工业洗衣机是指用于宾馆、 饭店、 洗衣店或工厂停止大批量衣物清洗用的洗衣机 ,具有洗涤容量大、 效果好、本钱低、 效率高、 污染小等特性。其洗涤工艺普通由洗涤、 漂洗、 均布排水和脱水机等几局部组成。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。工业洗衣机的传动系统相当复杂,在洗涤和脱水时电机转速相差很大 ,普通为多台笼型电机采用离合器切换运转或者运用变级电机加上离合器、皮带轮及正反转开关等机械安装完成速度调理。而且由于负载很大 ,为了取得大的起动转矩要采用大电阻电机 ,减速时还另需制动安装。
随着大功率开关器件制造技术及计算机控制技术的开展 ,采用变频调速控制电机已浸透到各种电力传动系统中。本文采用 Siemens S72 200可编程逻辑控制器(PLC)和 VF2 7F系列变频器改造一套传统的工业洗衣机控制系统。PLC的运用进步了系统的抗干扰才能 ,保证了系统的稳定性;变频器的运用显著进步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理 ,满足低速洗涤大转矩和高速脱水的请求 ,且传动安装可做的很小 ,控制性能和操作性能都大幅进步;另外,变频器的运用能够节约大量的水和电。
二、工业洗衣机的动力请求
关于工业洗衣机滚筒来说:洗涤和漂洗过程是频繁的正、 反转运转过程;均布排水过程是扫除滚筒内洗涤用水并将衣物平均散布在滚筒四周的均衡过程;脱水是高速运转甩出衣物内含水的过程;枯燥则是长时间的低速运转过程。为了肯定各过程的运转时间和转速 ,需求经过装置在洗衣机内部的各种传感器检测衣物布质、 布量、 洗涤方式、 混浊度等 ,再经过含糊决策的办法得出最佳的洗涤战略。 由含糊控制器得出的运转形式如图 2所示。洗涤、 清漂的转速为 40 r /min,均布排水的转速为70 r /min, 2次脱水的转速分别为 400 r /min和500 r /min,枯燥的转速为 30 r /min,对应各段洗涤时间分别为 t 1 = 5 min, t 2 = 1 min, t 3 = 2 min, t 4 = 3min, t 5 = 1 min, t 6 = 4 min, t 7 = 5 min;另外 ,变频器还设置了 2个斜坡上升 /降落时间 , 1个用于洗涤周期 , 1个用于脱水周期。电机运转过程中需求不时地改动转向 ,而且调速的范围很宽 ,这种工作变频器完整可以胜任。
三、控制系统引见
（1）调速控制系统的主要设备选型：变频器的选用：变频器的容量应满足以下规则:变频器的容量应比变频器阐明书中“陪用电动机容量 ” 大 ,变频器的电流应大于电动机的电流。同时,由于在洗涤过程中 ,滚筒在低速起动时会惹起霎时的超大负荷 ,为此请求电机具有低速转矩提升补偿功用;而在高速脱水时 ,由于水曾经排出 ,负载大为降低 ,电机应工作在恒功率状态 ,并且为使衣物在滚筒内平均散布 ,电机应坚持高惯性。依据现有电动机的功率电流特性和控制请求 ,选用松下 BFV70374FP变频器 ,其主要技术规2 . 1 . 2 PLC的选用 SI MATI C S72 200系列是西门子公司推出的一种小型 PLC。其构造紧凑、扩展性能良好、 价钱低廉 ,深受用户喜欢。CPU选用 CPU224、 6ES72142 1BD222 0XB0,其数字量输入 /输出点共 24点 ,用于完成洗衣机起停控制和多级速率选择;扩展模块选用一个模仿量输入接口 ,用来采集衣物布料、 水温、 重量、 混浊度等 ,从而肯定洗衣机的运转形式。
（2）调速控制系统的设计构造图和控制流程：详细控制流程如下:先由控制面板选择洗涤方式 ,并发出起动指令;然后散布在洗衣滚筒左近的各种传感器将检测到的布质、 布量等信号送入PLC, PLC依据这些信息经过含糊决策 ,得出洗衣机的运转形式 ,肯定洗涤各阶段的操作次第、 洗涤时间等; PLC再经过开关量输出信号给变频器发出指令 ,以控制电动机的正反转、 起停、 多级速率选择、 多级加减速率选择。当检测到电动机过载时 ,将毛病报警信号反应给 PLC,控制指示灯报警或者控制电动机停机。其中 ,布量检测依据电机“转 ” 、 “停 ” 时惯性转速的脉冲数计测。在洗涤桶内放入一定衣物和水 ,然后驱动电机以“ 开 ” 0 . 3 s、 “ 停 ” 0 . 7 s的规律重复操作 ,期间电机处于“ 停 ” 时的惯性转速用耦合器以脉冲方式计测。洗涤衣物量大 ,则脉冲数少;反之脉冲数多。布质检测主要依据衣物纤维的比例分为四档。和布量检测的办法相同 ,只是水位偏低时 ,将测衣量时的脉冲数和测衣质时的脉冲数相减 ,脉冲数差越大 ,标明含纤维比例越多。混浊水平主要应用光敏传感器检测排水口的光投射率完成。变频器参数设置。依据控制请求 ,变频器应工作在 v / f控制形式 ,且能输出 5种频率、 2种加速度 ,可由 PLC控制其正反转及起停、 频率选择 ,低速运转时应具有转矩提升功用。表 2为变频器的主要参数设置。
四、留意事项
变频器的运用显著进步了工业洗衣机的性能 ,但作为一种大功率电力电子产品 ,又工作在社区的洗衣房内 ,在运用时有一些留意事项。衣物在低速洗涤时 ,由于滚筒内含有大量水 ,致使负载很大。因而 ,需经过变频器转矩提升补偿设置使电机低速时输出大转矩。在高速脱水工况时 ,衣物容易在滚筒中构成不平均散布 ,在极高的工作转速下会产生很大的偏心激振 ,从而惹起整体构造的猛烈振动。因而 ,在运转形式确实定过程中 ,应布置一段均布排水工况 ,让污水排出的同时坚持衣物散布平均。另外 ,变频器要装置好并作定期检查 ,以防振动招致松动。变频器装置在湿度较高的洗衣房 ,常常发作绝缘和腐蚀。因而 ,洗衣房内应坚持一定的枯燥度和良好的通风性 ,以防水汽进入变频器内惹起电气短路等。工业用洗衣机多用于宾馆、社区洗衣房内 ,要留意隔音问题 ,避免对左近居民形成影响;也要思索变频器对其他用电设备的干扰。因而应在变频器进线侧加一台电抗器。
五、结语
变频调速控制是完成工业洗衣机、脱水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规范洗涤和高速脱水等各种工况的请求 ,并能进步洗涤质量;变频器的运用减少了传动机构 ,增加了系统的运转寿命,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脱水机也会继续向前不时开展。www.tzhdshop.com
