用三菱PLC-FX2N与F940变频器设计一个带PID控制的恒压供水系统.doc

用三菱PLC-FX2N与F940变频器设计一个带PID控制的恒压供水系统
控制要求:
(1)有两台水泵,按设计要求一台运行,一台备用,自动运行时泵运行累计100小时轮换一次,手动时不切换。
(2)两台水泵分别由M1、M2电动机拖动,电动机同步转速为3000转/min,由KM1、KM2控制。
(3)切换后起动和停电后起动须5S报警,运行异常可自动切换到备用泵,并报警。
(4)采用PLC的PID调节指令。
(5)变频器(使用三菱FR-A540)采用PLC的特殊功能单元FX0N-3A的模拟输出,调节电动机的转速。
(6)水压在0~10kg可调,通过触摸屏(使用三菱F940)输入调节。
(7)触摸屏可以显示设定水压、实际水压、水泵的运行时间、转速、报警信号等。
(8)变频器的其余参数自行设定。
软件设计:
-48MRPLC 的I/O分配:根据控制要求及I/O分配,其系统接线图如图所示。
PLC输入,X1:1号泵水流开关;X2:2号泵水流开关;X3:过压保护。
PLC输出,Y1:KM1;Y2:KM2;Y4:报警器;10:变频器STF。
:根据控制要求及I/O分配,制作触摸屏画面。
触摸屏输入:M500:自动起动。M100:手动1号泵。M101:手动2号泵。M102:停止。M103:运行时间复位。M104:清除报警。D300:水压设定。
触摸屏输出:Y0:1号泵运行指示。Y1:2号泵运行指示。T20:1号泵故障。T21:2号泵故障。D101:当前水压。D502:泵累计运行的时间。D102:电动机的转速。
PLC的程序:根据控制要求,画出FX2N-48MR的程序梯形图、PLC程序如下图所示。
plc的程序简述:plc得电后,通过程序把模块中的摸拟量压力信号转化成压力数字量(d160),将压力的数据寄存器d160的值除以25以校正压力的实际值(由特殊功能模拟模块fx0n-3a的资料可知:因0-10kg对应的是数值是0-250,所以压力与数值的关系是1:25)。
在该系统中我们规定了电动机同步转速为3000转/min,所以同步转速的设定低于3000转/min对电机的保护是有好处的。这里我们把转速设定为不能超过1250转/min,则数值与通过pid程序运算的mv(输出)值d150(即电动机转速量)的关系为1:5(由特殊功能模拟模块fx0n-3a的资料可知:因数值是0-250对应的是0-1250转/min,则数值与转速的关系是1:5)。所以电动机的转速实际值校正数d102=d150×5÷10(其中除以10是因为所有实数参与pid的sv设定值>d500,pv当前值>d160,运算都是以1000%加入的。所以要得到mv输出值>d150的实际数值需要除以10)。因该系统中电机的转速是与压力成正比的,转速加大;压力也加大!(这里要注意:动作方向【s3】+1,当前值pv,d500设定值sv,d160;即bit=1,选择逆动作)所以将压力数字量寄存器d160用于pid程序的pv(当前)数字量做为时刻检查管内的当前压力状况。
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(1)上限频率pr1=50hz;(2)下限频率pr2=30hz;(3)基底频率pr3=50hz;(4)加速时间pr7=3s;(5)减速时间pr8=3s;(6)电子过电流保护pr9=电动机的额定电流;(7)起动频率pr13=10hz;(8)du面板的第三监视功能为变频繁器的输出功率pr5=14;(9)智能模式选择为节能模式pr60=4;(10)设定端子2~5间的频率设定为电压信号0~10v, pr73=0;(11)允许所有参数的读/写pr160=0;(12)操作模式选择(外部运行)pr79=2;(13)其他设置为默认值。
5. 系统调试:
(1)将触摸屏rs232接口与计算机连接,将触摸屏rs422接口与plc编程接口连接,编写好fx0n-3a偏移/增益调整程序,连接好fx0n-3a i/o电路,通过gain和offset调整偏移/增益。
(2)按图设计好触摸屏画面,并设置好各控件的属性,按图所示编写好plc程序,并传送到触摸屏和plc。
(3)将plc运行开关保持off,程序设定为监视状态,按触摸屏上的按钮,观察程序触点动作情况,如动作不正确,检查触摸屏属性设置和程序是否对应。
(4)系统时间应正确显示。
(5)改变触摸屏输入寄存器值,观察程序对应寄存器的值变化。
(6)按图连接好plc的i/o线路和变频器的控制电路及主电路。
(7)将plc运行开关保持on,设定水压调整为3kg。
(8)按手动起动,设备应正常起动,观察各设备运行是否正常,变频器输出频率是否相对平稳,实际水压与设定的偏差。
(9)如果水压在设定值上下有剧烈的抖动,则应