plc電機(jī)調(diào)速實驗報告

1、、實驗名稱：基 于 Plc 控 制 電 機(jī) 調(diào) 速 實 驗 報 告電控學(xué)院電氣 0904 班 李文濤 07基于PLCPLC實現(xiàn)的三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速控制、實驗?zāi)康模和ㄟ^綜合實驗，使學(xué)生對所學(xué)過的可編程控制器在電動機(jī)變頻調(diào)速控制中 的應(yīng)用有一個系統(tǒng)的認(rèn)識，并運用自己學(xué)過的知識，自己設(shè)計變頻調(diào)速控制 系統(tǒng)。要求用PLC控制變頻器，通過光電編碼器反饋速度信號達(dá)到電動機(jī)調(diào) 速的精確控制，自己設(shè)計，自己編程，最后進(jìn)行硬件、軟件聯(lián)機(jī)的綜合調(diào) 試，實現(xiàn)自己的設(shè)計思想。三、實驗器材：220V220V PLCPLC實驗臺一套、380V380V變頻器實驗臺一套、萬用表一 個、導(dǎo)線若干三、實驗各部分原理：1 1.

2、實驗主要器件原理1 1）光電編碼器:光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量 轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編 碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上 等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，電動機(jī)旋 轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢 測裝置檢測輸出若干脈沖信號；通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的 個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。2 2）變頻器：I I原理概述J J-JJlHKiJlHKi11X” Ii iJ J,1-J-JV VY Y.：JL： 7列OUT7變頻調(diào)速能夠應(yīng)用在大部分的電機(jī)拖動

3、場合，由于它能提供精確 的速度控制，因此可以方便地控制機(jī)械傳動的上升、下降和變速運行。 變頻應(yīng)用可以大大地提高工藝的高效性（變速不依賴于機(jī)械部分），同時 可以比原來的定速運行電機(jī)更加節(jié)能，變頻器的主電路大體上可分為兩 類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電 容;電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電 感。矢量控制：U/f控制方式建立于電機(jī)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，因此，動態(tài)性 能指標(biāo)不高。對于對動態(tài)性能要求較高的應(yīng)用，可以采用矢量控制方 式。矢量控制的基本思想是將異步電動機(jī)的定子電流分解為產(chǎn)生磁場的 電流分量（勵磁電流）和與其相垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)

4、矩電流），并 分別加以控制。由于在這種控制方式中必須同時控制異步電動機(jī)定子電 流的幅值和相位，即控制定子電流矢量，這種控制方式被稱為矢量控制（Vectory Con trol）。矢量控制方式使異步電動機(jī)的高性能控制成為可 能。矢量控制變頻器不僅在調(diào)速范圍上可以與直流電動機(jī)相匹敵，而且 可以直接控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化，所以已經(jīng)在許多需精密或快速控 制的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。端子名稱作用op1點動op2正轉(zhuǎn)L EFMModMod tuttutTr刊寸抽.*FTi前ximx3B0VACSOiHzII f fHil3.l1Hil3.l1r 嚴(yán)rI和E屮伺鞫 I4h 0*1 QV寒4差中屯甫%.j2.%.j

5、2. 4-MmjX4-MmjXfMfMi i.-.-白仏OW書4工屮叫屯甫*企 4-24-2（hnAhnAP3P3PG12AJ12SMC孔唏fit IS懇壷i嚥上op3反轉(zhuǎn)op4加速op5減速op6啟動op7停機(jī)op8軟件復(fù)位IllIll變頻器設(shè)置:功能碼設(shè)置值作用F1401端子方向啟動運 行有效F2801啟動端子控制F2021停機(jī)端子控制F2042端子調(diào)速F2062正反轉(zhuǎn)端子給疋3)3)歐姆龍picpic：I I概述pic具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)易 學(xué)易用，系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造體積小，重 量輕，能耗低等優(yōu)點，在各個方面都有廣泛的應(yīng)用。pi

6、c采用周期循環(huán)掃描方式，在執(zhí)行用戶程序過程中與外界隔絕，從而大大減小外界干擾；在硬件方面，采用良好的屏蔽措施、對電源及I/O電路多種形式的濾波、CPU電源自動調(diào)整與保護(hù)、CPU與I/O電 路之間采用光電隔離、輸出聯(lián)鎖、采用模塊式結(jié)構(gòu)并增加故障顯示電路 等措施；在軟件方面，設(shè)置自診斷與信息保護(hù)與恢復(fù)程序。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取 了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。L1L1L2L2COMCOM 010103030505070709091111010103030505070709091111NCNC040406060808101000000202

7、0404 T T 060608081010揄入PLC(4)PLC(4)輸出(2)(2)+ +0000 0101020203030404060600000101030304040606- -COMCOM COMCOM COMCOM COMCOM05050707COMCOM0202 COMCOM 05050707輸入輸出端子圖IIII高速計數(shù)器高速計數(shù)器由于采用中斷方式計數(shù)，因此其計數(shù)頻率遠(yuǎn)高于內(nèi)部信號計數(shù)器高速計數(shù)器計數(shù)的脈沖信號頻率一般在幾千Hz以上，達(dá)最高頻率時可從計數(shù)器的輸入端子 Xn(n=0 2、3)輸入10kHz的外部事件脈沖信 號但由于內(nèi)部信號計數(shù)器是執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部元件X、丫、

8、M、S、T等的信號進(jìn)行計數(shù)，因此，其接通(ON)時間和斷開(OFF時間應(yīng)比PLC 掃描周期稍長，通常其輸入信號頻率大約為幾個掃描周期設(shè)PLC掃描周 期為10ms,內(nèi)部元件ON和OFF的時間為5個PLC掃描周期，則內(nèi)部信 號計數(shù)器的計數(shù)頻率為：f=1/T=1/10ms X 5=20(Hz)f為內(nèi)部信號計數(shù)器計數(shù)頻率,T為內(nèi)部信號計數(shù)器計數(shù)的周期由此可見, 內(nèi)部信號計數(shù)器是一種低速計數(shù)器，而外部事件信號計數(shù)器是一種高速 計數(shù)器。高速計數(shù)器梯形圖高速計數(shù)器的點數(shù)遠(yuǎn)比內(nèi)部信號計數(shù)器少.如FX2系列PLC內(nèi)部信號計數(shù) 器有16bit的通用二進(jìn)制增計數(shù)器 C曠C99停電保持用二進(jìn)制增計數(shù) 器C100C19

9、9還有32bit通用的計數(shù)器C20LC219、保持計數(shù)器 C22曠C234它們共計235點.而高速計數(shù)器只有 C235C255共僅21點. 后者僅為前者的1/10左右.雖然高速計數(shù)器點數(shù)少，但是它們的功能分布 和使用條件卻比內(nèi)部信號計數(shù)器復(fù)雜得多高速計數(shù)器的選擇并不是任意 的，它取決于所需計數(shù)器的類型及高速輸入的端子高速計數(shù)器的類型為4 種:即1相無啟動/復(fù)位端子的計數(shù)器C235C240;1相帶啟動/復(fù)位端子 的計數(shù)器C241C245;2相雙向計數(shù)器 C246C250和2相AB相計數(shù) 器C251C255同時，高速計數(shù)器各輸入端子的響應(yīng)速度不同，X0 X2和 X3端子的響應(yīng)最高頻率為10kHz,

10、X1、X4和X5端子的響應(yīng)最高頻率為 7kH z.2.2.實驗原理1 1)調(diào)速原理調(diào)速即速度調(diào)節(jié)，是指在電力拖動系統(tǒng)中人為的改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速， 以滿足工業(yè)機(jī)械的不同轉(zhuǎn)速要求。調(diào)速是通過改變電動機(jī)的參數(shù)或電源 電壓等方法來改變電動機(jī)的機(jī)械特性，從而改變它與負(fù)載機(jī)械特性的交 點，改變電動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。由電機(jī)學(xué)可知，三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：zizi = = (1(1 - - 5)60/5)60/ /P/P = =( (I I-S)式中n0同步轉(zhuǎn)速f -電源頻率，單位為 Hzp 電動機(jī)極對數(shù)s電動機(jī)轉(zhuǎn)差率2 2）控制系統(tǒng)：違炭給宦 PLCfeSS一 交謊電純利用pic控制變頻的端子與COM端子聯(lián)通或斷開

11、，以達(dá)到控制變頻 器的作用，使變頻器在一定的時間段內(nèi)輸出一定頻率的電壓波形，從而 達(dá)到電機(jī)調(diào)速的目的。3 3）實驗要求電機(jī)速度運行圖1、3段加速，2、4、6勻速（2、6段勻速頻率為 25hz，4段勻速頻率為 45hz，）， 5、7減 速，每個速度保持區(qū)間時長均為5so四、實驗內(nèi)容與結(jié)果1 1）實驗內(nèi)容：I按照實驗接線圖把pic、變頻器、編碼器一次連接好，并把異步電動 機(jī)結(jié)成三相星形接法，并用變頻器供電。II把pic與電腦連接好，打開cx-programmer編寫程序，設(shè)置好內(nèi)存 地址，并下載到plcIII依次按下正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，停車按鈕，通過變頻器上的速度監(jiān)視觀察 電動機(jī)的運行狀態(tài)。2）實驗結(jié)果：

12、I 按下正傳按鈕，電機(jī)啟動開始正轉(zhuǎn)并加速，加速到 25 轉(zhuǎn) /s 時，保持 速度5s,然后繼續(xù)加速到45轉(zhuǎn)/s后保持，5s后開始減速，減速到25 轉(zhuǎn)/s后保持速度5s,然后再次減速直到減為0轉(zhuǎn)/s后為止；運行過程 中任意時刻按下停車按鈕，電機(jī)停止加速或減速。II按下正傳按鈕，電機(jī)啟動開始正轉(zhuǎn)并加速，加速到 25轉(zhuǎn)/s時，保持 速度5s，然后繼續(xù)加速到45轉(zhuǎn)/s后保持，5s后開始減速，減速到25 轉(zhuǎn)/s后保持速度5s，然后再次減速直到減為0轉(zhuǎn)/s后為止；運行過程 中任意時刻按下停車按鈕，電機(jī)停止加速或減速。五、實驗總結(jié)1 1）實驗中遇到的問題實驗要求在25轉(zhuǎn)/s和45轉(zhuǎn)/s時要保持速度5s，但是

13、實驗中出現(xiàn) 過這樣的問題，是不是的會出現(xiàn)電機(jī)直接加速到 45轉(zhuǎn)/s,在加速或減 速到25轉(zhuǎn)/s后不能保持速度，調(diào)整了 25轉(zhuǎn)/s所對應(yīng)的內(nèi)存區(qū)間的上 下限后，問題得到解決。變頻器的反轉(zhuǎn)端子不起作用直接點動也不行；斷開 pic的COM與變頻 器的COM的連接，再次直接用導(dǎo)線點動，依然不起作用，重新按照實 驗原理設(shè)置變頻器個端子的作用后，導(dǎo)線點動可以作用，發(fā)現(xiàn)問題出 在個端子的定義上，定義的值有重復(fù)，導(dǎo)致端子不能夠正常起作用。 2 2）實驗心得本次實驗是對大學(xué)四年所學(xué)知識的一個總的運用，它將四年所學(xué) 的電機(jī)，pic電氣控制等融合在一個實驗中知識主要考察學(xué)生對所學(xué)知 識的運用能力、自學(xué)能力和翻閱資料

14、的能力。通過這次實驗也使我們 真正體會到了知識是學(xué)無止境的，以前一直想大學(xué)中所學(xué)的知識應(yīng)該 就可以了，可是通過這次設(shè)計，使我清楚的認(rèn)識到我們在書本上學(xué)到 的知識僅僅是基礎(chǔ)而已，要想真的要做出一點成績就要自己自學(xué)很多 的知識，這就意味著我們雖然馬上就要畢業(yè)，但并不代表學(xué)習(xí)的終 止，相反在以后的工作中學(xué)習(xí)的任務(wù)更加繁重。所以大學(xué)中主要培養(yǎng) 我們的自學(xué)能力，接受新知識的能力，這才是以后在社會中最具有競 爭力的。同樣這次實驗也使得我再次認(rèn)識到 pic的強(qiáng)大功能，我曾以為上 次的繼電保護(hù)綜合實驗已經(jīng)讓我對歐姆龍 pic差不多已經(jīng)了解，但是這 次試驗中所運用到的高速計數(shù)器，讓我一下子感到了羞愧，是我自己

15、太自大了，科學(xué)永無止境，我所學(xué)到的只不過是很小的一部分，再有 半年我就將會離開學(xué)校走上工作崗位，以后的路還很長，我要學(xué)習(xí)的 還很多。試驗接線圖程序梯形圖:tltl4?4?IZIZS3S313136D6D15157070IBIBaoao8585IBIBarar口 coicoi20)20) 1010ElflElfl fcilirlfcilirl200.00200.00280280：320.320.121245Mx45Mx200.200. ISIS200.200. ISIS7IR3C27IR3C2詞凍7IHJC37IHJC32M2M O?O?0.040.04rivrivJTIbT-O-WGJ0)WGJ0