PID 控制恒压供水系统设计与实现
本文档介绍了使用三菱 PLC-FX2N 与 F940 实现 PID 控制恒压供水系统的设计与实现。该系统主要包括两台水泵、一台变频器、一个触摸屏和一个 PLC 控制器。系统的设计要求包括自动切换、手动控制、报警功能、水压调节、电动机转速控制等。
一、系统设计
1. 控制要求
* 两台水泵的自动切换,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
* 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
* 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
* 采用 PLC 的 PID 调节指令
* 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
* 水压在 0~10kg 可调,通过触摸屏输入调节
* 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
二、软件设计
1. I/O 分配
* 触摸屏输入:M500:自动起动;M100:手动 1 号泵;M101:手动 2 号泵;M102:停顿;M103:运行时间复位;M104:去除报警;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
* 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,设计了触摸屏画面,包括水压设定、实际水压、水泵的运行时间、转速、报警信号等信息。
3. PLC 程序设计
PLC 程序主要包括两部分:一是PID 调节算法,用于控制电动机的转速;二是控制逻辑,用于实现自动切换、手动控制、报警功能等。
PID 调节算法的实现:
* 通过程序把模块中的模拟量压力信号转化成压力数字量(D160)
* 将压力的数据存放器 D160 的值除以 25 以校正压力的实际值
* 将同步转速设定为 3000 转/min,超过 1250 转/m 的设定将对电机的保护是有益的
该系统的设计和实现具有重要的实践价值,对于水泵的自动控制和水压的调整具有重要的参考意义。