用三菱PLC-FX2N与F940设计一个带PID控制的恒压供水系统.doc

1、用三菱 PLC-FX2N与 F940设计一个带 PID控制的恒压供水系统一控制要求：（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 100H 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 010kg 可调，通过触摸屏（使用三菱 F940）输入调节；

2、（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。二.软件设计：1I/O 分配（1）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。（2）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。（3）PLC输入， X1：1 号泵水流开关； X2：2 号泵水流开关； X3：过压保护

3、。（4）PLC输出， Y1：KM1；Y2：KM2；Y4：报警器； 10：变频器 STF。2触摸屏画面设：根据控制要求及I/O 分配，按下图 1-1 制作触摸屏画面。（三菱 F940触摸屏的画面制作图1-1）3PLC的程序：(1).根据控制要求， PLC程序如下图 2-1，3-1 所示。（PLCFX2N-48MR的程序梯形图图2-1）（PLCFX2N-48MR的程序梯形图图3-1）(2).PLC的关键性程序结构简述: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

4、料可知 :因 010kg对应的是数值是 0250,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 0250 对应的是 01250 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

5、所有实数参与 PID的SVD500,PVD160，运算都是以 1000%加入的。所以要得到 MVD150 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 程序的 PV（当前）数字量做为时刻检查管内的当前压力状况。4变频器设置：（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

6、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 25 间的频率设定为电压信号010VPr73=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。三、系统接线：根据控制要求及I/O 分配，其系统接线图如图4-1 所示。（PLCFX2N-48MR系统接线图如图4-1）四、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-3AI/O 电路，通过 GAIN

7、和 OFFSET调整偏移 / 增益。（2）按图 1-1 设计好触摸屏画面， 并设置好各控件的属性， 按图 2-1， 3-1 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 4-1）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。（