展到只需一个电机就可实现多段速率的现代洗衣机。工业洗衣机整个洗涤控制的关键在于低速洗涤时有很平滑的力矩以及脱水时有很高的旋转速度。由于负载很大，为了获得大的起动转矩要采用大电阻电机，减速时还另需制动装置。随着大功率开关器件制造技术及计算机控制技术的发展，采用变频调速控制电机已渗透到各种电力传动系统中。
前言
本文采用三菱FX2N系列可编程逻辑控制器(PLC)和通用系列变频器为例改造一套传统的工业洗衣机控制系统。在洗衣机中PLC的使用提高了系统的抗干扰能力，保证了系统的稳定性；变频器的使用显著提高了工业洗衣机的性能，可用一台电动机从低速到高速大范围调节，满足低速洗涤大转矩和高速脱水的要求，且传动装置可做的很小，控制性能和操作性能都大幅提高；另外，变频器的使用可以节约大量的水和电。
本设计通过对洗衣机洗衣原理和洗衣过程的分析，判断出洗衣机洗衣过程所需要的各种转速。然后分析介绍了通用变频器的工作原理以及控制方式等，进而针对变频器的型号和容量的选择进行了简要说明。接着详细的介绍了变频器的各种参数设置及PLC的相关知识，．．
并通过案例重点分析了在洗衣机的洗衣过程中，变频器多段速功能的多种转速是如何同洗衣．．．．
机的控制程序（PLC程序）以及电动机相辅相成，完成洗衣任务的。
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第一章 工业洗衣机
一 工业洗衣机的工作原理
洗衣机是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器。在我们的日常生活中已经十分普及了，它省时省力节水,特别是在天寒水冷的时候，才会真正体验到它的妙处。我们按其额定洗涤容量分为家用和集体用两类。工业洗衣机就是集体用类。
洗衣机按洗涤方式来分，可分为波轮式洗衣机和滚桶式洗衣机两种。下面先说一下波轮式洗衣机电路的工作原理：放入衣物后，打开进水龙头的阀门，选择好正确的水位及工作程序，接通电源，闭合仓门，门安全开关闭合，此时水位开关内部的公共触点是和脱水触点相通，进水阀通电进水，当桶内水位到达指定高度时，在气压的作用下水位开关内部公共触点断开脱水触点而接通洗涤触点，进水阀断电停止进水，电动机电源被接通，电动机开始运转，周期性的时而正转、时而反转，相互交替，通过离合器带动波轮用同样的周期正转、反转，以一定速度旋转的波轮会带动桶内的水及衣物形成旋转水流，衣物在水流中相互磨擦而达到洗衣的目的
工业洗衣机结构采用卧式滚筒型。滚桶洗衣机也是洗衣桶套着脱水桶，脱水桶与洗衣桶同轴心安装，这两只桶扁且直径比较大，就像是侧放的盆子，盆口对着仓门，脱水桶底部有一轴横穿出洗衣桶的底部轴心，并安装有皮带轮，同安装在洗衣桶外侧的电动机通过皮带连接，两桶均为不锈钢制造。滚桶洗衣机的仓门面向正前方，在洗衣机的上部及面板上还有进水阀，排水阀，水位开关，程控器等部件。电路的工作原理同波轮洗衣机基本相同，洗衣的程序受程控器控制，因为洗衣机工作在洗涤状态时，脱水桶转动的速度较慢，而工作于脱水状态时，脱水桶要高速旋转，波轮式洗衣机是通过离合器内部的齿轮转换实现变速，电机的转速是恒定的。滚桶洗衣机它没有离合器变速，但是它的电机是双速电机，所以当洗衣机工作于洗涤态时，程控器接通电机的洗涤低速绕组，电机的转速慢，工 作于脱水态时，则接通脱水高速绕组，电机高速运转，这个过程是通过程控器和电机的共同作用来完成。
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二 工业洗衣机的工作过程
工业洗衣机的洗涤过程如下：
首先，加水，正反转洗涤25分钟，洗涤完毕后，排水，进入脱水阶段，脱水阶段包括均布、中脱和高脱三个过程，均布即是在有水和无水的情况下，以比洗涤过程高的转速正向旋转1.5分钟，使衣物均匀地附着在洗衣机的滚筒内侧，以使后续的脱水过程平稳；排水后，提高转速进入中速脱水过程（2分钟），随后再进入高速脱水过程（5分钟），使衣物的含水率降至所要求的水平。各阶段的运行速度为：
洗涤：30rpm左右 均布：60rpm左右
中脱：400rpm左右 高脱：700～
800rpm
工业洗衣机电气接线原理示意图
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V/f曲线
以100kg型洗衣机为例：
（A、a）点：2Hz，24V
（B、b）点：25Hz，112V
（C、c）点：50Hz，380V
综上，工业洗衣机的正常运转需要使洗衣机电机高转矩、多段速、宽电压范围、自动转差补偿和方便的通讯方式；而且要性能稳定，能适应各种宾馆、酒店洗衣房的高温、高湿的环境等。因此，变频器在其中充当了不可替代的作用！这就要求变频器供应商能提供及时、完善的服务，总之，要求变频器能适应工业洗衣机特定的洗涤工艺要求和特定客户群的服务要求。
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第二章 变频器
一 变频器简介
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。
变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
VVVF：改变电压、改变频率
CVCF：恒电压、恒频率。
各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz)，等等。通常把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。
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二 变频器的工作原理
我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：n＝60 f(1－s)/p
式中
n——异步电动机的转速；
f——异步电动机的频率；
s——电动机转差率；
p——电动机磁极对数。
由上式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
三 变频器的控制方式及选型
1、变频器的控制方式
低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。
（1）U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式
（2）电压空间矢量（SVPWM）控制方式
（3）矢量控制（VC）方式
（4）直接转矩控制（DTC）方式
（5）矩阵式交—交控制方式
2变频器的选型
（1）变频器的类型选择
1） 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。
2） 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性
能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。
3） 变频器与负载的匹配问题
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①.电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。
②.电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。
③.转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。
4） 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。
5） 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。
6） 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡
（2）、变频器容量选择
变频器的容量通常用额定输出电流(A)、输出容量(kV·A)、适用电动机功率(kW)表示，其中额定输出电流为变频器可以连续输出的最大交流电流有效值，不论什么情况下都不允许连续输出超过此电流值。输出容量取决于变频器的额定输出电流与变频器的额定输出电压的三相视在输出功率。适用电动机功率是以2、4极的标准电动机为对象，表示在额定输出电流以内可以驱动的电动机功率。因6极以上的电动机、变极电动机、特殊电动机的额定电流比标准电动机大，故不能根据所采用电动机的功率选择变频器容量。因此，对于用6极以上和变极电动机拖动的负载、变动负载、断续负载和短时负载，变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。
在选择和使用变频器时，还应考虑对于三相笼型异步电动机，由于变频器输出的电压、电流中含有高次谐波的影响，将会使电动机的效率、功率因数降低，温度会有所增加，同一负载下电流将增加10％。因变频器的限流功能设置在
1.5In，电动机短时最大转矩只有1.5Tn(工频下电动机的最大转矩一般有2.0Tn)。为避免温度增加，低速时连续运转要适当降低负载转矩，1/2速度以下必须减小10％负载转矩，1/3速度以下必须减小20％负载转矩。
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四 变频器的参数设置
（一）主电路端子说明
1、L1、L2、L3端子
变频器的主电路电源输入端子，它通过断路器接到三相电源。实验使用的变
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频器既可接单相电源，使用L1、L2端子，又可以接三相电源，使用L1、L2、L3端子。
2、T1、T2、T3端子
变频器的主电路输出端子，接三相电动机。变频器在使用时，主电路电源输入端子与输出端子一定不要弄错，否则会造成变频器的损坏。
3、P、R端子
制动电阻连接端子（容量在10HP以下的变频器有此端子）。当负载惯量较大或减速时间短，使变频器容易过压跳闸时使用。
4、P、N端子
制动单元连接端子（容量在10HP以上的变频器有此端子）。变频主电路中间直流电路电压的输出端可连接外部制动单元电源，其中P接正电压，N接负电压。需要特别指出的是：变频器如不接制动单元，P、N端子应保持开路状态，切不可将两端短路，否则将会造成变频器损坏。
（二）控制电路端子说明
N2系列变频器控制电路端子共有15个，可以用1、2、3、„„、15标识，具体的端子符号和端子功能说明：
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1、键盘操作键说明
FREQ.SET ------ 键盘频率设置旋钮VR （1）运行/停止键和正转/反转键
当变频器的运行由键盘控制（F010设为0）时，按运行/停止键，变频器开始运行；若需要转向控制，可以按正转/反转键；再按运行/停止键，变频器停止运行。
当变频器的运行由外端子控制（F010设为1）时，正转/反转键及运行键失效，停止键是否有效可由F048设置。
（2）转换/功能键
按此键可以进行监视模式和编程模式的转换，。当显示器显示频率、转速、线速度、电压、电流等（由F047 、F051设定)时属于监视模式下，按一次键，显示的物理量改变一个，依次顺序下去。当再按一次键，显示器显示功能码F000时，变频器处于编程模式，可以输入程序。
（3）数据增键和数据减键
修改数据时，控制数据增加和减小。按一下，数据增加或减小一个单位；持续按键，数据持续增加或减小。
（4）位移/复位键
修改数据时，控制数据位移动；报警复位时使用。 （5）数据读出/写入键
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监视模式下数据修改时，按此键确认修改的数据值；变频器处于编程模式，显示功能码F000时，按此键可以读出该功能码下的参数码，此时可以进行参数码修改，再按此键写入（确认）参数码。
（6）键盘频率设置旋钮VR
当F011设为1时，频率由此旋钮设定。 2．LED指示灯说明
（1） SEQ 灯：运行指令由外端子控制时（即F010设为1），灯亮。 （2） FRQ 灯：频率指令由键盘旋钮或外端子设定时（即F011设为1、2、3），灯亮。
（3）FWD 灯：转向设为正转，灯会动作（停机中闪烁，运行后一直亮着）。 （4） REV 灯：转向设为反转，灯会动作（停机中闪烁，运行后一直亮着）。 （5） Hz/RPM 灯：LED数码显示屏显示频率/转速时，灯亮。
（6） FUN 灯：LED数码显示屏显示功能码时，灯亮；显示功能码下数据时，灯会闪烁。
（7）VOLT 灯：LED数码显示屏显示电压时，灯亮。 （8） AMP 灯：LED数码显示屏显示电流时，灯亮。 3．LED数码显示屏显示的数据说明
LED数码显示屏显示四位数，这些数据可分为三大类：
（1） 运行数据的显示
变频器接通电源，显示器会先闪烁目前电源电压（由F030设定)，几秒后，或运行信号投入后，改显示各种运行数据，如频率、转速、线速度、电压、电流等（由F047 、F051设定)。此时属于监视模式下。
（2） 功能码及其参数码的显示
按
，使变频器处于编程模式时，显示器显示功能码F000,
；再按，可显示对应功能码下的参数码，详细功能码及参数码见“功能参数表”。
（3） 指示数据的显示
显示故障类型、特殊情况、按键操作错误等信息
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三、键盘操作键基本操作说明
1．监视模式 下面以频率修改为例说明基本操作，变频器在停机中操作；变频器在运行中操作。
2．编程模式
变频器编程序的基本操作步骤如下：
（1） 按
LED数码显示屏显示F000。 （
2）
（3）按
（4）
（5）按
（
6）如需继续设置其他功能，那么重复①--⑤的操作。如不需继续设置其他功能，则可按
（7） 运行中的变频器，按
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第三章 PLC简介
一 PLC的定义及特点
1、PLC的定义
可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。 2、PLC的特点
PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制
造和发展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。
（1） 可靠性高，抗干扰能力强 （2） 通用性强，使用方便
（3） 采用模块化结构，使系统组合灵活方便 （4） 编程语言简单、易学，便于掌握 （5） 系统设计周期短
（6） 对生产工艺改变适应性强
（7） 安装简单、调试方便、维护工作量小
二 PLC的应用和发展前景
1、 PLC的应用
PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有可靠性高、体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列的优点，因而在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中有着广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。
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2、 PLC的发展前景
为了适应市场的各方面的需求，各生产厂家对PLC不断进行改进，推出功
能更强、结构更完善的新产品。这些新产品总体来说，朝两个方向发展：一个是向超小型、专用化和低价格的方向发展，以进行单机控制；另一个是向大型、高速、多功能和分布式全自动网络化方向发展，以适应现代化的大型工厂、企业自动化的需要。
三 PLC的基本组成及工作原理
1、 PLC的基本组成
图3—1 PLC硬件系统结构框图
在图3—1中，PLC的主机由微处理器（CPU）、存储器（EPROM、RAM）、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。对于整体式的PLC，这些部件都在同一个机壳内。而对于模块式结构的PLC，各部件独立封装，称为模块，各模块通过机架和电缆连接在一起。
主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接。根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备，可构成不同的PLC控制系统。下面分别介绍PLC各组成部分及其作用：
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（1）处理单元CPU CPU是PLC的控制中枢，PLC在CPU的控制下有 条不紊的工作，从而实现对现场的各个设备进行控制。 CPU的具体作用如下：
①接收、存储用户程序。
②、 以扫描方式接收来自输入单元的数据和状态信息，并存入相应的数据存储区。
③、 执行监控程序和用户程序。 ④、 响应外部设备的请求。
（2）存储器
可编程控制器有两种存储器，即系统存储器（EPROM）和用户存储器（RAM）。 系统存储器用来存放系统管理程序，用户不能访问和修改这部分存储器的内容。用户存储器用来存放编制的应用程序和工作数据状态。存放工作数据状态的用户存储器部分也称为数据存储区。它包括输入、输出数据映像区，定时器/计数器预置数和当前的数据区，存放中间结果的缓冲区。
（3） 输入/输出模块
PLC的控制对象是工业生产过程，实际生产过程中的信号电平是多种多样的，外部执行机构所需的电平也是各不相同的，而可编程控制器的CPU所处理的信号只能是标准电平，这样就需要有相应的I/O模块作为CPU与工业生产现场的桥梁，进行信号电平的转换。 2、PLC的基本工作原理
PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。
PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。
（1）输入采样 PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序 将所有输入信号，读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入
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采样。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。
（2） 程序执行 PLC完成了采样工作后，按顺序从0000号地址开始的程序进行扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上。
（3）输出刷新 在执行到END的命令时，即执行完用户所有的程序后，PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。
四 PLC的编程语言
PLC的控制功能是由车工女婿实现的。目前PLC常用的编程语言有：梯形图语言、助记符（指令表）语言、功能图语言、顺序功能图语言、高级编程语言等。 1、梯形图语言
（1）梯形图与继电器控制的区别
梯形图语言形象直观，类似电气控制系统中继电器控制电路图。逻辑关系明显，电气技术人员容易接受。读同一控制电路，继电器控制原理图和梯形图的输入、输出信号、控制过程等效。但两者有本质的区别：继电器控制原理图使用的是硬件继电器和定时器，靠硬件连接组成控制线路。而PLC的梯形图使用的是内部继电器、定时器/计数器等，靠软件实现控制。
（2）梯形图程序简介
①. 梯形图程序按行从上至下，每一行从左到右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写一致。
②. 梯形图左边垂直线称左母线，右边称为右母线。左母线右侧放置输入接点和内部继电器触点。梯形图触点有两种，即常开触点和常闭触点。 ③. 梯形最右侧必须放置输出器件。PLC的输出器件用圆圈表示，圆圈可以表示内部继电器线圈，输出继电器线圈或定时/计数器的逻辑运算结果。其逻辑动作只有在线圈接通后，对应的触点才动作。输出线圈直接与右母线相连，
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输出线圈与右母线之间不能连有触点。
④. 梯形图程序中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。
⑤. 输出线圈只对应输出映像区的相应位，不能直接驱动现场设备。 ⑥. 梯形图中每个编程元件应按一定的规则加标字母数字串。 2、助记符语言
PLC的助记符语言是PLC的命令语句表达式，它与计算机汇编语言相类似。用户可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，并通过编程器送到PLC中去。 3、功能图语言
功能图语言是一种类似于数字逻辑电路图的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。 4、顺序功能图语言
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，可以将一个复杂的控制过程分解为一些具体的工作状态，把这些具体的状态依一定的顺序控制要求，组合成整体的控制程序。
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案例：用PLC与变频器设计控制电路，并进行模拟安装与调试
考核内容：用PLC与变频器进行工业洗衣机控制线路的设计（工作方式由考评员现场设定），并进行模拟安装与调试。 1、控制要求：
（1） 按下启动按钮，开始进水直到高水位，停止进水。 （2） 2秒后开始洗涤。
（3） 洗涤时，正转15秒，停3秒，然后反转15秒，停3秒。 （4） 如此循环3次后开始排水，排空后脱水10秒。 （5） 开始清洗，重复（1）～（4），清洗两遍。 （6） 清洗完成，报警5秒并自动停机。
（7） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）。 2、控制示意图
洗涤运行曲线示意图 脱水运行曲线示意图
3．考核要求：
（1）根据任务要求，设计主电路图，并画出I/O（输入/输出）接线图。 （2）设计并绘制梯形图，列出变频器参数设定表。 （3）模拟安装线路
（4）熟练操作计算机，能正确将所编程序输入PLC。 （5）熟练操作变频器，能正确设置参数。 （6）按设计要求进行模拟调试。
4．使用器材：可编程控制器采用三菱FX2n－48MT系列主机、变频器采用三菱E500系列。编程软件为三菱PLC编程软件FXGPWIN与GX Developer 8.34L版任选其一。
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35Hz
全自动洗衣机控制系统设计
启动按钮停止按钮
指示灯
控制按钮
全自动洗衣机示意图
1、 全自动洗衣机中PLC主机的I/O资源分配
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2、全自动洗衣机中PLC主机中辅助继电器分配
3、梯形图 图1 程序预定义
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图2：按下启动按钮及高水位选择开关，开始进水
图3：2秒后开始洗涤
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图4：洗涤时，正转15秒，停3秒，然后反转15秒，停3秒，如此循环3次后
图5：开始排水，排空后脱水10秒
图6：开始清洗，重复（1）～（4），清洗两遍。
图7：清洗完成，报警5秒并自动停机
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图8：若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）
近年来可编程序控制器(PLC)以及变频调速技术日益发展，性能价格比日益提高，并在机械、冶金、制造、化工、纺织等领域得以普及和应用。为满足温度、速度、流量等工艺变量的控制要求，常常要对这些模拟量进行控制，PLC模拟量控制模块的使用也日益广泛。
通常情况下，变频器的速度调节可采用键盘调节或电位器调节方式，但是，在速度要求根据工艺而变化时，仅利用上述两种方式则不能满足生产控制或工作要求，因此，我们须利用PLC灵活编程及控制的功能，实现速度因工艺而变化，从而保证产品的合格率及工作效率。
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结论
当今社会大批量衣物的洗涤需求，促进了洗涤机械工业的迅速发展，集团化专业洗涤已经成为先进国家工业发展的重要体现。而高品质洗涤机械的研制、生产和运用则是一个国家科技进步的重要标志之一
变频调速控制是实现工业洗衣机自动控制的一种很好的选择。采用 PLC和变频器的调速系统能满足标准洗涤和高速脱水等各种工况的要求 ,并能提高洗涤质量;变频器的使用减少了传动机构 ,增加了系统的运行寿命,减少了机械和电气噪声 ,还优化了洗涤速度 ,降低了电力损耗。目前 ,针对工业洗衣机特有的负载特性而设计的洗衣机专用变频器已处于研制阶段。随着衣物质地的高级化和多样化 ,变频化的工业洗衣机也会继续向前不断发展。
利用可编程控制器、变频器与人机界面等自动化产品的有机结合来实现对工业洗涤设备的自动控制，其主要控制思路是对洗涤设备的进水/出水、洗涤模式、洗涤时间、脱水频率的设定、可编程控制器通讯功能的应用、变频器简易PLC功能的应用进行有机的组合与设计。此方案的应用，实现了可编程控制器与变频器的通讯功能；可编程控制器与人机界面的实时数据交换功能。从根本上解决设备控制线路繁锁、故障点多、操作复杂等一系列问题；有效的提高设备生产效率与设备性能。经调试与运行测试后能达到客户的设计要求并已投入生产
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致谢语
经过这半年来的忙碌和学习，本次毕业论文设计已接近尾声，作为一个大专生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的在毕业论文设计过程中，我遇到了许多意想不到的困难。在此我要感谢我的指导老师李明老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，我的毕业论文较为复杂烦琐，但是李老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩李老师的专业水平，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作，我才得以解决毕业设计中遇到的种种问题。同时感谢系领导对我们的教导和关注；感谢大学三年传授我们专业知识的老师。还有谢谢我周围的同窗朋友，他们给了我无数的关心和鼓励，也让我的大学生活充满了温暖和欢乐。我非常珍视和他们的友谊。如果没有他们的帮助，此次毕业论文的完成将变得困难。他们在我设计中给了我许多宝贵的意见和建议。同时也要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶不振，能够找到最好的方法来解决问题。最后，感谢生我养我的父母。他们给了我无私的爱，我深知他们为我求学所付出的巨大牺牲和努力，而我至今仍无以为报。祝福他们，以及那些给予我关爱的长辈，祝他们幸福，安康。
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参考文献
1 中国家用电器研究所. 《家用电器时尚消费》2002—2003 2 王春刚. 《洗衣机的特点及原理》 北京 农村读物出版社，2002 3 吴存宏. 《浅谈PLC在全自动洗衣机中运用》.[J]家用电器科技，2004 4 余雷声，《方宗达等编.电气控制与PLC应用》.北京：机械工业出版社，1996 5 邓则名. 《电器与可编程序控制器应用技术》北京：机械工业出版社，1998 6 韩服善，张石平《全自动洗衣机PLC控制系统设计》[J] 家用电器.消费，2002 7 宋德玉主编.《可编程序控制器原理及应用系统设计技术》.北京：冶金工业出版
社，2001
8 姚锡禄《变频器技术应用》 电子工业出版社，2009
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目录
目录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
第一章、工业洗衣机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
一、工业洗衣机的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
二、工业洗衣机的工作过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
第二章、变频器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
一、变频器简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
二、变频器的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
三、变频器的控制方式及选型„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
四、变频器的参数设置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
第三章、PLC简介 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
一、PLC的定义及特点 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
二、PLC的应用和发展前景 „„„„„„„„„„„„„„„„„„14
三、PLC的基本组成及工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„15
四、PLC的编程语言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
案例：用PLC与变频器设计控制电路，并进行模拟安装与调试 „„„„„19
结论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25
致谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26
参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27
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题目：变频器在工业洗衣机中的应用
姓名：***
摘要
工业洗衣机是指用于宾馆、饭店、洗衣店或工厂进行大批量衣物清洗用的洗衣机，具有洗涤容量大、效果好、成本低、效率高、污染小等特点。近些年来，工业洗涤设备尤其以水洗设备为主，变频器的应用越来越普及，变频器也因此为工业洗涤设备带来了全新的技术革命，从最早的不可调速的半自动洗衣机到用两个双速电机来实现四个速率的全自动洗衣机，最后发展到只需一个电机就可实现多段速率的现代洗衣机。工业洗衣机整个洗涤控制的关键在于低速洗涤时有很平滑的力矩以及脱水时有很高的旋转速度。由于负载很大，为了获得大的起动转矩要采用大电阻电机，减速时还另需制动装置。随着大功率开关器件制造技术及计算机控制技术的发展，采用变频调速控制电机已渗透到各种电力传动系统中。
前言
本文采用三菱FX2N系列可编程逻辑控制器(PLC)和通用系列变频器为例改造一套传统的工业洗衣机控制系统。在洗衣机中PLC的使用提高了系统的抗干扰能力，保证了系统的稳定性；变频器的使用显著提高了工业洗衣机的性能，可用一台电动机从低速到高速大范围调节，满足低速洗涤大转矩和高速脱水的要求，且传动装置可做的很小，控制性能和操作性能都大幅提高；另外，变频器的使用可以节约大量的水和电。
本设计通过对洗衣机洗衣原理和洗衣过程的分析，判断出洗衣机洗衣过程所需要的各种转速。然后分析介绍了通用变频器的工作原理以及控制方式等，进而针对变频器的型号和容量的选择进行了简要说明。接着详细的介绍了变频器的各种参数设置及PLC的相关知识，．．
并通过案例重点分析了在洗衣机的洗衣过程中，变频器多段速功能的多种转速是如何同洗衣．．．．
机的控制程序（PLC程序）以及电动机相辅相成，完成洗衣任务的。
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第一章 工业洗衣机
一 工业洗衣机的工作原理
洗衣机是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器。在我们的日常生活中已经十分普及了，它省时省力节水,特别是在天寒水冷的时候，才会真正体验到它的妙处。我们按其额定洗涤容量分为家用和集体用两类。工业洗衣机就是集体用类。
洗衣机按洗涤方式来分，可分为波轮式洗衣机和滚桶式洗衣机两种。下面先说一下波轮式洗衣机电路的工作原理：放入衣物后，打开进水龙头的阀门，选择好正确的水位及工作程序，接通电源，闭合仓门，门安全开关闭合，此时水位开关内部的公共触点是和脱水触点相通，进水阀通电进水，当桶内水位到达指定高度时，在气压的作用下水位开关内部公共触点断开脱水触点而接通洗涤触点，进水阀断电停止进水，电动机电源被接通，电动机开始运转，周期性的时而正转、时而反转，相互交替，通过离合器带动波轮用同样的周期正转、反转，以一定速度旋转的波轮会带动桶内的水及衣物形成旋转水流，衣物在水流中相互磨擦而达到洗衣的目的
工业洗衣机结构采用卧式滚筒型。滚桶洗衣机也是洗衣桶套着脱水桶，脱水桶与洗衣桶同轴心安装，这两只桶扁且直径比较大，就像是侧放的盆子，盆口对着仓门，脱水桶底部有一轴横穿出洗衣桶的底部轴心，并安装有皮带轮，同安装在洗衣桶外侧的电动机通过皮带连接，两桶均为不锈钢制造。滚桶洗衣机的仓门面向正前方，在洗衣机的上部及面板上还有进水阀，排水阀，水位开关，程控器等部件。电路的工作原理同波轮洗衣机基本相同，洗衣的程序受程控器控制，因为洗衣机工作在洗涤状态时，脱水桶转动的速度较慢，而工作于脱水状态时，脱水桶要高速旋转，波轮式洗衣机是通过离合器内部的齿轮转换实现变速，电机的转速是恒定的。滚桶洗衣机它没有离合器变速，但是它的电机是双速电机，所以当洗衣机工作于洗涤态时，程控器接通电机的洗涤低速绕组，电机的转速慢，工 作于脱水态时，则接通脱水高速绕组，电机高速运转，这个过程是通过程控器和电机的共同作用来完成。
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二 工业洗衣机的工作过程
工业洗衣机的洗涤过程如下：
首先，加水，正反转洗涤25分钟，洗涤完毕后，排水，进入脱水阶段，脱水阶段包括均布、中脱和高脱三个过程，均布即是在有水和无水的情况下，以比洗涤过程高的转速正向旋转1.5分钟，使衣物均匀地附着在洗衣机的滚筒内侧，以使后续的脱水过程平稳；排水后，提高转速进入中速脱水过程（2分钟），随后再进入高速脱水过程（5分钟），使衣物的含水率降至所要求的水平。各阶段的运行速度为：
洗涤：30rpm左右 均布：60rpm左右
中脱：400rpm左右 高脱：700～
800rpm
工业洗衣机电气接线原理示意图
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V/f曲线
以100kg型洗衣机为例：
（A、a）点：2Hz，24V
（B、b）点：25Hz，112V
（C、c）点：50Hz，380V
综上，工业洗衣机的正常运转需要使洗衣机电机高转矩、多段速、宽电压范围、自动转差补偿和方便的通讯方式；而且要性能稳定，能适应各种宾馆、酒店洗衣房的高温、高湿的环境等。因此，变频器在其中充当了不可替代的作用！这就要求变频器供应商能提供及时、完善的服务，总之，要求变频器能适应工业洗衣机特定的洗涤工艺要求和特定客户群的服务要求。
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第二章 变频器
一 变频器简介
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。
变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
VVVF：改变电压、改变频率
CVCF：恒电压、恒频率。
各国使用的交流供电电源，无论是用于家庭还是用于工厂，其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz)，等等。通常把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。
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二 变频器的工作原理
我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：n＝60 f(1－s)/p
式中
n——异步电动机的转速；
f——异步电动机的频率；
s——电动机转差率；
p——电动机磁极对数。
由上式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
三 变频器的控制方式及选型
1、变频器的控制方式
低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。其控制方式经历了以下四代。
（1）U/f=C的正弦脉宽调制（SPWM）控制方式
（2）电压空间矢量（SVPWM）控制方式
（3）矢量控制（VC）方式
（4）直接转矩控制（DTC）方式
（5）矩阵式交—交控制方式
2变频器的选型
（1）变频器的类型选择
1） 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。
2） 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性
能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。
3） 变频器与负载的匹配问题
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①.电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。
②.电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。
③.转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。
4） 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。
5） 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。
6） 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡
（2）、变频器容量选择
变频器的容量通常用额定输出电流(A)、输出容量(kV·A)、适用电动机功率(kW)表示，其中额定输出电流为变频器可以连续输出的最大交流电流有效值，不论什么情况下都不允许连续输出超过此电流值。输出容量取决于变频器的额定输出电流与变频器的额定输出电压的三相视在输出功率。适用电动机功率是以2、4极的标准电动机为对象，表示在额定输出电流以内可以驱动的电动机功率。因6极以上的电动机、变极电动机、特殊电动机的额定电流比标准电动机大，故不能根据所采用电动机的功率选择变频器容量。因此，对于用6极以上和变极电动机拖动的负载、变动负载、断续负载和短时负载，变频器的容量应按运行过程中可能出现的最大工作电流来选择。
在选择和使用变频器时，还应考虑对于三相笼型异步电动机，由于变频器输出的电压、电流中含有高次谐波的影响，将会使电动机的效率、功率因数降低，温度会有所增加，同一负载下电流将增加10％。因变频器的限流功能设置在
1.5In，电动机短时最大转矩只有1.5Tn(工频下电动机的最大转矩一般有2.0Tn)。为避免温度增加，低速时连续运转要适当降低负载转矩，1/2速度以下必须减小10％负载转矩，1/3速度以下必须减小20％负载转矩。
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四 变频器的参数设置
（一）主电路端子说明
1、L1、L2、L3端子
变频器的主电路电源输入端子，它通过断路器接到三相电源。实验使用的变
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频器既可接单相电源，使用L1、L2端子，又可以接三相电源，使用L1、L2、L3端子。
2、T1、T2、T3端子
变频器的主电路输出端子，接三相电动机。变频器在使用时，主电路电源输入端子与输出端子一定不要弄错，否则会造成变频器的损坏。
3、P、R端子
制动电阻连接端子（容量在10HP以下的变频器有此端子）。当负载惯量较大或减速时间短，使变频器容易过压跳闸时使用。
4、P、N端子
制动单元连接端子（容量在10HP以上的变频器有此端子）。变频主电路中间直流电路电压的输出端可连接外部制动单元电源，其中P接正电压，N接负电压。需要特别指出的是：变频器如不接制动单元，P、N端子应保持开路状态，切不可将两端短路，否则将会造成变频器损坏。
（二）控制电路端子说明
N2系列变频器控制电路端子共有15个，可以用1、2、3、„„、15标识，具体的端子符号和端子功能说明：
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1、键盘操作键说明
FREQ.SET ------ 键盘频率设置旋钮VR （1）运行/停止键和正转/反转键
当变频器的运行由键盘控制（F010设为0）时，按运行/停止键，变频器开始运行；若需要转向控制，可以按正转/反转键；再按运行/停止键，变频器停止运行。
当变频器的运行由外端子控制（F010设为1）时，正转/反转键及运行键失效，停止键是否有效可由F048设置。
（2）转换/功能键
按此键可以进行监视模式和编程模式的转换，。当显示器显示频率、转速、线速度、电压、电流等（由F047 、F051设定)时属于监视模式下，按一次键，显示的物理量改变一个，依次顺序下去。当再按一次键，显示器显示功能码F000时，变频器处于编程模式，可以输入程序。
（3）数据增键和数据减键
修改数据时，控制数据增加和减小。按一下，数据增加或减小一个单位；持续按键，数据持续增加或减小。
（4）位移/复位键
修改数据时，控制数据位移动；报警复位时使用。 （5）数据读出/写入键
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监视模式下数据修改时，按此键确认修改的数据值；变频器处于编程模式，显示功能码F000时，按此键可以读出该功能码下的参数码，此时可以进行参数码修改，再按此键写入（确认）参数码。
（6）键盘频率设置旋钮VR
当F011设为1时，频率由此旋钮设定。 2．LED指示灯说明
（1） SEQ 灯：运行指令由外端子控制时（即F010设为1），灯亮。 （2） FRQ 灯：频率指令由键盘旋钮或外端子设定时（即F011设为1、2、3），灯亮。
（3）FWD 灯：转向设为正转，灯会动作（停机中闪烁，运行后一直亮着）。 （4） REV 灯：转向设为反转，灯会动作（停机中闪烁，运行后一直亮着）。 （5） Hz/RPM 灯：LED数码显示屏显示频率/转速时，灯亮。
（6） FUN 灯：LED数码显示屏显示功能码时，灯亮；显示功能码下数据时，灯会闪烁。
（7）VOLT 灯：LED数码显示屏显示电压时，灯亮。 （8） AMP 灯：LED数码显示屏显示电流时，灯亮。 3．LED数码显示屏显示的数据说明
LED数码显示屏显示四位数，这些数据可分为三大类：
（1） 运行数据的显示
变频器接通电源，显示器会先闪烁目前电源电压（由F030设定)，几秒后，或运行信号投入后，改显示各种运行数据，如频率、转速、线速度、电压、电流等（由F047 、F051设定)。此时属于监视模式下。
（2） 功能码及其参数码的显示
按
，使变频器处于编程模式时，显示器显示功能码F000,
；再按，可显示对应功能码下的参数码，详细功能码及参数码见“功能参数表”。
（3） 指示数据的显示
显示故障类型、特殊情况、按键操作错误等信息
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三、键盘操作键基本操作说明
1．监视模式 下面以频率修改为例说明基本操作，变频器在停机中操作；变频器在运行中操作。
2．编程模式
变频器编程序的基本操作步骤如下：
（1） 按
LED数码显示屏显示F000。 （
2）
（3）按
（4）
（5）按
（
6）如需继续设置其他功能，那么重复①--⑤的操作。如不需继续设置其他功能，则可按
（7） 运行中的变频器，按
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第三章 PLC简介
一 PLC的定义及特点
1、PLC的定义
可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。 2、PLC的特点
PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制
造和发展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。
（1） 可靠性高，抗干扰能力强 （2） 通用性强，使用方便
（3） 采用模块化结构，使系统组合灵活方便 （4） 编程语言简单、易学，便于掌握 （5） 系统设计周期短
（6） 对生产工艺改变适应性强
（7） 安装简单、调试方便、维护工作量小
二 PLC的应用和发展前景
1、 PLC的应用
PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有可靠性高、体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列的优点，因而在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中有着广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。
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2、 PLC的发展前景
为了适应市场的各方面的需求，各生产厂家对PLC不断进行改进，推出功
能更强、结构更完善的新产品。这些新产品总体来说，朝两个方向发展：一个是向超小型、专用化和低价格的方向发展，以进行单机控制；另一个是向大型、高速、多功能和分布式全自动网络化方向发展，以适应现代化的大型工厂、企业自动化的需要。
三 PLC的基本组成及工作原理
1、 PLC的基本组成
图3—1 PLC硬件系统结构框图
在图3—1中，PLC的主机由微处理器（CPU）、存储器（EPROM、RAM）、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。对于整体式的PLC，这些部件都在同一个机壳内。而对于模块式结构的PLC，各部件独立封装，称为模块，各模块通过机架和电缆连接在一起。
主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接。根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备，可构成不同的PLC控制系统。下面分别介绍PLC各组成部分及其作用：
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（1）处理单元CPU CPU是PLC的控制中枢，PLC在CPU的控制下有 条不紊的工作，从而实现对现场的各个设备进行控制。 CPU的具体作用如下：
①接收、存储用户程序。
②、 以扫描方式接收来自输入单元的数据和状态信息，并存入相应的数据存储区。
③、 执行监控程序和用户程序。 ④、 响应外部设备的请求。
（2）存储器
可编程控制器有两种存储器，即系统存储器（EPROM）和用户存储器（RAM）。 系统存储器用来存放系统管理程序，用户不能访问和修改这部分存储器的内容。用户存储器用来存放编制的应用程序和工作数据状态。存放工作数据状态的用户存储器部分也称为数据存储区。它包括输入、输出数据映像区，定时器/计数器预置数和当前的数据区，存放中间结果的缓冲区。
（3） 输入/输出模块
PLC的控制对象是工业生产过程，实际生产过程中的信号电平是多种多样的，外部执行机构所需的电平也是各不相同的，而可编程控制器的CPU所处理的信号只能是标准电平，这样就需要有相应的I/O模块作为CPU与工业生产现场的桥梁，进行信号电平的转换。 2、PLC的基本工作原理
PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。
PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。
（1）输入采样 PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序 将所有输入信号，读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入
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采样。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。
（2） 程序执行 PLC完成了采样工作后，按顺序从0000号地址开始的程序进行扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上。
（3）输出刷新 在执行到END的命令时，即执行完用户所有的程序后，PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。
四 PLC的编程语言
PLC的控制功能是由车工女婿实现的。目前PLC常用的编程语言有：梯形图语言、助记符（指令表）语言、功能图语言、顺序功能图语言、高级编程语言等。 1、梯形图语言
（1）梯形图与继电器控制的区别
梯形图语言形象直观，类似电气控制系统中继电器控制电路图。逻辑关系明显，电气技术人员容易接受。读同一控制电路，继电器控制原理图和梯形图的输入、输出信号、控制过程等效。但两者有本质的区别：继电器控制原理图使用的是硬件继电器和定时器，靠硬件连接组成控制线路。而PLC的梯形图使用的是内部继电器、定时器/计数器等，靠软件实现控制。
（2）梯形图程序简介
①. 梯形图程序按行从上至下，每一行从左到右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写一致。
②. 梯形图左边垂直线称左母线，右边称为右母线。左母线右侧放置输入接点和内部继电器触点。梯形图触点有两种，即常开触点和常闭触点。 ③. 梯形最右侧必须放置输出器件。PLC的输出器件用圆圈表示，圆圈可以表示内部继电器线圈，输出继电器线圈或定时/计数器的逻辑运算结果。其逻辑动作只有在线圈接通后，对应的触点才动作。输出线圈直接与右母线相连，
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输出线圈与右母线之间不能连有触点。
④. 梯形图程序中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。
⑤. 输出线圈只对应输出映像区的相应位，不能直接驱动现场设备。 ⑥. 梯形图中每个编程元件应按一定的规则加标字母数字串。 2、助记符语言
PLC的助记符语言是PLC的命令语句表达式，它与计算机汇编语言相类似。用户可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，并通过编程器送到PLC中去。 3、功能图语言
功能图语言是一种类似于数字逻辑电路图的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。 4、顺序功能图语言
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，可以将一个复杂的控制过程分解为一些具体的工作状态，把这些具体的状态依一定的顺序控制要求，组合成整体的控制程序。
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案例：用PLC与变频器设计控制电路，并进行模拟安装与调试
考核内容：用PLC与变频器进行工业洗衣机控制线路的设计（工作方式由考评员现场设定），并进行模拟安装与调试。 1、控制要求：
（1） 按下启动按钮，开始进水直到高水位，停止进水。 （2） 2秒后开始洗涤。
（3） 洗涤时，正转15秒，停3秒，然后反转15秒，停3秒。 （4） 如此循环3次后开始排水，排空后脱水10秒。 （5） 开始清洗，重复（1）～（4），清洗两遍。 （6） 清洗完成，报警5秒并自动停机。
（7） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）。 2、控制示意图
洗涤运行曲线示意图 脱水运行曲线示意图
3．考核要求：
（1）根据任务要求，设计主电路图，并画出I/O（输入/输出）接线图。 （2）设计并绘制梯形图，列出变频器参数设定表。 （3）模拟安装线路
（4）熟练操作计算机，能正确将所编程序输入PLC。 （5）熟练操作变频器，能正确设置参数。 （6）按设计要求进行模拟调试。
4．使用器材：可编程控制器采用三菱FX2n－48MT系列主机、变频器采用三菱E500系列。编程软件为三菱PLC编程软件FXGPWIN与GX Developer 8.34L版任选其一。
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35Hz
全自动洗衣机控制系统设计
启动按钮停止按钮
指示灯
控制按钮
全自动洗衣机示意图
1、 全自动洗衣机中PLC主机的I/O资源分配
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2、全自动洗衣机中PLC主机中辅助继电器分配
3、梯形图 图1 程序预定义
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图2：按下启动按钮及高水位选择开关，开始进水
图3：2秒后开始洗涤
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图4：洗涤时，正转15秒，停3秒，然后反转15秒，停3秒，如此循环3次后
图5：开始排水，排空后脱水10秒
图6：开始清洗，重复（1）～（4），清洗两遍。
图7：清洗完成，报警5秒并自动停机
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图8：若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）
近年来可编程序控制器(PLC)以及变频调速技术日益发展，性能价格比日益提高，并在机械、冶金、制造、化工、纺织等领域得以普及和应用。为满足温度、速度、流量等工艺变量的控制要求，常常要对这些模拟量进行控制，PLC模拟量控制模块的使用也日益广泛。
通常情况下，变频器的速度调节可采用键盘调节或电位器调节方式，但是，在速度要求根据工艺而变化时，仅利用上述两种方式则不能满足生产控制或工作要求，因此，我们须利用PLC灵活编程及控制的功能，实现速度因工艺而变化，从而保证产品的合格率及工作效率。
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结论
当今社会大批量衣物的洗涤需求，促进了洗涤机械工业的迅速发展，集团化专业洗涤已经成为先进国家工业发展的重要体现。而高品质洗涤机械的研制、生产和运用则是一个国家科技进步的重要标志之一
变频调速控制是实现工业洗衣机自动控制的一种很好的选择。采用 PLC和变频器的调速系统能满足标准洗涤和高速脱水等各种工况的要求 ,并能提高洗涤质量;变频器的使用减少了传动机构 ,增加了系统的运行寿命,减少了机械和电气噪声 ,还优化了洗涤速度 ,降低了电力损耗。目前 ,针对工业洗衣机特有的负载特性而设计的洗衣机专用变频器已处于研制阶段。随着衣物质地的高级化和多样化 ,变频化的工业洗衣机也会继续向前不断发展。
利用可编程控制器、变频器与人机界面等自动化产品的有机结合来实现对工业洗涤设备的自动控制，其主要控制思路是对洗涤设备的进水/出水、洗涤模式、洗涤时间、脱水频率的设定、可编程控制器通讯功能的应用、变频器简易PLC功能的应用进行有机的组合与设计。此方案的应用，实现了可编程控制器与变频器的通讯功能；可编程控制器与人机界面的实时数据交换功能。从根本上解决设备控制线路繁锁、故障点多、操作复杂等一系列问题；有效的提高设备生产效率与设备性能。经调试与运行测试后能达到客户的设计要求并已投入生产
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致谢语
经过这半年来的忙碌和学习，本次毕业论文设计已接近尾声，作为一个大专生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起学习的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的在毕业论文设计过程中，我遇到了许多意想不到的困难。在此我要感谢我的指导老师李明老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，我的毕业论文较为复杂烦琐，但是李老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩李老师的专业水平，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作，我才得以解决毕业设计中遇到的种种问题。同时感谢系领导对我们的教导和关注；感谢大学三年传授我们专业知识的老师。还有谢谢我周围的同窗朋友，他们给了我无数的关心和鼓励，也让我的大学生活充满了温暖和欢乐。我非常珍视和他们的友谊。如果没有他们的帮助，此次毕业论文的完成将变得困难。他们在我设计中给了我许多宝贵的意见和建议。同时也要感谢自己遇到困难的时候没有一蹶不振，能够找到最好的方法来解决问题。最后，感谢生我养我的父母。他们给了我无私的爱，我深知他们为我求学所付出的巨大牺牲和努力，而我至今仍无以为报。祝福他们，以及那些给予我关爱的长辈，祝他们幸福，安康。
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参考文献
1 中国家用电器研究所. 《家用电器时尚消费》2002—2003 2 王春刚. 《洗衣机的特点及原理》 北京 农村读物出版社，2002 3 吴存宏. 《浅谈PLC在全自动洗衣机中运用》.[J]家用电器科技，2004 4 余雷声，《方宗达等编.电气控制与PLC应用》.北京：机械工业出版社，1996 5 邓则名. 《电器与可编程序控制器应用技术》北京：机械工业出版社，1998 6 韩服善，张石平《全自动洗衣机PLC控制系统设计》[J] 家用电器.消费，2002 7 宋德玉主编.《可编程序控制器原理及应用系统设计技术》.北京：冶金工业出版
社，2001
8 姚锡禄《变频器技术应用》 电子工业出版社，2009
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