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1、实训实训37 37 恒压供水的恒压供水的PIDPID控制控制一、实训目的（1）了解恒压供水的工作原理及系统）了解恒压供水的工作原理及系统的结构；的结构；（2）掌握）掌握PLC的的PID调节的参数设置；调节的参数设置；（3）掌握）掌握PLC、变频器、触摸屏和、变频器、触摸屏和FX0N3A模拟量模拟量I/O模块的综合应用；模块的综合应用；（4）掌握）掌握PLC、变频器和外部设备的、变频器和外部设备的电路设计及综合布线；电路设计及综合布线；（5）能运用）能运用PLC、变频器、触摸屏等、变频器、触摸屏等新器件解决工程实际问题。新器件解决工程实际问题。二、实训器材（1）可编程控制器）可编程控制器4台（台
2、（FX2N-48MR）；）；（2）恒压供水实训台）恒压供水实训台1台；台；（3）220V接触器接触器6个；个；（4）F940触摸屏触摸屏1台；台；（5）A540变器变器1台；台；（6）电压）电压/电流表；电流表；（7）计算机）计算机1台（已安装台（已安装GPP软件、软件、GDDesigner软件）；软件）；（8）导线若干。）导线若干。三、实训要求设计一设计一PID控制的恒压供水系统。控制的恒压供水系统。1控制要求控制要求（1）共有两台水泵，按设计要求一台）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运行，一台备用，自动运行时泵运行累计计100h轮换一次，手动时不切换；轮换一次
3、，手动时不切换；（2）两台水泵分别由）两台水泵分别由M1、M2电动机电动机拖动，电动机同步转速为拖动，电动机同步转速为3000转转/min，由由KM1、KM2控制；控制；（3）切换后起动和停电后起动须）切换后起动和停电后起动须5s报报警，运行异常可自动切换到备用泵，并警，运行异常可自动切换到备用泵，并报警；报警；（4）PLC采用的采用的PID调节指令；调节指令；（5）变频器（使用三菱）变频器（使用三菱FR-A540）采）采用用PLC的特殊功能单元的特殊功能单元FX0N-3A的模拟的模拟输出，调节电动机的转速；输出，调节电动机的转速；（6）水压在）水压在010kg可调，通过触摸屏可调，通过触摸屏
4、（使用三菱（使用三菱F940）输入调节；）输入调节；（7）触摸屏可以显示设定水压、实际）触摸屏可以显示设定水压、实际水压、水泵的运行时间、转速、报警信水压、水泵的运行时间、转速、报警信号等；号等；（8）变频器的其余参数自行设定。）变频器的其余参数自行设定。四、软件设计1I/O分配分配（1）触摸屏输入，）触摸屏输入，M500：自动起动；：自动起动；M100：手动：手动1号泵；号泵；M101：手动：手动2号泵；号泵；M102：停止；：停止；M103：运行时间复位；：运行时间复位；M104：清除报警；：清除报警；D500：水压设定。：水压设定。（2）触摸屏输出，）触摸屏输出，Y0：1号泵运行指示；号
5、泵运行指示；Y1：2号泵运行指示，号泵运行指示，T20：1号泵故障；号泵故障；T21：2号泵故障；号泵故障；D101：当前水压；：当前水压；D502：泵累计运行的时间；：泵累计运行的时间；D102：电：电动机的转速。动机的转速。（3）PLC输入，输入，X1：1号泵水流开关；号泵水流开关；X2：2号泵水流开关；号泵水流开关；X3：过压保护。：过压保护。（4）PLC输出，输出，Y1：KM1；Y2：KM2；Y4：报警器；：报警器；10：变频器：变频器STF。2触摸屏画面设计触摸屏画面设计根据控制要求及根据控制要求及I/O分配，按图分配，按图9-50制制作触摸屏画面。作触摸屏画面。图图图图9-50 9
6、-50 9-50 9-50 触摸屏画面触摸屏画面触摸屏画面触摸屏画面3PLC程序程序根据控制要求，根据控制要求，PLC程序如图程序如图9-51所所示。示。图图图图9-51 PLC9-51 PLC9-51 PLC9-51 PLC程序程序程序程序图图9 9-5 51 1续续1 1 P PL LC C程程序序图图图图9 9 9 9-5 5 5 51 1 1 1续续续续2 2 2 2 P P P PL L L LC C C C程程程程序序序序4变频器设置变频器设置（1）上限频率）上限频率Pr1=50Hz；（2）下限频率）下限频率Pr2=30Hz；（3）基底频率）基底频率Pr3=50Hz；（4）加速时间
7、）加速时间Pr7=3s；（5）减速时间）减速时间Pr8=3s；（6）电子过电流保护）电子过电流保护Pr9=电动机的额电动机的额定电流；定电流；（7）起动频率）起动频率Pr13=10Hz；（8）DU面板的第三监视功能为变频繁面板的第三监视功能为变频繁器的输出功率器的输出功率Pr5=14；（9）智能模式选择为节能模式）智能模式选择为节能模式Pr60=4；（10）设定端子）设定端子25间的频率设定为电间的频率设定为电压信号压信号010VPr73=0；（11）允许所有参数的读）允许所有参数的读/写写Pr160=0；（12）操作模式选择（外部运行）操作模式选择（外部运行）Pr79=2；（13）其他设置为
8、默认值。）其他设置为默认值。五、系统接线根据控制要求及根据控制要求及I/O分配，其系统接线分配，其系统接线图如图图如图9-52所示。所示。图图图图9-52 9-52 9-52 9-52 系统接线图系统接线图系统接线图系统接线图六、系统调试（1）将触摸屏）将触摸屏RS232接口与计算机连接接口与计算机连接，将触摸屏，将触摸屏RS422接口与接口与PLC编程接口编程接口连接，编写好连接，编写好FX0N-3A偏移偏移/增益调整增益调整程序，连接好程序，连接好FX0N-3AI/O电路，通过电路，通过GAIN和和OFFSET调整偏移调整偏移/增益。增益。（2）按图）按图9-51设计好触摸屏画面，并设计好
9、触摸屏画面，并设置好各控件的属性，按图设置好各控件的属性，按图9-52编写好编写好PLC程序，并传送到触摸屏和程序，并传送到触摸屏和PLC。（3）将）将PLC运行开关保持运行开关保持OFF，程序，程序设定为监视状态，按触摸屏上的按钮，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，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。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。）系统时间应正确显示。（5）改变触摸屏输入寄存器值，观察）改变触摸屏输入寄存器值，观察程序对应寄存器的值变化。程序对应寄存器的值变化。（6）按图）按图9-51连接好连
10、接好PLC的的I/O线路和线路和变频器的控制电路及主电路。变频器的控制电路及主电路。（7）将）将PLC运行开关保持运行开关保持ON，设定水，设定水压调整为压调整为3kg。（8）按手动起动，设备应正常起动，）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，实际水压与设定的频率是否相对平稳，实际水压与设定的偏差。偏差。（9）如果水压在设定值上下有剧烈的）如果水压在设定值上下有剧烈的抖动，则应该调节抖动，则应该调节PID指令的微分参数，指令的微分参数，将值设定小一些，同时适当增加积分参将值设定小一些，同时适当增加积分参数值。如果调整过
11、于缓慢，水压的上下数值。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，应适偏差很大，则系统比例常数太大，应适当减小。当减小。（10）测试其他功能，是否跟控制要求）测试其他功能，是否跟控制要求相符。相符。实训课题实训课题1717PLCPLC、变频器通信的综合、变频器通信的综合 应用应用实训实训38 PLC38 PLC与变频器的与变频器的RS-485RS-485通信通信一、实训目的（1）了解）了解RS-485通信的有关设备；通信的有关设备；（2）掌握）掌握PLC与变频器的与变频器的RS-485通信通信的数据传输格式；的数据传输格式；（3）掌握）掌握PLC与变频器的与变频器的RS-485
12、通信通信的通信设置；的通信设置；（4）掌握）掌握PLC与变频器的与变频器的RS-485通信通信的有关参数的确定；的有关参数的确定；（5）能运用）能运用RS-485通信解决工程实际通信解决工程实际问题。问题。二、实训器材（1）可编程控制器）可编程控制器1台（台（FX2N-48MR）；）；（2）变频器）变频器1台（台（FR-A540-1.5K）；）；（3）FX2N-485-BD通信板通信板1块（配通信块（配通信线若干）；线若干）；（4）触摸屏（）触摸屏（F940）；）；（5）三相笼型异步电动机）三相笼型异步电动机1台（台（Y-112-0.55）；）；（6）实训控制台）实训控制台1个；个；（7）按钮
13、开关）按钮开关5个；个；（8）指示灯）指示灯3个；个；（9）电工常用工具）电工常用工具1套；套；（10）连接导线若干。）连接导线若干。三、实训要求进行进行PLC与变频器的与变频器的RS-485通信。其通信。其控制要求如下：控制要求如下：（1）利用变频器的数据代码表如表）利用变频器的数据代码表如表9-9所示，进行通信操作；所示，进行通信操作；（2）使用触摸屏，通过）使用触摸屏，通过PLC的的RS-485总线控制变频器正转、反转、停止；总线控制变频器正转、反转、停止；（3）使用触摸屏，通过）使用触摸屏，通过PLC的的RS-485总线在运行中直接修改变频器的运行频总线在运行中直接修改变频器的运行频率
14、。率。操操操操 作作作作 指指指指 令令令令指指指指 令令令令 代代代代 码码码码数数数数 据据据据 内内内内 容容容容正正正正转转转转HFAHFAHFAHFAH02H02H02H02反反反反转转转转HFAHFAHFAHFAH04H04H04H04停止停止停止停止HFAHFAHFAHFAH00H00H00H00运行运行运行运行频频频频率写入率写入率写入率写入HEDHEDHEDHEDH0000H0000H0000H0000H2EE0H2EE0H2EE0H2EE0表表表表9-9 9-9 9-9 9-9 变频器数据代码表变频器数据代码表变频器数据代码表变频器数据代码表附：频率数据内容附：频率数据内容
15、H0000H0000H2EE0H2EE0为为0 012012000Hz00Hz，最小单位为，最小单位为0.01Hz0.01Hz四、软件设计1数据传输格式数据传输格式一般按照通信请求一般按照通信请求站号站号指令代码指令代码数据内容数据内容校验码的格式进行传输，其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、数据内容的码是求站号、指令代码、数据内容的ASC码的总和，然后取其低码的总和，然后取其低2位的位的ASC码。码。2通信格式设置通信格式设置通信格式设置是通过特殊数据寄存器通信格式设置是通过特殊数据寄存器D8120来设置的，
16、根据控制要求，其通信来设置的，根据控制要求，其通信格式设置如下：格式设置如下：（1）设数据长度为）设数据长度为8位，即位，即D8120的的b0=1；（2）奇偶性设为偶数，即）奇偶性设为偶数，即D8120的的b1=1，b2=1；（3）停止位设为）停止位设为2位，即位，即D8120的的b3=1；（4）通信速率设为）通信速率设为19200bit/s，即，即D8120的的b4=b7=1，b5=b6=0；（5）D8120的其他各位均设为的其他各位均设为0（请参（请参考第考第5章的有关部分）。章的有关部分）。因此，通信格式设置为因此，通信格式设置为D8120=9FH。3变频器参数设置变频器参数设置根据上述
17、的通信设置，变频器必须设根据上述的通信设置，变频器必须设置如下参数：置如下参数：（1）操作模式选择（）操作模式选择（PU运行）运行）Pr79=1；（2）站号设定）站号设定Pr117=0（设定范围为（设定范围为031号站，共号站，共32个站）；个站）；（3）通信速率）通信速率Pr118=192（即（即19200bit/s，要与，要与PLC的通信速率相一的通信速率相一致）；致）；（4）数据长度及停止位长）数据长度及停止位长Pr119=1（即（即数据长为数据长为8位，停止位长为位，停止位长为2位，要与位，要与PLC的设置相一致）；的设置相一致）；（5）奇偶性设定）奇偶性设定Pr120=2（即偶数，要
18、（即偶数，要与与PLC的设置相一致）；的设置相一致）；（6）通信再试次数）通信再试次数Pr121=1（数据接收（数据接收错误后允许再试的次数，设定范围为错误后允许再试的次数，设定范围为010，9999）；）；（7）通信校验时间间隔）通信校验时间间隔Pr122=9999（即无通信时，不报警，设定范围为（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）等待时间设定Pr123=20（设定数（设定数据传输到变频器的响应时间，设定范围据传输到变频器的响应时间，设定范围为为0150ms，9999）；）；（9）换行、按）换行、按Enter键有无选择键有无选择Pr12
19、4=0（即无换行、按（即无换行、按Enter键）；键）；（10）其他参数按出厂值设置。）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信有关的参数后，变频器都必须停机复位，否则，无法运行。位，否则，无法运行。4PLC的的I/O分配分配M0：正转按钮，：正转按钮，M1：反转按钮，：反转按钮，M2：停止按钮，：停止按钮，M3：手动加速，：手动加速，M4：手动减速；：手动减速；Y0：正转指示，：正转指示，Y1：反转指示，：反转指示，Y2：停止指示。：停止指示。5触摸屏画面制作触摸屏画面制作按图按图9-53所示制作触摸屏画面
20、。所示制作触摸屏画面。图图图图9-53 9-53 9-53 9-53 触摸屏画面触摸屏画面触摸屏画面触摸屏画面6程序设计程序设计根据通信及控制要求，其梯形图程序根据通信及控制要求，其梯形图程序由以下几部分组成。由以下几部分组成。（1）手动加减速程序）手动加减速程序图图图图9-54 9-54 9-54 9-54 手动加减速程序手动加减速程序手动加减速程序手动加减速程序（2）通信初始化设置程序）通信初始化设置程序图图图图9-55 9-55 9-55 9-55 通信初始化设置程序通信初始化设置程序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）变频器运行程序图图图图9-56 9-56 9-
21、56 9-56 变频器运行程序变频器运行程序变频器运行程序变频器运行程序（4）发送频率代码的程序）发送频率代码的程序图图图图9-57 9-57 9-57 9-57 发送频率代码的程序发送频率代码的程序发送频率代码的程序发送频率代码的程序（5）子程序）子程序图图图图9-58 9-58 9-58 9-58 子程序子程序子程序子程序五、系统接线根据系统控制要求，系统接线如图根据系统控制要求，系统接线如图9-59所示。所示。图图图图9-59 9-59 9-59 9-59 系统接线图系统接线图系统接线图系统接线图六、系统调试（1）设定参数，）设定参数，（2）输入程序，）输入程序，（3）触摸屏与）触摸屏与PLC的通信调试，的通信调试，（4）空载调试，）空载调试，（5）系统调试，）系统调试，七、实训报告