用三菱PLC实现PID控制变频器之欧阳学创编.docx
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用三菱PLC实现PID控制变频器之欧阳学创编
用三菱PLC-FX2N与F940变频器设计一个带PID控制的恒压供水系统
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100小时轮换一次,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。
软件设计:
1.fx2n-48mrplc 的i/o分配:
根据控制要求及i/o分配,其系统接线图如图所示。
plc输入,x1:
1号泵水流开关;x2:
2号泵水流开关;x3:
过压保护。
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,制作触摸屏画面。
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。
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的程序:
根据控制要求,画出fx2n-48mr的程序梯形图、plc程序如下图所示。
此主题相关图片如下,点击图片看大图:
plc的程序简述:
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的资料可知:
因0-10kg对应的是数值是0-250,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0-250对应的是0-1250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是因为所有实数参与pid的sv设定值>d500,pv当前值>d160,运算都是以1000%加入的。
所以要得到mv输出值>d150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设定值sv,d160;即bit=1,选择逆动作)所以将压力数字量寄存器d160用于pid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0~10v, 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。
5. 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gain和offset调整偏移/增益。
(2)按图设计好触摸屏画面,并设置好各控件的属性,按图所示编写好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。
时间:
2021.03.03
创作:
欧阳学
时间:
2021.03.03
创作:
欧阳学