plc电机调速实验报告

1、、实验名称：基 于 Plc 控 制 电机调 速 实验 报电控学院电气 0904 班 李文涛 07基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制二、实验目的：通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中 的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制 系统。要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调 速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调 试，实现自己的设计思想。三、实验器材：220V PLC实验台一套、380V变频器实验台一套、万用表一 个、导线若干三、实验各部分原理：1.实验主要器件原理1）光电编码器：光电编码

2、器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量 转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编 码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上 等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋 转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检 测装置检测输出若干脉冲信号；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的 个数就能反映当前电动机的转速。2）变频器：I原理概述ri軼人 seovAC S&'fiCHEI?TlHlftTiflPiOPSUFGpP7r申号rr.呱碎斛广八"斗朗电阿* 12Aj'13S 匚TJuMSu

3、UQUT?T却镇讪4第？"1t对磴忙屯庄I 4是5（t 口 1； Qr 他妄O盘也!l '电；#,祜1_|2. 4-4（hnAu«dbu«变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确 的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。 变频应用可以大大地提高工艺的高效性（变速不依赖于机械部分），同时 可以比原来的定速运行电机更加节能，变频器的主电路大体上可分为两 类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电 容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电 感。矢量控制：U/f控制方式建立于电机的

4、静态数学模型，因此，动态性 能指标不高。对于对动态性能要求较高的应用，可以采用矢量控制方 式。矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的 电流分量（励磁电流）和与其相垂直的产生转矩的电流分量（转矩电流），并 分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电 流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，这种控制方式被称为矢量控制（Vectory Con trol）。矢量控制方式使异步电动机的高性能控制成为可 能。矢量控制变频器不仅在调速范围上可以与直流电动机相匹敌，而且 可以直接控制异步电动机转矩的变化，所以已经在许多需精密或快速控 制的领域中得到应用。II变频器各端子作用

5、（个人设置）端子名称作用op1点动op2正转op3反转op4加速op5减速op6启动op7停机op8软件复位Ill变频器设置:功能码设置值作用F1401端了方向启动运 行有效F2801启动端子控制F2021停机端子控制F2042端子调速F2062正反转端子给定3）欧姆龙pic：I概述pic具有可靠性高，抗干扰能力强配套齐全，功能完善，适用性强易 学易用，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造体积小，重 量轻，能耗低等优点，在各个方面都有广泛的应用。P Ic采用周期循环扫描方式，在执行用户程序过程中与外界隔绝，从 而大大减小外界干扰；在硬件方面，采用良好的屏蔽措施、对电源及I/O电路多种形

6、式的滤波、CPU电源自动调整与保护、CPU与I/O电 路之间采用光电隔离、输出联锁、采用模块式结构并增加故障显示电路 等措施；在软件方面，设置自诊断与信息保护与恢复程序。P LC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取 了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。输入输出端子图II高速计数器高速计数器由于采用中断方式计数，因此其计数频率远高于内部信号计数器.高速计数器计数的脉冲信号频率一般在几千Hz以上，达最高频率时可从计数器的输入端子Xn(n=0 2、3)输入10kHz的外部事件脉冲信 号.但由于内部信号计数器是执行扫描操作时对内部元件X、丫、M、S、T等的信号进行计数

7、，因此，其接通(ON)时间和断开(OFF时间应比PLC 扫描周期稍长，通常其输入信号频率大约为几个扫描周期.设PLC扫描周 期为10ms,内部元件ON和OFF的时间为5个PLC扫描周期，则内部信 号计数器的计数频率为：f=1/T=1/10ms X 5=20(Hz)器疋f为内部信号计数器计数频率,T为内部信号计数器计数的周期.由此可见, 内部信号计数器是一种低速计数器，而外部事件信号计数器是一种高速 计数器。E必J Bj -o-高速计数器梯形图高速计数器的点数远比内部信号计数器少.如FX2系列PLC内部信号计数 器有16bit的通用二进制增计数器 C0-C99停电保持用二进制增计数 器C100C

8、199还有32bit通用的计数器C200-C219、保持计数器 C22旷C234它们共计235点.而高速计数器只有 C235C255共仅21点. 后者仅为前者的1/10左右.虽然高速计数器点数少，但是它们的功能分布 和使用条件却比内部信号计数器复杂得多.高速计数器的选择并不是任意 的，它取决于所需计数器的类型及高速输入的端子.高速计数器的类型为4 种:即1相无启动/复位端子的计数器C235C240;1相带启动/复位端子 的计数器C241C245;2相双向计数器C246C250和2相AB相计数 器C251C255同时，高速计数器各输入端子的响应速度不同，X0 X2和 X3端子的响应最高频率为10

9、kHz,X1、X4和X5端子的响应最高频率为 7kH z.2.实验原理1)调速原理调速即速度调节，是指在电力拖动系统中人为的改变电动机的转速， 以满足工业机械的不同转速要求。调速是通过改变电动机的参数或电源 电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变它与负载机械特性的交 点，改变电动机的稳定转速。由电机学可知，三相异步电机的转速为：%P川工（1-巧60/尸=丿珀（一言）式中no同步转速f 电源频率，单位为HzP电动机极对数s电动机转差率2）控制系统：违糜给宦FLC控開器I一H 变as :一" S谎电机 I*利用pIc控制变频的端子与COM端子联通或断开，以达到控制变频 器的作用，使变

10、频器在一定的时间段内输出一定频率的电压波形，从而 达到电机调速的目的。3）实验要求电机速度运行图1、3段加速，2、4、6匀速（ 速，每个速度保持区间时长均为pIc、变频器、编码器一次连接好，并把异步电动2、6段匀速频率为 25hz, 4段匀速频率为 45hz，）， 5、7减5s。四、实验内容与结果1）实验内容：I按照实验接线图把 机结成三相星形接法，并用变频器供电。II把pIc与电脑连接好，打开CX-Programmer编写程序，设置好内存 地址，并下载到PIcIII依次按下正转，反转，停车按钮，通过变频器上的速度监视观察 电动机的运行状态。2）实验结果：I 按下正传按钮，电机启动开始正转并加

11、速，加速到 25 转 /s 时，保持 速度5s,然后继续加速到45转/S后保持，5s后开始减速，减速到25 转/S后保持速度5s,然后再次减速直到减为0转/S后为止；运行过程 中任意时刻按下停车按钮，电机停止加速或减速。II按下正传按钮，电机启动开始正转并加速，加速到25转/S时，保持速度5S，然后继续加速到45转/S后保持，5S后开始减速，减速到25 转/S后保持速度5S，然后再次减速直到减为0转/S后为止；运行过程 中任意时刻按下停车按钮，电机停止加速或减速。五、实验总结1）实验中遇到的问题实验要求在25转/S和45转/S时要保持速度5S，但是实验中出现 过这样的问题，是不是的会出现电机直

12、接加速到 45转/S,在加速或减 速到25转/S后不能保持速度，调整了 25转/S所对应的内存区间的上 下限后，问题得到解决。变频器的反转端子不起作用直接点动也不行；断开 PIc的COM与变频 器的COM的连接，再次直接用导线点动，依然不起作用，重新按照实 验原理设置变频器个端子的作用后，导线点动可以作用，发现问题出 在个端子的定义上，定义的值有重复，导致端子不能够正常起作用。 2）实验心得本次实验是对大学四年所学知识的一个总的运用，它将四年所学 的电机，pIc电气控制等融合在一个实验中知识主要考察学生对所学知 识的运用能力、自学能力和翻阅资料的能力。通过这次实验也使我们 真正体会到了知识是学

13、无止境的，以前一直想大学中所学的知识应该 就可以了，可是通过这次设计，使我清楚的认识到我们在书本上学到 的知识仅仅是基础而已，要想真的要做出一点成绩就要自己自学很多 的知识，这就意味着我们虽然马上就要毕业，但并不代表学习的终 止，相反在以后的工作中学习的任务更加繁重。所以大学中主要培养 我们的自学能力，接受新知识的能力，这才是以后在社会中最具有竞 争力的。同样这次实验也使得我再次认识到 PIc的强大功能，我曾以为上 次的继电保护综合实验已经让我对欧姆龙 pic差不多已经了解，但是这 次试验中所运用到的高速计数器，让我一下子感到了羞愧，是我自己 太自大了，科学永无止境，我所学到的只不过是很小的一部分，再有 半年我就将会离开学校走上工作岗位，以后的路还很长，我要学习的 还很多。试验接线图L2/Nflz330V U. yIIft+24VOUT MUT 01lOOiOTgfeflftTAm丿Tu<IN 02IN