三菱电气控制与PLC实训教程电子教案第九章B

实训37恒压供水的PID控制一、实训目的（1）了解恒压供水的工作原理及系统的结构；（2）掌握PLC的PID调节的参数设置；（3）掌握PLC、变频器、触摸屏和FX0N－3A模拟量I/O模块的综合应用；（4）掌握PLC、变频器和外部设备的电路设计及综合布线；（5）能运用PLC、变频器、触摸屏等新器件解决工程实际问题。二、实训器材（1）可编程控制器4台（FX2N-48MR）；（2）恒压供水实训台1台；（3）220V接触器6个；（4）F940触摸屏1台；（5）A540变器1台；（6）电压/电流表；（7）计算机1台（已安装GPP软件、GDDesigner软件）；（8）导线若干。三、实训要求设计一PID控制的恒压供水系统。1．控制要求（1）共有两台水泵，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）PLC采用的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。四、软件设计1．I/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；D500：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。（4）PLC输出，Y1：KM1；Y2：KM2；Y4：报警器；10：变频器STF。2．触摸屏画面设计根据控制要求及I/O分配，按图9-50制作触摸屏画面。图9-50触摸屏画面3．PLC程序根据控制要求，PLC程序如图9-51所示。图9-51PLC程序图9-51续1PLC程序图9-51续2PLC程序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0～10VPr73=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。五、系统接线根据控制要求及I/O分配，其系统接线图如图9-52所示。图9-52系统接线图六、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和OFFSET调整偏移/增益。（2）按图9-51设计好触摸屏画面，并设置好各控件的属性，按图9-52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9-51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，则应该调节PID指令的微分参数，将值设定小一些，同时适当增加积分参数值。如果调整过于缓慢，水压的上下偏差很大，则系统比例常数太大，应适当减小。（10）测试其他功能，是否跟控制要求相符。实训课题17PLC、变频器通信的综合应用实训38PLC与变频器的RS-485通信一、实训目的（1）了解RS-485通信的有关设备；（2）掌握PLC与变频器的RS-485通信的数据传输格式；（3）掌握PLC与变频器的RS-485通信的通信设置；（4）掌握PLC与变频器的RS-485通信的有关参数的确定；（5）能运用RS-485通信解决工程实际问题。二、实训器材（1）可编程控制器1台（FX2N-48MR）；（2）变频器1台（FR-A540-1.5K）；（3）FX2N-485-BD通信板1块（配通信线若干）；（4）触摸屏（F940）；（5）三相笼型异步电动机1台（Y-112-0.55）；（6）实训控制台1个；（7）按钮开关5个；（8）指示灯3个；（9）电工常用工具1套；（10）连接导线若干。三、实训要求进行PLC与变频器的RS-485通信。其控制要求如下：（1）利用变频器的数据代码表如表9-9所示，进行通信操作；（2）使用触摸屏，通过PLC的RS-485总线控制变频器正转、反转、停止；（3）使用触摸屏，通过PLC的RS-485总线在运行中直接修改变频器的运行频率。操作指令指令代码数据内容正转HFAH02反转HFAH04停止HFAH00运行频率写入HEDH0000～H2EE0表9-9变频器数据代码表附：频率数据内容H0000～H2EE0为0～120．00Hz，最小单位为0.01Hz四、软件设计1．数据传输格式一般按照通信请求→站号→指令代码→数据内容→校验码的格式进行传输，其中数据内容可多可少，也可以没有；校验码是求站号、指令代码、数据内容的ASCⅡ码的总和，然后取其低2位的ASCⅡ码。2．通信格式设置通信格式设置是通过特殊数据寄存器D8120来设置的，根据控制要求，其通信格式设置如下：（1）设数据长度为8位，即D8120的b0=1；（2）奇偶性设为偶数，即D8120的b1=1，b2=1；（3）停止位设为2位，即D8120的b3=1；（4）通信速率设为19200bit/s，即D8120的b4=b7=1，b5=b6=0；（5）D8120的其他各位均设为0（请参考第5章的有关部分）。因此，通信格式设置为D8120=9FH。3．变频器参数设置根据上述的通信设置，变频器必须设置如下参数：（1）操作模式选择（PU运行）Pr79=1；（2）站号设定Pr117=0（设定范围为0～31号站，共32个站）；（3）通信速率Pr118=192（即19200bit/s，要与PLC的通信速率相一致）；（4）数据长度及停止位长Pr119=1（即数据长为8位，停止位长为2位，要与PLC的设置相一致）；（5）奇偶性设定Pr120=2（即偶数，要与PLC的设置相一致）；（6）通信再试次数Pr121=1（数据接收错误后允许再试的次数，设定范围为0～10，9999）；（7）通信校验时间间隔Pr122=9999（即无通信时，不报警，设定范围为0，0.1～999.8s，9999）；（8）等待时间设定Pr123=20（设定数据传输到变频器的响应时间，设定范围为0～150ms，9999）；（9）换行、按Enter键有无选择Pr124=0（即无换行、按Enter键）；（10）其他参数按出厂值设置。注意：变频器参数设置完后或改变与通信有关的参数后，变频器都必须停机复位，否则，无法运行。4．PLC的I/O分配M0：正转按钮，M1：反转按钮，M2：停止按钮，M3：手动加速，M4：手动减速；Y0：正转指示，Y1：反转指示，Y2：停止指示。5．触摸屏画面制作按图9-53所示制作触摸屏画面。图9-53触摸屏画面6．程序设计根据通信及控制要求，其梯形图程序由以下几部分组成。（1）手动加减速程序图9-54手动加减速程序（2）通信初始化设置程序图9-55通信初始化设置程序（3）变频器运行程序图9-56变频器运行程序（4）发送频率代码的程序图9-57发送频率代码的程序（5）子程序图9-58子程序五、系统接线根据系统控制要求，系统接线如图9-59所示。图9-59系统接线图六、系统调试（1）设定参数，（2）输入程序，（3）触摸屏与PLC的通信调试，（4）空载调试，（5）系统调试，七、实训报告