電氣裝備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化姓名： 學(xué)號： 日期： 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 電器裝備及其計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 指導(dǎo)老師： 成績：_實(shí)驗(yàn)名稱：電氣裝備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)類型：_同組學(xué)生姓名：_一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#160;1、理解數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件原理,了解數(shù)據(jù)采集卡的技術(shù)指標(biāo)和驅(qū)動(dòng)函數(shù);2、掌握PCI1202數(shù)據(jù)采集卡獲取數(shù)據(jù)的方法，數(shù)據(jù)采集軟件編寫的方法;3、掌握計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，學(xué)會(huì)電氣裝備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)，熟悉控制系統(tǒng)的調(diào)

2、試方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行各路數(shù)據(jù)采集，對數(shù)據(jù)采集的結(jié)果進(jìn)行記錄和分析;2、利用采集卡數(shù)據(jù)輸入輸出功能設(shè)計(jì)一個(gè)簡易控制三相異步電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)。 三、實(shí)驗(yàn)原理    在電氣裝備等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都存在著數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理與控制問題, 常常需要對電流、電壓、溫度、壓力、流量、位移等模擬量進(jìn)行采集，通過模/數(shù)（A /D）轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理，最后把結(jié)果顯示出來或者進(jìn)行相應(yīng)的控制處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號采集部分一般包括信號輸入和調(diào)理（信號衰減/放大與濾波）、采樣/保持、模/數(shù)（A /D）轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（RAM）等，再通過接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號的分析處理和

3、顯示。三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子是被定子的三相繞組通入三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場拖動(dòng)的，三相繞組合成的旋轉(zhuǎn)磁場向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子就向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)。所以，只要將三相電源線的任意兩根線換接，電機(jī)定子的旋轉(zhuǎn)磁場就被改變了，那么電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也將跟隨旋轉(zhuǎn)磁場的方向改變。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 研究并設(shè)計(jì)電機(jī)的數(shù)據(jù)采集及控制主電路； 圖1實(shí)驗(yàn)接線圖如圖1所示，主電路由交流接觸器KM1控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，KM2控制電機(jī)反轉(zhuǎn)?？刂齐娐分?，中間繼電器C1的常開觸點(diǎn)控制KM1線包的供電，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)；C2的常開觸點(diǎn)KM2線包的供電，實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。KM1、KM2線包回路中分別串接KM2、KM1的常閉觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)互鎖。需要電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，向

4、C1線包供電，使C1常開觸點(diǎn)閉合，則KM1線包得電，KM1主觸點(diǎn)閉合，同時(shí)，KM1的常閉觸點(diǎn)打開，使KM2線包無法得電。需要電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，向C2的線包供電，使C1常開觸點(diǎn)閉合，則KM2的線包得電，KM2主觸點(diǎn)閉合。同時(shí)，KM2的常閉觸點(diǎn)打開，使KM1線包無法得電，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的電氣互鎖。停車時(shí)，停止向C1、C2的線包供電，則控制回路斷電，KM1、KM2線包均失電，主觸點(diǎn)全部打開，電機(jī)失去三相電壓供電，自由停車。2. 根據(jù)設(shè)計(jì)的電路完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件接線；3. 通過軟件平臺(tái)進(jìn)行編程、調(diào)試實(shí)現(xiàn)對三相異步電機(jī)的數(shù)據(jù)采集及正反轉(zhuǎn)控制；五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析圖2電機(jī)正轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)波形由圖2可知，C相電壓傳感器有故障，

5、無法工作，只測得兩相電壓波形。此時(shí)異步電機(jī)的三相電壓相序應(yīng)該是ABC，可從波形中看出A相超前B相電壓，超前角度大約為120°。圖3電機(jī)反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)波形由圖3可知， A相電壓大概落后B相電壓約120°，此時(shí)異步電機(jī)的三相電壓相序應(yīng)該是ACB，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)向，與上述電機(jī)正轉(zhuǎn)后的轉(zhuǎn)向相反。六、注意事項(xiàng)1. 連線檢查無誤后方可上電，接線盡量用短線；2. 因?yàn)楫惒诫姍C(jī)高壓直接啟動(dòng)容易過流報(bào)警，所以可將交流輸入電壓調(diào)至160V左右；3. 主接觸器線圈工作時(shí)需要220V交流電源（三相輸出電壓U、V、W為可調(diào)電壓，其下方三個(gè)輸出電壓U、V、W為不可調(diào)電壓，其任意兩相之間線電壓均為380V，每一相

6、對地相電壓為220V，因此可選擇其中一相作為主接觸器電源，切不可用兩相之間的線電壓?。?.數(shù)字隔離端子板配有多個(gè)繼電器，這些繼電器的通斷由數(shù)碼管顯示，上位機(jī)輸入的數(shù)字量可以由數(shù)碼管以對應(yīng)的二進(jìn)制格式表示，因此應(yīng)該弄清實(shí)驗(yàn)中使用的端子板繼電器對應(yīng)哪些數(shù)字為通，哪些數(shù)字為斷。5. 實(shí)驗(yàn)中未出現(xiàn)過流過壓報(bào)警時(shí)，電機(jī)的通斷電通過上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)。6.在設(shè)計(jì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路時(shí)必須注意是否會(huì)造成電源短路！七、思考和練習(xí) 1繼電器與接觸器的區(qū)別是什么？繼電器：用來保證電力系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行，屬于二次設(shè)備。交直流方式都有，以根據(jù)一定的電氣量或非電氣量進(jìn)行整定，當(dāng)被保護(hù)設(shè)備或者回路出現(xiàn)故障，達(dá)到整定值就啟動(dòng)出口

7、，接通跳閘回路，斷路器跳開故障回路，減小事故范圍。用于控制電路、電流小，無滅弧裝置，可在電量或非電量的作用下動(dòng)作。接觸器：一般作為控制回路主體執(zhí)行元件使用，觸點(diǎn)分為主輔，觸點(diǎn)數(shù)量少，觸電容量大，通斷負(fù)荷能力大，大容量通常有滅弧罩增強(qiáng)開斷能力。用于主電路、電流大，有滅弧裝置，一般只能在電壓作用下動(dòng)作。2如何理解傳感器輸出信號的標(biāo)度轉(zhuǎn)換？計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各種物理參數(shù)有不同的量綱，這些參數(shù)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，編程數(shù)字量信息輸出，這個(gè)數(shù)字量雖然代表參數(shù)值的大小，但不一定等于原來帶有量綱的參數(shù)值，必須將它轉(zhuǎn)換成原來參數(shù)的真實(shí)值才能進(jìn)行顯示，打印或使用，這種轉(zhuǎn)換就是標(biāo)度轉(zhuǎn)換。信號標(biāo)度轉(zhuǎn)換的主要任務(wù)是把傳感器輸出

8、信號變換成與AD轉(zhuǎn)換器輸入量程相適應(yīng)的大小，以提高分辨率。若傳感器輸出信號的最大值大于AD轉(zhuǎn)換輸入量程，顯然AD轉(zhuǎn)換器無法接受；但若傳感器輸出信號的最大值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于AD轉(zhuǎn)換器輸入量程，就不能充分利用AD傳感器，精度就不是很高。標(biāo)度轉(zhuǎn)換的主要步驟一般是信號放大，即將傳感器輸出的小信號放大到適合于AD轉(zhuǎn)換器或V/F轉(zhuǎn)換的大電壓信號。3闡述繼電器的自鎖與互鎖原理。自鎖就是利用繼電接觸器是的輔助常開觸點(diǎn)來代替啟動(dòng)按鈕，繼電接觸器閉合后，常開觸點(diǎn)也閉合，就好像一直按下啟動(dòng)按鈕一樣，常開觸點(diǎn)和啟動(dòng)按鈕是并聯(lián)在一起的；繼電器互鎖是利用繼電接觸器是的輔助觸點(diǎn)，可以通過把彼此的常閉觸點(diǎn)串接到對方的控制線圈回路中實(shí)

9、現(xiàn)。比如繼電器2的線圈通過繼電器1的常閉觸電以后才接通電源，那么如果接觸器1一旦動(dòng)作，那么接觸器2就不會(huì)動(dòng)作。4數(shù)字輸入輸出通道中常用的驅(qū)動(dòng)和隔離及功率放大器件有哪些？驅(qū)動(dòng)與電平轉(zhuǎn)換：TTL電路、ECL電路、HCL電路、CMOS電路等；隔離器件：隔離變壓器、繼電器和光電耦合器件等；功率放大器件：電磁繼電器、大功率晶體管、IGBT、大功率三極管、固態(tài)繼電器等。八、實(shí)驗(yàn)程序/-#include <vcl.h>#pragma hdrstop#include "Unit2.h"#include "P1202.h"#include "P120

10、2u.cpp"/-#pragma package(smart_init)#pragma resource "*.dfm"TForm1 *Form1;Word TotalBoards;/-_fastcall TForm1:TForm1(TComponent* Owner) : TForm(Owner)/-void _fastcall TForm1:FormCreate(TObject *Sender) Word RetValue; RetValue = P1202_DriverInit(&TotalBoards); if (RetValue != 0) Sh

11、owMessage("ErrorCode:" + IntToStr(RetValue) + "nDriver Initial Error!"); Button1->Enabled = False; eSelect->Text = "0" eTotal->Text = IntToStr(TotalBoards); UpDown1->Max = (Word)(TotalBoards - 1); UpDown1->Min = 0; if (TotalBoards < 2) UpDown1->Enab

12、led = False; eSelect->Enabled = False; /-void _fastcall TForm1:Button2Click(TObject *Sender) Close();/-void _fastcall TForm1:Button1Click(TObject *Sender) Word RetValue, DF, DW, AC, k,Dodata; float DA; wAdNumber = (Word)StrToInt(eC0AdNums->Text); DF = (Word)StrToInt(eC0DaFreq->Text); DW = (

13、Word)StrToInt(eC0DaWave->Text); AC = (Word)StrToInt(eC0AdClock->Text); DA = StrToFloat(eC0DaAmp->Text); for (k=0; k<=31; k+) wChannelk = 0; wConfigCodek = 0; wChannel0 = 1; wChannel1 = 1; wChannel2 = 1; XMax->Caption = IntToStr(wAdNumber); XMax2->Caption = XMax->Caption; XMax3-&

14、gt;Caption = XMax->Caption; RetValue = P1202_ActiveBoard(Word)StrToInt(eSelect->Text); if (RetValue != 0) ShowMessage(AnsiString)"Active Borad Error !" + "nErrorCode:" + IntToStr(RetValue); return; eC0DO->Text="2" Dodata = (Word) StrToInt("0x" + eC0DO

15、->Text); RetValue = P1202_Do(Dodata); if (RetValue != 0 ) ShowMessage(AnsiString)"Digital Output Error !" + "nErrorCode:" + IntToStr(RetValue); return; RetValue = P1202_M_FUN_3(DF, DW, DA, AC, wAdNumber, wChannel, wConfigCode, fAdBuf, -10, 10); if (RetValue !=0) ShowMessage(An

16、siString)"M_Fun_1 Error!" + "ErrorCode:" + IntToStr(RetValue) ); /return; DrawWaveF( -5, 5, fAdBuf, 0, wAdNumber, C0Image0 ); DrawWaveF( -5, 5, fAdBuf, wAdNumber, wAdNumber, C0Image1 ); DrawWaveF( -5, 5, fAdBuf, wAdNumber * 2, wAdNumber, C0Image2 ); lbC0Log->Items->Clear();

17、 for (k=0; k<=wAdNumber -1; k+) lbC0Log->Items->Add(AnsiString) "Ch0: " + FloatToStr(fAdBufk).SubString(1,5) + " Ch1: " + FloatToStr(fAdBufwAdNumber + k).SubString(1,5) + " Ch2: " + FloatToStr(fAdBufwAdNumber * 2 + k).SubString(1,5) );/-void _fastcall TForm1:Fo

18、rmClose(TObject *Sender, TCloseAction &Action) P1202_DriverClose;/-void _fastcall TForm1:Button3Click(TObject *Sender) Word RetValue, DF, DW, AC, k,Dodata; float DA; wAdNumber = (Word)StrToInt(eC0AdNums->Text); DF = (Word)StrToInt(eC0DaFreq->Text); DW = (Word)StrToInt(eC0DaWave->Text);

19、AC = (Word)StrToInt(eC0AdClock->Text); DA = StrToFloat(eC0DaAmp->Text); for (k=0; k<=31; k+) wChannelk = 0; wConfigCodek = 0; wChannel0 = 1; wChannel1 = 1; wChannel2 = 1; XMax->Caption = IntToStr(wAdNumber); XMax2->Caption = XMax->Caption; XMax3->Caption = XMax->Caption; RetV

20、alue = P1202_ActiveBoard(Word)StrToInt(eSelect->Text); if (RetValue != 0) ShowMessage(AnsiString)"Active Borad Error !" + "nErrorCode:" + IntToStr(RetValue); return; eC0DO->Text="8" Dodata = (Word) StrToInt("0x" + eC0DO->Text); RetValue = P1202_Do(Dod

21、ata); if (RetValue != 0 ) ShowMessage(AnsiString)"Digital Output Error !" + "nErrorCode:" + IntToStr(RetValue); return; RetValue = P1202_M_FUN_3(DF, DW, DA, AC, wAdNumber, wChannel, wConfigCode, fAdBuf, -10, 10); if (RetValue !=0) ShowMessage(AnsiString)"M_Fun_1 Error!"

22、 + "ErrorCode:" + IntToStr(RetValue) ); /return; DrawWaveF( -5, 5, fAdBuf, 0, wAdNumber, C0Image0 ); DrawWaveF( -5, 5, fAdBuf, wAdNumber, wAdNumber, C0Image1 ); DrawWaveF( -5, 5, fAdBuf, wAdNumber * 2, wAdNumber, C0Image2 ); lbC0Log->Items->Clear(); for (k=0; k<=wAdNumber -1; k+)

23、lbC0Log->Items->Add(AnsiString) "Ch0: " + FloatToStr(fAdBufk).SubString(1,5) + " Ch1: " + FloatToStr(fAdBufwAdNumber + k).SubString(1,5) + " Ch2: " + FloatToStr(fAdBufwAdNumber * 2 + k).SubString(1,5) );/-void _fastcall TForm1:Button4Click(TObject *Sender) Word Re

24、tValue, DF, DW, AC, k,Dodata; float DA; wAdNumber = (Word)StrToInt(eC0AdNums->Text); DF = (Word)StrToInt(eC0DaFreq->Text); DW = (Word)StrToInt(eC0DaWave->Text); AC = (Word)StrToInt(eC0AdClock->Text); DA = StrToFloat(eC0DaAmp->Text); for (k=0; k<=31; k+) wChannelk = 0; wConfigCodek

25、= 0; wChannel0 = 1; wChannel1 = 1; wChannel2 = 1; XMax->Caption = IntToStr(wAdNumber); XMax2->Caption = XMax->Caption; XMax3->Caption = XMax->Caption; RetValue = P1202_ActiveBoard(Word)StrToInt(eSelect->Text); if (RetValue != 0) ShowMessage(AnsiString)"Active Borad Error !" + "nErrorCode:" + IntToStr(RetValue); return; eC0DO->Text="0" Dodata = (Word) StrToInt("0x" + eC0DO->Text); RetValue = P1