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；

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）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9-51 PLC程序

图9-51续1 PLC程序

图9-51续2 PLC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0～10V 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。

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-3A I/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

（4）掌握PLC与变频器的RS-485通信的有关参数的确定；

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。

表9-9 变频器数据代码表 操 作 指 令 指 令 代 码 数 据 内 容 正转 HFA H02 反转 H04 停止 H00 运行频率写入 HED H0000～H2EE0 　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）；

（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0，0.1～999.8s，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