基于PLC和组态王的流量PID控制Word文件下载.docx
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2.1.实训装置
序号
器件
数量
型号
1
变频器
1个
E700
2
水泵
3
阀门
2个
4
流量传感器
5
PLC
FX-3U
6
AD模块
FX-3U-4AD
7
DA模块
FX-3U-2DA
8
端子排
9
开关电源
10
通讯编程电缆
11
导线
若干
12
实训架
2.2.控制面板及模块接线图
图1端子排接线图
2.3.电路接线图及端子接线表
图2水箱流量控制原理图
PLC地址
实际用途
功能说明
D0
4AD采集
采集当前流量
D10
2DA输出
输出电压控制变频器频率
Y0
开始信号
控制变频器启动与停止
3.实训设计思路
3.1.控制系统组成
图3控制系统组成
本次实训实现控制要求的系统组成如上图所示,该系统是由变频器、水泵、流量传感器、A/D转换器、PID调节器和D/A转换器等部分构成一个单回路温度控制系统。
PID调节器、D/A和A/D转换器用三菱公司的FX-3U型PLC来实现,上位机PC安装了GXDeveloper和组态王6.55软件。
3.2.硬件配置
(1).三菱FX-3U的简单介绍:
三菱FX-3U的规格如下表所示:
电源输入输出
电源规格
AC电源型:
AC100V-240V50/60HzDC电源型:
DC24V
耗电量
30W(16M),35W(32M),40W(48M),45W(64M),50W(80M),65W(128M)
DC电源型:
25W(16M),30W(32M),35W(48M),40W(64M),45W(80M),
冲击电流
最大30A5ms以下/AC100V,最大45A5ms以下/AC200V
24V供电电源
400mA以下(16M,32M)600mA以下(48M,64M,80M,128M)
输入规格
DC24V,5~7mA(无电压触点、或者漏型输入时:
NPN开集电极晶体管输入,源型输入时:
PNP开集电极输入)
输出规格
继电器输出型:
2A/1点、8A/4点COM8A/8点COMAC250V(对应CE、UL/cUL规格时为240V)DC30V以下
晶体管输出型:
0.5A/1点、0.8A/4点1.6A/8点COMDC5V~DC30V
输入输出扩展
可连接FX2N系列用的扩展设备。
性能
程序存储器
内置64000步RAM(电池支持)
选件:
64000步闪存存储盒<
带程序传送功能/没有程序传送功能>
,16000步闪存存储盒
时钟功能
内置实时时钟(有闰年修正功能)月差±
45秒/25℃
指令
基本指令27个、步进梯形圈指令2个、应用指令209种
运算处理速度
基本指令:
0.065s/指令,应用指令:
0.642~数100s/指令
高速处理
有输入输出刷新指令、输入滤波调整指令、输入中断功能、定时中断功能、高速计数中断功能、脉冲捕捉功能
最大输入输出点数
384点(基本单元、扩展设备的I/O点数以及远程I/O点数的总和)
辅助续电器、定时器
辅助续电器:
7680点、定时器:
512点
计数器
16位增计数器:
200点,32位计数器:
35点高速用32位计数器:
[1相]100kHz/6点、10kHz/2点[2相]50kHz/2点(可设定4倍)使用高速输入适配器时为1相200kHz、2相100kHz
数据寄存器
一般用8,000点、扩展寄存器32768点、扩展文件寄存器(要安装存储盒)32768点、变址用16点
其他
功能扩展版
可以安装FX3U-□□□-BD型功能扩展版
特殊适配器
·
模拟量用(最多4台)、通讯用(包括通信用板最多2台)[都需要功能扩展板]·
高速输入输出用(输入用:
最多2台、输出用:
最多2台)[同时使用模拟量或者通信特殊适配器时,需要功能扩展板]
特殊扩展
可连接FX0N、FX2N、FX3U系列的特殊单元以及特殊模块
显示模块
可内置FX3U-7DM:
STN单色液晶、带背光灯、全角8个字符/半角16个字符×
4行、JIS第1/第2级字符
支持数据通讯
支持数据链路
RS-232CRS-485,RS-422,N:
N网络、并联链接、计算机连接
CC-Link,CC-Link/LT,MELSEC-I/O链接
外围设备的机型选择
选择[FX3U(C)],[FX2N(C)],[FX2(C)]但是,选择[FX2N(C)],[FX2(C)]时有使用限制
(2).4AD与2DA的简介与配置
FX3U-4AD型模拟量输入模块其分辨率为15位二进制+符号1位(电压)、14位二进制+符号1位S电流)的高精度模拟量输入模块。
它可以进行4通道的电压输入(DC-10~10V)、或者电流输入(DC-20~20mA.DC4~20mA),可P对各通道分别指定电压或者电流输入,BFM的数据传输速度比P前最多快4~5*倍,可以实现500us/通道的高速A/D转换,具有数字滤波功能P及峰值保持功能等多种功能。
三菱FX2N-2DA是三菱FX2N系列PLC中的一款模拟量的特殊功能模块,广泛用于基本三菱工控搭建的自动化平台中。
FX2N-2DA型模拟输出模块主要用于将2点的数字量转换成电压或电流模拟量输出(0-10VDC或4-20mA),使用模拟量控制外围设备。
(3).FR-E700变频器的简介
FR-E700变频调速器为经济型高性能变频器其具有先进磁通矢量控制,0.5Hz时200%转矩输出,能够进行扩充PID,柔性PWM,内置Modbus-RTU协议,拥有停止精度提高。
其变频器如下图所示:
图4FR-E700变频器
在本次实训中,按照实训要求,需要使用PLC对变频器的启动、停止,以及频率进行控制,查阅了变频器手册后可知,变频器请设定Pr.79运行模式选择=“2”(外部运行模式)其硬件接线电路如下图所示:
图5E700接线图
3.3.软件设计思路
(1).系统设计思路
根据本次设计的设计要求,本次实训应分为两部分组成,第一部分为PLC程序,主要完成AD/DA,第二部分为组态王程序,主要完成PID控制,参数转换,以及人机界面设计。
整体程序流程图如下:
图6整体程序流程图
(2).AD/DA程序设计思路
AD/DA程序是本次实训的基础部分,其设计思路如下图所示:
图7D/A转换流程图
(3).PID程序设计思路
PID控制即比例,积分,微分控制,考虑到本次实训为流量控制,另外又有组态系统的加入,可以选择使用组态王控件中的PID模块进行PID设计,PID设计的整体思路如下图所示
图8PID程序流程图
4.软件具体实现
(1).AD/DA程序编写
通过查阅4AD和2DA数据手册可以写出AD/DA程序如下图所示:
其中初始化指令为将16进制0FF3F(H0FF3F)传送到智能模块的缓冲区0(g0),智能模块的起始地址是00(u0),初始化完成后,AD指令为将第11个特殊模块缓冲存储器0开始的4个地址内的值,传送到D0开始的4个寄存器里.
继而执行DA程序将D10的值送给寄存器M115-M100,T0指令是将数据写入特殊功能模块的缓冲存储器,K1为模块地址常数,用来选择与指定特殊功能模块;
K16为模块缓冲存储器的数据地址常数,即TO指令中的目标位置;
K2M100:
表示源数据在PLC中的存储位置。
继而重复完成两路的DA的采样。
图9PLC程序
在完成PLC程序编写后,使用监测状态,验证PLC程序D0可采集流量,D10可以控制输出模拟电压,PLC程序设计成功
(2).组态王程序编写
在完成PLC程序设计后,进行组态程序设计,首先进行设备的新建与配置连接,新建IO设备时,选择PLC为三菱PLC的FX2-编程口,然后选择COM口,在实验室PC机的COM口对应为COM4,地址为00,尤其需注意的是设备波特率为9600,数据位为7位,在完成设备连接后,设置数据词典,数据词典中变量如下如所示:
图10组态程序中的数据变量
由于流量计显示流量为0-10格,另外须将内存变量与IO变量相关联,经过PLC测定后,得出应用程序命令语言如下:
\\本站点\实时流量=(\\本站点\D0-1618.9)/1491.6;
\\本站点\sp=\\本站点\目标流量/10;
\\本站点\pv=\\本站点\实时流量/10;
\\本站点\D10=\\本站点\m*2000;
完成以上设计后,进而完成PID设定,选用PID控件如下图,双击控件
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- 基于 PLC 组态 流量 PID 控制