PLC模拟量模块课程设计

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1、设计报告设计题目：基于PLC模拟量变频器闭环调试控制的流量与压力控制系统设计人：范风山10电气（1）班指导老师：洪清辉日期：2013年10月20日目录摘要31设计要求及基本思想41.1设计控制要求41.2系统原理41.3模拟系统接线图52.FX0N-3A模拟量特殊功能模块52.1总体介绍52.2,PID介绍62.2.1PID参数分析62.2.2凑试法确定PID调节参数63.变频器参数说明74系统结构解析84.1、系统程序框图85测试方法106程序测试分析117知识扩展应用水位控制系统11摘要在工业生

2、产控制中，尤其是连续性的生产过程中，常常要采集一些物理量如电量参数、压力、流量、温度等进行生产中的分析。本文就是基于PLC模拟量变频器闭环调试控制而设计的一套PLC流量与压力控制系统的研究，实现PID指令程序对流量、压力模拟量的闭环过程控制的使用，该控制系统在实验调试中得到较稳定的控制。关键词：三菱PLC；PID控制；闭环控制1设计要求及基本思想1.1设计控制要求变频器控制电机，电机上同轴连旋转编码器。编码器根据电机的转速变化而输出电压信号Vi1反馈到PLC模拟量模块（FX2N-3A）的电压输入端，

3、在PLC内部与给定量经过运算处理后，通过PLC模拟量模块（FX2N-3A）的电压输出端输出一路DC0～+10V电压信号Vout来控制变频器的输出，达到闭环控制的目的。1.2系统原理根据设计控制要求我们很容易得到电机控制的基本原理图如下：图（1）这样子就很容易得到我们需要的水流量与压力控制系统，我们将测速系统替换成压力变送器。于是得到如下原理图：而实验室没有压力变送器，我们就根据实验室现有的硬件条件基于电机PLC模拟量变频器闭环调试控制系统来模拟所设计的水流量与压力的控制系统。1.3模拟系统接线图图（

4、2）2.FX0N-3A模拟量特殊功能模块2.1总体介绍FX0N-3A模拟特殊功能块有两个输入通道和一个输出通道，输入通道接收模拟信号并将模拟信号转换成数字值；输出通道采用数字值并输出等量模拟信号。FX0N-3A的最大分辨率为8位。在输入/输出基础上选择的电压或电流由用户接线方式决定。FX0N-3A在PLC扩展母线上占用8个I/O点，8个I/O点可以分配给输入或输出。所有数据传输和参数设置都是通过应用到PLC中的TO/FROM指令，通过FX0N-3A的软件控制调节的。PLC和FX0N-3A这间的通信由

5、光电耦合器保护。上位机PLC的状态改变，模块的运行情况如下：1、RUN--STOP：在STOP模式期间，保持RUN运行期间模拟输出通道使用的最后一个操作值。2、STOP--RUN：一旦上位机PLC切换回到RUN模式，模拟输出就恢复到由程序控制的正常状态的数字值。3、PLC电源关闭：模拟输出信号停止运行。（1）缓冲存储器的分配（BFM）缓冲存储器编号b8~b15b7b6b5b4b3b2b1b00保留通过17#的b0选择的A/D通道的当前值输入数据（以8位存储）16保留在D/A通道上的当前值输出数据（以

6、8位存储）17保留D/A起运A/D起运A/D通道选择0~15、18~31保留BFM0：把外部模拟信号通过转换成数字值后存储在这里。BFM16：把主机传送过来的数据存储在这里，准备通过转换后输出控制负载。BFM17：b0=0时选择模拟输入通道1；b0=1时选择模拟输入通道2；b1=0--1时，起运A/D转换处理；b2=0--1时，起运D/A转换处理。2.2,PID介绍2.2.1PID参数分析P指放大环节，I指积分环节，D指微分环节，比例部分与误差信号时间上一致；积分可以消除余差，提高控制精度；微分具有

7、预测的点，反映系统变化的趋势。比例系数Kp，积分时间Ti和微分时间Td，采样周期即为PID参数.2.2.2凑试法确定PID调节参数凑试法是通过模拟（或闭环）运行观察系统的响应（例如，阶跃响应）曲线，然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID的调节参数。增大比例系数Kp一般将加快系统的响应，这有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。增大式（2-2）中的Td有利于加快系统响应，使超调量减小，稳定性增加，但对于干扰信号的抑

8、制能力将减弱。在凑试时，可参考以上参数分析控制过程的影响趋势，对参数进行先比例，后积分，再微分的整定步骤。其具体步骤如下：步骤：整定比例部分。将比例系数由小调大，并观察相应的系统响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差小到允许的范围之内，并且响应曲线已属满意，那么只需要用比例调节器即可，最优比例系数可由此确定。当仅调节比例调节器参数，系统的静差还达不到设计要求时，则需加入积分环节。整定时，首先置积分常数Ti为一个较大值，经第一步整定得到的比例系数