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1、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 FX0N3A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、 GD Designer软件）； （8
2、）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010kg可调，通过触摸屏 （使用三菱F940）输入调节； （7）触摸屏可以显
3、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 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；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： KM
4、2；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。图图9-50 9-50 触摸屏画面触摸屏画面3PLC程序根据控制要求，PLC程序如图9-51所 示。图图9-51 PLC9-51 PLC程序程序图9-51续1 PLC程序图图9-519-51续续2 PLC2 PLC程序程序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）
5、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25间的频率设定为电 压信号010V 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。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。图图9-52 9-52 系统接线图系统接线图六、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-3A I/O电路，通 过GA
6、IN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
7、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17 PLC、变频器通信的综合应用实训38 PLC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
8、）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
9、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HEDH0000H2EE0表表9-9 9-9 变频器数据代码表变频器数据代码表附：频率数据内容H0000H2EE0为012000Hz，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 ASC码的总和，然后取其低2位的ASC 码。2通信格式设置通信格式设置是通
10、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19 200bit/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
11、32个站）；（3）通信速率Pr118=192（即 19 200bit/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 10，9 999）；（7）通信校验时间间隔Pr122=9 999（ 即无通信时，不报警，设定范围为0， 0.1999.8s，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0150ms，999
12、9）；（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。4PLC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。图图9-53 9-53 触摸屏画面触摸屏画面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）手动加减速程序图图9-54 9-54 手动加减速程序手动加减速程序（2）通信初始化设置程序图图9-55 9-55 通信初始化设置程序通信初始化设置程序（3）变频器运行程序图图9-56 9-56 变频器运行程序变频器运行程序（4）发送频率代码的程序图图9-57 9-57 发送频率代码的程序发送频率代码的程序（5）子程序图图9-58 9-58 子程序子程序五、系统接线根据系统控制要求，系统接线如图9- 59所示。图图9-59 9-59 系统接线图系统接线图六、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
