用三菱PLC實(shí)現(xiàn)PID控制變頻器.doc

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用三菱PLC-FX2N與F940變頻器設(shè)計(jì)一個(gè)帶PID控制的恒壓供水系統(tǒng) 控制要求： （1）有兩臺(tái)水泵，按設(shè)計(jì)要求一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)泵運(yùn)行累計(jì)100小時(shí)輪換一次，手動(dòng)時(shí)不切換。 （2）兩臺(tái)水泵分別由m1、m2電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/min，由km1、km2控制。 （3）切換后起動(dòng)和停電后起動(dòng)須5s報(bào)警，運(yùn)行異常可自動(dòng)切換到備用泵，并報(bào)警。 （4）采用plc的pid調(diào)節(jié)指令。 （5）變頻器（使用三菱fr-a540）采用plc的特殊功能單元fx0n-3a的模擬輸出，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 （6）水壓在0～10kg可調(diào)，通過(guò)觸摸屏（使用三菱f940）輸入調(diào)節(jié)。 （7）觸摸屏可以顯示設(shè)定水壓、實(shí)際水壓、水泵的運(yùn)行時(shí)間、轉(zhuǎn)速、報(bào)警信號(hào)等。 （8）變頻器的其余參數(shù)自行設(shè)定。 軟件設(shè)計(jì)： 1．fx2n-48mrplc的i/o分配：根據(jù)控制要求及i/o分配，其系統(tǒng)接線圖如圖所示。 plc輸入，x1：1號(hào)泵水流開(kāi)關(guān)；x2：2號(hào)泵水流開(kāi)關(guān)；x3：過(guò)壓保護(hù)。 plc輸出，y1：km1；y2：km2；y4：報(bào)警器；10：變頻器stf。 2．觸摸屏畫(huà)面設(shè)：根據(jù)控制要求及i/o分配，制作觸摸屏畫(huà)面。 觸摸屏輸入：m500：自動(dòng)起動(dòng)。m100：手動(dòng)1號(hào)泵。m101：手動(dòng)2號(hào)泵。m102：停止。m103：運(yùn)行時(shí)間復(fù)位。m104：清除報(bào)警。d300：水壓設(shè)定。 觸摸屏輸出：y0：1號(hào)泵運(yùn)行指示。y1：2號(hào)泵運(yùn)行指示。t20：1號(hào)泵故障。t21：2號(hào)泵故障。d101：當(dāng)前水壓。d502：泵累計(jì)運(yùn)行的時(shí)間。d102：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 3.plc的程序：根據(jù)控制要求，畫(huà)出fx2n-48mr的程序梯形圖、plc程序如下圖所示。 此主題相關(guān)圖片如下，點(diǎn)擊圖片看大圖： plc的程序簡(jiǎn)述：plc得電后，通過(guò)程序把模塊中的摸擬量壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化成壓力數(shù)字量(d160)，將壓力的數(shù)據(jù)寄存器d160的值除以25以校正壓力的實(shí)際值(由特殊功能模擬模塊fx0n-3a的資料可知：因0-10kg對(duì)應(yīng)的是數(shù)值是0-250，所以壓力與數(shù)值的關(guān)系是1：25)。 在該系統(tǒng)中我們規(guī)定了電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/min，所以同步轉(zhuǎn)速的設(shè)定低于3000轉(zhuǎn)/min對(duì)電機(jī)的保護(hù)是有好處的。這里我們把轉(zhuǎn)速設(shè)定為不能超過(guò)1250轉(zhuǎn)/min，則數(shù)值與通過(guò)pid程序運(yùn)算的mv（輸出）值d150（即電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速量）的關(guān)系為1：5(由特殊功能模擬模塊fx0n-3a的資料可知：因數(shù)值是0-250對(duì)應(yīng)的是0-1250轉(zhuǎn)/min，則數(shù)值與轉(zhuǎn)速的關(guān)系是1：5)。所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)際值校正數(shù)d102=d150510（其中除以10是因?yàn)樗袑?shí)數(shù)參與pid的sv設(shè)定值>d500，pv當(dāng)前值>d160，運(yùn)算都是以1000%加入的。所以要得到mv輸出值>d150的實(shí)際數(shù)值需要除以10）。因該系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)速是與壓力成正比的,轉(zhuǎn)速加大;壓力也加大!（這里要注意：動(dòng)作方向【s3】+1,當(dāng)前值pv，d500設(shè)定值sv，d160；即bit=1，選擇逆動(dòng)作）所以將壓力數(shù)字量寄存器d160用于pid程序的pv（當(dāng)前）數(shù)字量做為時(shí)刻檢查管內(nèi)的當(dāng)前壓力狀況。 4．變頻器設(shè)置： （1）上限頻率pr1=50hz；（2）下限頻率pr2=30hz；（3）基底頻率pr3=50hz；（4）加速時(shí)間pr7=3s；（5）減速時(shí)間pr8=3s；（6）電子過(guò)電流保護(hù)pr9=電動(dòng)機(jī)的額定電流；（7）起動(dòng)頻率pr13=10hz；（8）du面板的第三監(jiān)視功能為變頻繁器的輸出功率pr5=14；（9）智能模式選擇為節(jié)能模式pr60=4；（10）設(shè)定端子2～5間的頻率設(shè)定為電壓信號(hào)0～10v，pr73=0；（11）允許所有參數(shù)的讀/寫(xiě)pr160=0；（12）操作模式選擇（外部運(yùn)行）pr79=2；（13）其他設(shè)置為默認(rèn)值。 5.系統(tǒng)調(diào)試： （1）將觸摸屏rs232接口與計(jì)算機(jī)連接，將觸摸屏rs422接口與plc編程接口連接，編寫(xiě)好fx0n-3a偏移/增益調(diào)整程序，連接好fx0n-3ai/o電路，通過(guò)gain和offset調(diào)整偏移/增益。 （2）按圖設(shè)計(jì)好觸摸屏畫(huà)面，并設(shè)置好各控件的屬性，按圖所示編寫(xiě)好plc程序，并傳送到觸摸屏和plc。 （3）將plc運(yùn)行開(kāi)關(guān)保持off，程序設(shè)定為監(jiān)視狀態(tài)，按觸摸屏上的按鈕，觀察程序觸點(diǎn)動(dòng)作情況，如動(dòng)作不正確，檢查觸摸屏屬性設(shè)置和程序是否對(duì)應(yīng)。 （4）系統(tǒng)時(shí)間應(yīng)正確顯示。 （5）改變觸摸屏輸入寄存器值，觀察程序?qū)?yīng)寄存器的值變化。 （6）按圖連接好plc的i/o線路和變頻器的控制電路及主電路。 （7）將plc運(yùn)行開(kāi)關(guān)保持on，設(shè)定水壓調(diào)整為3kg。 （8）按手動(dòng)起動(dòng)，設(shè)備應(yīng)正常起動(dòng)，觀察各設(shè)備運(yùn)行是否正常，變頻器輸出頻率是否相對(duì)平穩(wěn)，實(shí)際水壓與設(shè)定的偏差。 （9）如果水壓在設(shè)定值上下有劇烈的抖動(dòng)，則應(yīng)該調(diào)節(jié)pid指令的微分參數(shù)，將值設(shè)定小一些，同時(shí)適當(dāng)增加積分參數(shù)值。如果調(diào)整過(guò)于緩慢，水壓的上下偏差很大，則系統(tǒng)比例常數(shù)太大，應(yīng)適當(dāng)減小。 （10）測(cè)試其他功能，是否跟控制要求相符。