變頻器在工業(yè)洗衣機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 正端模擬輸出13AOUT1模擬輸出1負(fù)端模擬輸出16DIN5數(shù)字輸入端5數(shù)字輸入17DIN6數(shù)字輸入端6數(shù)字輸入18NC1繼電器1常閉開關(guān)輸出19NO1繼電器1常開開關(guān)輸出20COM1繼電器1動(dòng)開關(guān)輸出21NO2繼電器2常開開關(guān)輸出22COM2繼電器2動(dòng)開關(guān)輸出23NC3繼電器3常閉開關(guān)輸出24NO3繼電器3常開開關(guān)輸出25COM3繼電器3動(dòng)開關(guān)輸出26AOUT2+模擬輸出2正端模擬輸出27AOUT2模擬輸出2負(fù)端模擬輸出280V為數(shù)字輸入提供公共點(diǎn)電源29P+RS485通信30NRS485通信開關(guān)量輸入，MM440有多路開關(guān)量輸入端子。可以方便地通過外接開關(guān)與直流電源形成開關(guān)量輸入。直流電源可以外接，也可以利用內(nèi)部的+24V電源。開關(guān)量可以作為速度切換、方向轉(zhuǎn)換等功能的控制信號(hào)。直流開關(guān)量進(jìn)入變頻器后均經(jīng)過內(nèi)部的光電耦合電路再與控制電路（CPU）連接。模擬量輸出，可以將內(nèi)部反映變頻器運(yùn)行狀態(tài)的某些信息（如工作電流、速度等）通過D/A轉(zhuǎn)換電路以模擬電壓或電流的形式輸出，外部電路根據(jù)這些信息進(jìn)行顯示或進(jìn)行模擬調(diào)節(jié)。開關(guān)量輸出，還有一些反映變頻器狀態(tài)的信息可作為開關(guān)量輸出。開關(guān)量的輸出為繼電器式，觸點(diǎn)與內(nèi)部電路是電氣隔離的。⑶MM440的參數(shù)及BOP板的操作：變頻器的運(yùn)行是通過一系列用戶設(shè)定的參數(shù)和輸入端子的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。而參數(shù)的設(shè)定是通過BOP板來完成的。上端為一塊液晶顯示器，下端為一組按鍵。 BOP板的外型 Unnatural exterior of BOP BOP板的按鍵功能T BOP board the keys按鍵功能說明啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)缺省值該鍵無效，為使此鍵有效，應(yīng)P0700=1。停止電動(dòng)機(jī)缺省值該鍵無效，為使此鍵有效，應(yīng)P0700=1。改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向缺省值該鍵無效，為使此鍵有效，應(yīng)P0700=1。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)在變頻器無輸出的狀態(tài)按此鍵，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。并按設(shè)定的點(diǎn)動(dòng)頻率運(yùn)行，松開此鍵，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。瀏覽信息/跳轉(zhuǎn)在運(yùn)行狀態(tài)，按下此鍵，循環(huán)顯示有關(guān)信息。有P0005設(shè)定的參數(shù)，按下此鍵，將輪流顯示。顯示參數(shù)時(shí)按下此鍵，則跳轉(zhuǎn)到r0000。訪問參數(shù)按下此鍵可訪問參數(shù)，可以了解參數(shù)內(nèi)容，也可以修改。增加數(shù)值按下此鍵可增加參數(shù)的數(shù)值，并顯示。減少數(shù)值按下此鍵可減少參數(shù)的數(shù)值，并顯示。MM440變頻器具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的可變速控制系統(tǒng)供電的理想變頻傳動(dòng)裝置。MM440的參數(shù)數(shù)量及多（有1000多個(gè)），各有其含義。詳細(xì)情況可以查有關(guān)資料。 一些常用的參數(shù) some mon parametersr0000：只讀參數(shù)的顯示值P070n：數(shù)字輸入端n（DINn）的功能。n=1～8P1080：最低頻率設(shè)定最低頻率值，單位為Hz。P0003：用戶的訪問級(jí)P1082：最高頻率設(shè)定最高頻率值，單位為Hz。P0004：參數(shù)過濾器P1000：頻率設(shè)定值選擇1：電動(dòng)電位器設(shè)定2：模擬輸入3：固定頻率設(shè)定P0014：存儲(chǔ)方式P1120：斜坡上升時(shí)間設(shè)定，單位為秒。P0700：選擇命令源0：缺省值1：BOP鍵盤輸入2：端子排輸入P1121：斜坡下降時(shí)間設(shè)定，單位為秒。P100n：固定頻率n該參數(shù)為固定頻率的值，單位為Hz，n=0～15P1300：變頻器控制方式設(shè)定。 MM440在洗衣機(jī)系統(tǒng)中的作用變頻器在該系統(tǒng)中的主要作用是調(diào)整洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速，使洗衣機(jī)在洗滌周期，處于低速狀態(tài)，且具有很平滑的力矩。在脫水周期，具有高速的旋轉(zhuǎn)速度。還可以靈活的地設(shè)定頻率，有利于調(diào)速，這樣一來既可使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，又可減少機(jī)械磨損，延長(zhǎng)工業(yè)洗衣機(jī)的使用壽命。熱敏電阻是開發(fā)早，種類多，發(fā)展較成熟的一類敏感元器件；熱敏電阻由半導(dǎo)體陶瓷材料組成，利用的原理是溫度引起電阻變化，是電阻值對(duì)溫度極為敏感的一種電阻器，也叫半導(dǎo)體熱敏電阻器。它可由單晶、多晶以及玻璃、塑料等半導(dǎo)體材料制成。這種電阻器具有一系列特殊的電性能，最基本的特性是其阻值隨溫度的變化有極為顯著的變化，以及伏安曲線呈非線性。熱敏電阻主要由熱敏探頭、引線、殼體構(gòu)成，熱敏電阻一般做成二端器件，但也有構(gòu)成三端或四端的。二端和三端器件為直熱式，即直接由電路中獲得功率。四端器件則是旁熱式的。根據(jù)不同的要求，可以把熱電阻做成不同的形狀結(jié)構(gòu)。熱敏電阻按照溫度系數(shù)的不同分為:正溫度系數(shù)熱敏電阻(簡(jiǎn)稱PTC熱敏電阻)和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(簡(jiǎn)稱NTC熱敏電阻)；按其阻值隨溫度變化的大小可分為緩變和突變型；按其受熱方式可分為直熱式和旁熱式；按其工作溫度范圍可分為常溫、高溫和超低溫?zé)崦綦娮杵鳎话雌浣Y(jié)構(gòu)分類有棒狀、圓片、方片、墊圈狀、球狀、線管狀、薄膜以及厚膜等熱敏電阻器。熱敏電阻是對(duì)溫度靈敏度高，熱惰性小，壽命長(zhǎng)，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以及可制成各種不同的外形結(jié)構(gòu)。由于半導(dǎo)體熱敏電阻有獨(dú)特的性能，所以在應(yīng)用方面，它不僅可以作為測(cè)量元件（如測(cè)量溫度、流量、液位等），還可以作為控制元件（如熱敏開關(guān)、限流器）和電路補(bǔ)償元件熱敏電阻廣泛用于家用電器、電力工業(yè)、通訊、軍事科學(xué)、宇航等各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)展前景極其廣闊。隨著近代軍事技術(shù)、特別是空間技術(shù)的發(fā)展，對(duì)熱敏電阻器除了要求高可靠、長(zhǎng)壽命、超高溫和超低溫外，還需要靈敏度更高、不需致冷、性能優(yōu)良的測(cè)輻射功率的熱敏器件。 PTC熱敏電阻PTC是Positive Temperature Coefficient 的縮寫,意思是正的溫度系數(shù)，泛指正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件。通常我們提到的PTC是指正溫度系數(shù)熱敏電阻，簡(jiǎn)稱PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻，也屬于直熱式熱敏電阻。超過一定的溫度時(shí)，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。可專門用作恒定溫度傳感器。 陶瓷材料通常用作高電阻的優(yōu)良絕緣體，而陶瓷PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇為基，摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的，具有較低的電阻及半導(dǎo)特性。通過有目的的摻雜一種化學(xué)價(jià)較高的材料作為晶體的點(diǎn)陣元來達(dá)到的:在晶格中鋇離子或鈦酸鹽離子的一部分被較高價(jià)的離子所替代，因而得到了一定數(shù)量產(chǎn)生導(dǎo)電性的自由電子。對(duì)于PTC熱敏電阻效應(yīng)，也就是電阻值階躍增高的原因，在于材料組織是由許多小的微晶構(gòu)成的,在晶粒的界面上，即所謂的晶粒邊界(晶界)上形成勢(shì)壘，阻礙電 子越界進(jìn)入到相鄰區(qū)域中去，因此而產(chǎn)生高的電阻。這種效應(yīng)在溫度低時(shí)被抵消：在晶界上高的介電常數(shù)和自發(fā)的極化強(qiáng)度在低溫時(shí)阻礙了勢(shì)壘的形成并使電子可以自由地流動(dòng)。而這種效應(yīng)在高溫時(shí)，介電常數(shù)和極化強(qiáng)度大幅度地降低，導(dǎo)致勢(shì)壘及電阻大幅度地增高，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的PTC效應(yīng)。當(dāng)電路處于正常狀態(tài)時(shí)，通過過流保護(hù)用PTC熱敏電阻的電流小于額定電流， 過流保護(hù)用PTC熱敏電阻處于常態(tài)，阻值很小，不會(huì)影響被保護(hù)電路的正常工作。當(dāng)電路出現(xiàn)故障，電流大大超過額定電流時(shí)， 過流保護(hù)用PTC熱敏電阻陡然發(fā)熱，呈高阻態(tài)，使電路處于相對(duì)“斷開”狀態(tài)，從而保護(hù)電路不受破壞。當(dāng)故障排除后，過流保護(hù)用PTC熱敏電阻亦自動(dòng)回復(fù)至低阻態(tài)，電路恢復(fù)正常工作。PTC工作時(shí)，它的引腳分別埋設(shè)在電機(jī)定子的繞組里。熱敏電阻器的工作主要參數(shù)有最大電壓、工作電流、標(biāo)稱電壓、最高工作溫度、開關(guān)溫度、標(biāo)稱阻值，額定功率，允許偏差等等。PTC熱敏電阻特點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)高；居里溫度可以在40℃到320℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；阻值范圍可在1Ω到10KΩ之間選擇；適用的工作電壓范圍寬，最大電壓可以到1000V；能實(shí)現(xiàn)多樣化的結(jié)構(gòu)；電路運(yùn)用簡(jiǎn)單，而且功耗低。因此，PTC熱敏電阻除用作加熱元件外，同時(shí)還能起到“開關(guān)”的作用，兼有敏感元件、加熱器和開關(guān)三種功能，稱之為“熱敏開關(guān)”。利用這種阻溫特性做成加熱源，作為加熱元件應(yīng)用的有暖風(fēng)器、電烙鐵、烘衣柜、空調(diào)等，還可對(duì)電器起到過熱保護(hù)作用。在本章中，詳細(xì)地分析了洗衣機(jī)的整個(gè)控制系統(tǒng)，介紹了工業(yè)洗衣機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，并設(shè)計(jì)了此系統(tǒng)的工作電路。變頻調(diào)速技術(shù)是通過改變電源頻率來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，它的主要作用在于實(shí)現(xiàn)了洗衣速度調(diào)節(jié)。 ⑴不同的織物需要用不同的水流進(jìn)行洗滌。定頻洗衣機(jī)因其轉(zhuǎn)速單一，要改變水流形式只有通過改變轉(zhuǎn)停時(shí)間比來實(shí)現(xiàn)，形成的洗滌水流形式有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足多種織物、面料的洗滌要求。變頻調(diào)速洗衣機(jī)可實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下的多種水流，因而能滿足高層次的洗衣要求。⑵定頻洗衣機(jī)在脫水起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速由零直接提升到某一高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速跨度大，造成振動(dòng)大、噪音大。而變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用可使洗衣機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速可以由零到最高轉(zhuǎn)速逐漸提升，使脫水筒平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)起來，振動(dòng)極小。變頻調(diào)速技術(shù)能有效地降低洗衣機(jī)的噪聲。 ⑶定頻洗衣機(jī)由于振動(dòng)大，其脫水轉(zhuǎn)速受到限制，不能設(shè)計(jì)很高的脫水轉(zhuǎn)速。而利用變頻調(diào)速技術(shù)可以使洗衣機(jī)達(dá)到較高的脫水轉(zhuǎn)速，不但能縮短洗衣時(shí)間，而且脫水率更高。例如：普通滾筒式洗衣機(jī)的最高脫水轉(zhuǎn)速一般為800轉(zhuǎn)/分，而變頻調(diào)速洗衣機(jī)可達(dá)到1200轉(zhuǎn)/分以上。對(duì)于工業(yè)洗衣機(jī)滾筒來說：洗滌和漂洗過程是頻繁的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行過程；均布排水過程是排除滾筒內(nèi)洗滌用水并將衣物均勻分布在滾筒周圍的平衡過程；脫水是高速運(yùn)轉(zhuǎn)甩出衣物內(nèi)含水的過程；干燥則是長(zhǎng)時(shí)間的低速運(yùn)過程。為了確定各過程的運(yùn)行時(shí)問和轉(zhuǎn)速，需要通過控制面板對(duì)衣物布質(zhì)、洗滌方式進(jìn)行選擇。洗滌開始時(shí)是5HZ起動(dòng)，在洗滌過程中150HZ高速運(yùn)行。傳動(dòng)裝置是通過數(shù)字量輸入來控制系統(tǒng)的起停，正反轉(zhuǎn)，固定頻率設(shè)定以及加減速時(shí)間。此系統(tǒng)可以靈活地設(shè)定8個(gè)固定頻率和兩個(gè)斜坡上升/下降時(shí)間。一個(gè)用于洗滌周期，一個(gè)用于脫水周期。另外在此系統(tǒng)中，用模擬量輸入作為附加給定，與固定頻率設(shè)定相疊加以滿足特殊洗滌要求，例如洗滌絲綢時(shí)的要求。裝置上的繼電器輸出信號(hào)在輸出設(shè)定值到達(dá)時(shí)或有故障產(chǎn)生時(shí)輸出信號(hào)作為顯示用。另外此系統(tǒng)中，電機(jī)上帶一個(gè)內(nèi)置的PTC 溫度檢測(cè)器。PTC 直接接到變頻器上，當(dāng)電機(jī)過熱時(shí)裝置就會(huì)停止輸出并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。洗滌、清漂的轉(zhuǎn)速為40 r／min，均布排水的轉(zhuǎn)速為80 r／min，2次脫水的轉(zhuǎn)速分別為400 r／min和500 r／min，干燥的轉(zhuǎn)速為30 r／min，另外，變頻器還設(shè)置了2個(gè)斜坡上升／下降時(shí)間，1個(gè)用于洗滌周期，1個(gè)用于脫水周期。從圖中可看出，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需要不斷地改變轉(zhuǎn)向，而且調(diào)速的范圍很寬，這種工作變頻器完全能夠勝任。 變頻器速度變化曲線Figure . Inverter speed curve工業(yè)洗衣機(jī)整個(gè)洗滌過程分為進(jìn)水、洗滌、排水、脫水四個(gè)部分，：開 始進(jìn)水洗衣排水脫水結(jié)束 洗衣機(jī)的洗滌過程Figure machine washing process洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣、排水和脫水4個(gè)過程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這四個(gè)過程分別用相應(yīng)的按鈕開關(guān)來控制。全自動(dòng)洗衣機(jī)中，這4個(gè)過程可做到全自動(dòng)依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關(guān)、電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高、中、低水位；電磁進(jìn)水閥起著通/斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，電磁進(jìn)水閥打開，將水注入；排水時(shí)，電磁排水閥打開，將水排出；洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；脫水時(shí)，脫水桶啟動(dòng)。工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求是能實(shí)現(xiàn)“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)制停止”兩種控制方式。⑴正常運(yùn)行“正常運(yùn)行”方式具體控制要求如下：①將水位通過水位選擇開關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“啟動(dòng)”按扭，開始進(jìn)水，達(dá)到設(shè)定的水位（高、中、低）后，停止進(jìn)水；②進(jìn)水停止2s后開始洗衣；③洗衣時(shí)，正轉(zhuǎn)20s，停2s，然后反轉(zhuǎn)20s，停2s；④如此循環(huán)共5次，總共220s后開始排水，排空后脫水30s；⑤然后再進(jìn)水，重復(fù)①～④步，如此循環(huán)共三次；⑥洗衣過程完成，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)。⑵強(qiáng)制停止“強(qiáng)制停止”方式具體控制要求如下：①若按下“停止”按扭，洗衣過程停止，即洗滌電機(jī)和脫水桶轉(zhuǎn)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合；②可用手動(dòng)排水開關(guān)和手動(dòng)脫水開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)排水和脫水。速度的設(shè)定方式有兩種：⑴以多段速的方式，在變頻器上直接設(shè)定各階段運(yùn)行速度；⑵通過洗衣機(jī)專用控制電腦，以通訊方式設(shè)定各階段的運(yùn)行速度。⑴系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用了西門子MM440 變頻器，異步電機(jī)，內(nèi)置PTC 溫度傳感器，一套洗滌機(jī)控制系統(tǒng)（人機(jī)界面），洗滌機(jī)泵。 工業(yè)洗衣機(jī)原理圖Figure . industrial washing machine⑵系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)多段頻率的設(shè)定 多段頻率設(shè)計(jì)Tab. Multifrequency design固定頻率7端口6端口5端口MM440 頻率參數(shù)MM440頻率（Hz）高f1001P1007150高f2010P1006100高f3100P100580高f4011P100460高f5101P100340高f6110P1002204交流調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定及控制系統(tǒng)的論述本系統(tǒng)電機(jī)選用常用的4極三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，額定電壓230V，額定電流33A，額定轉(zhuǎn)速1380r/min，額定頻率50HZ,。設(shè)置調(diào)試參數(shù)過濾器P0010=30，P0970=1，然后按下P鍵，使變頻器恢復(fù)到出廠默認(rèn)值。根據(jù)上述要求