一．控制要求：

（1）有兩臺水泵，按設計要求一臺運行，一臺備用，自動運行時泵運行累計100H輪換一次，手動時不切換；

（2）兩臺水泵分別由M1、M2電動機拖動，電動機同步轉速為3000轉/min，由KM1、KM2控制；

（3）切換后起動和停電后起動須5s報警，運行異常可自動切換到備用泵，并報警；

（4）采用PLC的PID調節指令

（5）變頻器（使用三菱FR-A540）采用PLC的特殊功能單元FX0N-3A的模擬輸出，調節電動機的轉速；

（6）水壓在0～10kg可調，通過觸摸屏（使用三菱F940）輸入調節；

（7）觸摸屏可以顯示設定水壓、實際水壓、水泵的運行時間、轉速、報警信號等；

（8）變頻器的其余參數自行設定。

二.軟件設計：

1．I/O分配

（1）觸摸屏輸入，M500：自動起動；M100：手動1號泵；M101：手動2號泵；M102：停止；M103：運行時間復位；M104：清除報警；D300：水壓設定。

（2）觸摸屏輸出，Y0：1號泵運行指示；Y1：2號泵運行指示，T20：1號泵故障；T21：2號泵故障；D101：當前水壓；D502：泵累計運行的時間；D102：電動機的轉速。

（3）PLC輸入，X1：1號泵水流開關；X2：2號泵水流開關；X3：過壓保護。

（4）PLC輸出，Y1：KM1；Y2：KM2；Y4：報警器；10：變頻器STF。

2．觸摸屏畫面設：

根據控制要求及I/O分配，按下圖1-1制作觸摸屏畫面。

（三菱F940觸摸屏的畫面制作圖1-1）

3．PLC的程序：

     (1).根據控制要求，PLC程序如下圖2-1，3-1所示。

（PLCFX2N-48MR的程序梯形圖圖2-1）  

（PLCFX2N-48MR的程序梯形圖圖3-1）

(2).PLC的關鍵性程序結構簡述:

     PLC得電后,通過程序把模塊中的摸擬量壓力信號轉化成壓力數字量(D160),將壓力的數據寄存器D160的值除以25以校正壓力的實際值(由特殊功能模擬模塊FX0N-3A的資料可知:因0—10kg對應的是數值是0—250,所以壓力與數值的關系是1:25)。

在該系統中我們規定了電動機同步轉速為3000轉/min，所以同步轉速的設定低于3000轉/min對電機的保護是有好處的,這里我們把轉速設定為不能超過1250轉/min，則數值與通過PID程序運算的MV（輸出）值D150（即電動機轉速量）的關系為1:5(由特殊功能模擬模塊FX0N-3A的資料可知: 因數值是0—250對應的是0—1250轉/min,則數值與轉速的關系是1:5)，所以電動機的轉速實際值校正數D102=D150×5÷10（其中除以10是因為所有實數參與PID的SV<設定值>D500,PV<當前值>D160，運算都是以1000%加入的。所以要得到MV<輸出值>D150的實際 數值需要除以10）。

因該系統中電機的轉速是與壓力成正比的,轉速加大;壓力也加大!（這里要注意：動作方向【S3】+1,當前值PV，D500<設定值sv,d160；即bit=1,選擇逆動作）所以將壓力數字量寄存器d160用于pid< span="">程序的PV（當前）數字量做為時刻檢查管內的當前壓力狀況。

4．變頻器設置：

（1）上限頻率Pr1=50Hz；（2）下限頻率Pr2=30Hz；（3）基底頻率Pr3=50Hz；（4）加速時間Pr7=3s；（5）減速時間Pr8=3s；（6）電子過電流保護Pr9=電動機的額定電流；（7）起動頻率Pr13=10Hz；（8）DU面板的第三監視功能為變頻繁器的輸出功率Pr5=14；（9）智能模式選擇為節能模式Pr60=4；（10）設定端子2～5間的頻率設定為電壓信號0～10V Pr73=0；（11）允許所有參數的讀/寫Pr160=0；（12）操作模式選擇（外部運行）Pr79=2；（13）其他設置為默認值。

三、系統接線：

        根據控制要求及I/O分配，其系統接線圖如圖4-1所示。

（PLCFX2N-48MR系統接線圖如圖4-1）

四、系統調試：

（1）將觸摸屏RS232接口與計算機連接，將觸摸屏RS422接口與PLC編程接口連接，編寫好FX0N-3A偏移/增益調整程序，連接好FX0N-3A I/O電路，通過GAIN和OFFSET調整偏移/增益。

（2）按圖1-1設計好觸摸屏畫面，并設置好各控件的屬性，按圖2-1，3-1所示編寫好PLC程序，并傳送到觸摸屏和PLC。

（3）將PLC運行開關保持OFF，程序設定為監視狀態，按觸摸屏上的按鈕，觀察程序觸點動作情況，如動作不正確，檢查觸摸屏屬性設置和程序是否對應。

（4）系統時間應正確顯示。

（5）改變觸摸屏輸入寄存器值，觀察程序對應寄存器的值變化。

（6）按（圖4-1）連接好PLC的I/O線路和變頻器的控制電路及主電路。

（7）將PLC運行開關保持ON，設定水壓調整為3kg。

（8）按手動起動，設備應正常起動，觀察各設備運行是否正常，變頻器輸出頻率是否相對平穩，實際水壓與設定的偏差。

（9）如果水壓在設定值上下有劇烈的抖動，則應該調節PID指令的微分參數，將值設定小一些，同時適當增加積分參數值。如果調整過于緩慢，水壓的上下偏差很大，則系統比例常數太大，應適當減小。

（10）測試其他功能，是否跟控制要求相符。