山大《自动控制系统》实验指导书

1、自动控制系统实 验 指 导 书 山 东 大 学 目 录实验要求.1实验一、晶闸管直流调速系统主要单元调试.4实验二、验证反馈定理和抑制定理.8实验三、双闭环晶闸管不可逆直流调速系统.13实验四、全数字调速控制系统组态基础.18实验五、全数字调速器参数设计及调试.30实验六、基于PROFIBUS-DP网络的HMI与调速器、 PLC之间的通讯控制实验42实验七、触摸屏组态编辑操作基础入门.52实 验 要 求一、实验预习预习是实验前的重要准备工作，是保证实验顺利进行的必要步骤，也是培养学生独立工作能力、提高实验质量与效果的重要环节。要求做到：实验前应复习有关课程的章节，熟悉有关理论知识。认真阅读实验

2、指导及有关实验装置的介绍，了解实验目 的、内容、要求、方法和系统的工作原理，明确实验过程中应注意的问题，有些内容可到实验室对照实物预习。画出实验线路，明确接线方式，拟出实验步骤，并预测实 验结果及大致趋势，做到心中有数。二、实验操作与记录整个实验过程中必须严肃认真，集中精力，及时做好实验。1、分工配合、协调工作每次实验3-4人为一组，分工进行记录、接线、起动操作调节负载、测量转速及其他物理量等工作，要求在实验过程中人人动手、协调操作，做到实验内容完整、数据正确。2、按图接线、力求简明接线原则是先串联后并联，即由电源开始先连接主要的串联电路，串联电路接好后再把并联支路逐段并上。主回路与控制回路应

3、分清，根据电流大小，主回路用粗导线连接，控制回路用细导线连接，每个接线柱上的接线尽量不超过二根。3、按照计划、操作测试按实验步骤、由简到繁逐步进行操作，实验中要严格遵守操作规程和注意事项，仔细观察实验中的现象，认真做好数据测试工作，并结合理论分析与预测趋势相比较，判断数据的合理性。4、认真负责、完成实验实验完毕，应将记录数据交教师审阅，经教师认可后才允许拆线、整理现场，并做到导线分类整理，仪表、工具物归原处。三、安全操作注意事项 1、人体不可接触带电线路，接线或拆线都必须在切断电源情况下进行。学生完成接线允许合闸时，须招呼全组同学引起注意后方可合上电源，实验中如发生事故，应立即切断电源开关，并

4、保持线路原状和故障现场，报告和协同教师查清问题、妥善处理故障后才能继续进行实验。2、操作开关时应迅速果断、快合、快断，以免产生电弧烧坏触刀，合闸时应使触刀投入静插座，保持接触良好。3、除作阶跃起动试验外，系统起动前负载电阻必须放在最大 值，给定电位器必须退回到零位后，才允许合闸起动，并慢慢增加给定，以免元件和设备过载损坏。实验过程中，若突然发现电网停止供电，须立即切断实验室地点的全部电源开关。若在实验中接线偶然脱落，也须很快切断电源，只准在切断电源后才可以把导线接回原处。总电源由实验室工作人员负责操作。四、实验报告实验完成后，应及时整理实验数据，撰写实验报告。实验报告一般应包括如下几个环节：实

5、验题目实验原理实验设备实验内容与步骤实验结果与分析问题讨论与建议具体内容可按照各个实验的具体要求进行。实验报告书写过程中，要求内容完整、书写工整、公式和作图规范。实验1 晶闸管直流调速系统主要单元调试 = 1 * DBNUM3 一实验目的1熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。2掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法 = 2 * DBNUM3 二实验内容1控制回路调节器的调试2主回路晶闸管整流单元波形观测 = 3 * DBNUM3 三实验设备及仪器1教学实验台主控制屏。2NMCL31A组件3NMCL18组件4NMCL33组件5双踪示波器6万用表 = 4 * DB

6、NUM3 四实验方法1控制回路调节器的调试（1）电流调节器（ACR）的调试 按图1-1接线，DZS(零速封锁器)的扭子开关扳向“封锁”。 = 1 * GB3 调整输出正,负限幅值 “9”、“10”端 接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于6V。 = 2 * GB3 测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。 = 3 * GB3 将反馈网络中的电容接入，使调节器为PI调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应

7、的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。（2）速度调节器（ASR）的调试 按图1-1接线。 = 1 * GB3 调整输出正、负限幅值 “5”、“6”端 接可调电容，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由NMCL31A的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。 = 2 * GB3 测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。 = 3 * GB3 测定输入输出特性 将反馈网络中的电容接入电路，使ASR调节器为PI调节器，向

8、调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。2主回路晶闸管整流单元波形观测按图12接线。可变电阻RG可选择2个900并联。G（给定）直接加至Uct。合上主电源，调节主控制屏输出电压Uuv、Uvw、Uwu，从0V调至220V。（1）移相触发电路脉冲观察，检查晶闸管脉冲是否正常用双踪示波器观察NMCL33的双脉冲观察孔，应有双脉冲，且间隔均匀，幅值相同；观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为1V2V的双脉冲。（2）调节Uct，使在30o90o范围内改变，用示波器观察整流电压ud=f（t）波形。验证整流电路工作正常。图1-1 控制回路调节器调试电路。图1-

9、2 晶闸管整流单元五实验报告1简述调速系统调试基本原则。2记录双脉冲观察孔脉冲波形，观察其相位关系。3观察记录=30O、90O时，整流电压ud=f（t）波形实验二 验证反馈定理和抑制定理一实验目的1熟悉晶闸管实验装置的结构。2验证抑制定理并求解出抑制比。3通过改变负载验证反馈定理的正确性。4学习反馈控制系统的调试技术。二预习要求1了解速度调节器在比例工作与比例积分工作时的输入输出特性。2弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。三实验设备及仪表1教学实验台主控制屏。2NMCL31A组件3NMCL33组件4NMEL03组件5NMCL18组件6电机导轨及测速发电机、直流发电机M017直流电动机M03

10、8双踪示波器9万用表四注意事项1直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。2接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7F）。3测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。4三相主电源连线时需注意，不可换错相序。5系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。6改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。7双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。五实验内

11、容实验线路如图2-1和图2-2图2-1单闭环直流调速系统主电路1求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。a断开ASR的“3”至Uct的连接线，G（给定）直接加至Uct，且Ug调至零，直流电机励磁电源开关闭合。b合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，使Uuv、Uvw、Uwu=200V。c调节给定电压Ug，使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取78点，读取整流装置输出电压Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。数据记录在下表中：id（A）Ud（V）n（r/min）3带转速负反馈有静差工作的系统静特性a断开G（给定）和Uct的

12、连接线，ASR的输出接至Uct，把ASR的“5”、“6”点短接。b合上主控制屏的绿色按钮开关，调节Uuv，Uvw，Uwu为200伏。c调节给定电压Ug使被测电动机空载转速n0=1500转/分，调节ASR的调节电容以及反馈电位器RP3，使电机稳定运行。调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载范围内测取78点，读取Ud、id、n。id（A）Ud（V）n（r/min）图2-2 单闭环直流调速系统控制电路4测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性a断开ASR的“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接可调电容，可预置7F，使ASR成为PI（比例积分）调节器。b调节给定电压Ug，使电机空载转速

13、n0=1500转/分。在额定至空载范围内测取78个点。id（A）Ud（V）n（r/min）六实验报告1绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。2求出当负载电阻改变时（即Id改变时），闭环系统的抑制比，并得出结论。3比较开环和闭环系统，验证反馈定理。比较有静差和无静差系统，得出P调节器和PI调节器特性。实验三 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统一实验目的1了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。2掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。3. 在突加给定的条件下：观察n=f (t) ,Id=f (t) 的起动波形。二实验内容1机械特性的测定。2闭环控制特性的测定

14、。3观察，记录系统动态波形。三实验系统组成及工作原理双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响，系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限制起动电流的目的, ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制min和min的目的。当加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定转

15、速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。四实验设备及仪器1教学实验台主控制屏。2NMCL31A组件3NMCL33组件4NMEL03组件5NMCL18组件6电机导轨及测速发电机、直流发电机M017直流电动机M038双踪示波器9万用表五注意事项1三相主电源连线时需注意，不可换错相序。2系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机3改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。4进行闭环调试时，若电机转速达最高速且不可调，注意转速反馈的极性是否接错。5双踪示波器（自备）的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时

16、，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。六实验方法双闭环晶闸管不可逆直流调速系统的主电路及控制电路见图3-1和3-2 将ASR,ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。ASR的调试：（a）反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小； （b）“5”、“6”端接入可调电容，预置57F； （c）调节RP1、RP2使输出限幅为5V。系统动态波形的观察用数字示波器记录动态波形。观察，记录下面动态波形：突加给定起动时，电动机电枢电流波形和转速波形。（注：电动机电枢电流波形的观察可通过ACR的第“1”端 转速波形的观察可通过ASR的第“1”端）七实验报告分析由数字示

17、波器记录下来的动态波形。图3-1双闭环晶闸管不可逆直流调速系统主电路图3-2双闭环晶闸管不可逆直流调速系统控制电路实验4 全数字调速控制系统组态基础一、实验目的、熟悉全数字直流调速器的结构及网络传动控制系统(实验台)的实际组成。、了解OP1S操作控制面板的使用方法。、熟悉软件系统组态方法及常用参数的设置、修改和调读。二、操作控制面板(OP1S)按键功能操作面板(OP1S)(如图1-1所示)不是一个随机所带操作面板(可选件)， 主要可用于对调速器进行参数设置和显示。参数及参数值和说明有德语、英语、法语、西班牙语和意大利语的文字显示。选择功能码P050=1为英语。图1-1操作面板功能说明在O P

18、1 S背面有一个9 针SUB-D插头，通过该插头可与电源接通并与连接的调速器进行通讯(如图1-2所示)。图1-2NOTE:在端子控制状态下，OP1S上的开机键和关机键不起作用。三、OP1S显示屏显示设置及主要参数功能、OP1S显示屏显示设置图1-4图1-3OP1S操作控制面板可以将我们需要显示的5个参数同时显示在4行显示屏内。在4行显示屏内显示的这5个参数由参数代码为U049(2049)的功能码来规定，U049功能码有5个可变地址，这5个可变地址与4行显示屏之间的位置关系如图1-3所示。 出厂时的默认值如图1-4所示，它们分别代表的功能是：i001: 第1 行左边=电枢电流额定值的百分数(功能

19、码是：r019)i002: 第1 行中右部=实际电枢电压值(功能码是：r038)i003: 第2 行(实际值)，仅只读参数=速度调节器的实际反馈值的百分数(功能码是：r025)i004: 第3 行(设定值)= 速度调节器的实际给定值的百分数(功能码是：r028)i005: 第4 行=运行状态显示(功能码是：r059)注意：第1 行右上角为总线地址，该地址由参数码P786来设置。2、主要功能码参数表(1)参数号功 能参数号功 能r000运行显示P450 - P453用脉冲编码器的位置检测r001 -P050一般只读参数P455 - P458连接器选择开关P051- r059访问权等级P460 -

20、 P473电动电位计U0490P1S运行显示参数设定P480 - P485振荡P067 - P079SIMOREG DC MASTER 功率部分定义P490 - P498“电动机接口”的定义P080 - P096整流器控制设定值P500 - P503转矩层输入的配置P100 - P139电动机的定义P509 - P515速度限幅调节器P140 - P148脉冲编码器定义，使用脉冲编码器作为速度检测P520 - P530摩擦补偿P150 - P165电枢电流闭环控制，自动换向部分，电枢触发单元P540 - P546转动惯量补偿(接入dv/dt)P169 - P191电流限幅，转矩限幅P550 -

21、 P567速度调节器(速度调节器详细参数见P200 - P236)P200 - P236速度调节器(速度调节器其他参数P550 P567)P580 - P583励磁反向P250 - P265励磁电流闭环控制，励磁触发单元P590 - P597信号的输入量P272 - P284EMF 闭环控制P600 - P646闭环控制的配置P295 - P319斜坡函数发生器P648 - P691控制字，状态字P320 - P323给定值处理P692 - P698进一步的配置方法P351 - P364监控功能和限幅的设定值P700 - P746模拟量输入(主实际值，主给定值，可选输入)P370 - P399

22、限幅值监控的设定值P749 - P769模拟量输出P401 - P416可设置的固定值P770 - P778开关量输出P421 - P428固定控制位P780 - P819基本整流器上串行接口的配置P430 - P445数字给定输入(固定给定值，点动和爬行给定)P820 - P821监控功能的解除四、6RA70全数字直流调速器接线原理图.图1-5注意：除旋转编码器外虚线表示待接导线五、实验内容1、将转速给定、转速反馈、电机转速、速度调节器的输出和转矩限幅器的输出等参数显示在OP1的初始界面中操作步骤与OP1显示序号操作步骤OP1显示备 注1合上励磁电源开关合上主回路电源空开按动主回路送电按钮经

23、过大约30秒后OP1显示结果见“OP1显示”项此时运行指示灯“run”在闪烁2按一下 键Slave CUD: 设置主控板Free access:自由设置Upread:上传Down Load:下载3按一下 键PO51：设置参数读、写属性4按一下 键5输入：、PO51=40：开锁6按一下 键开锁状态参数保存7修改OP1S初始画面显示输入：、此时用“2”代替“U”字母。U049：初始画面显示参数设定。8按一下 键(修改第1变址显示参数)9按一下 键10输入：、在OP1S的第一行左边显示速度调节器的给定值11按一下 键12按一下 键13按一下键14按一下 键15输入：、在OP1S的第一行右边显示速度调

24、节器的反馈值16按一下 键17按一下 键18按一下键19按一下 键20输入：、此时用“2”代替“n”字母。在OP1S的第二行显示电机实际转速值21按一下键22按一下键23按一下键24按一下键25输入：、在OP1S的第三行显示电枢回路晶闸管整流装置的触发角。26按一下键27按一下键28按一下键29按一下键30输入：、在第四行显示转矩限幅器的输出31按一下键32输入：、返回初始画面33先按调速器使能按钮，后按调速器启动按钮。调整“模拟输入给定”的大小（转速从-500+500），观察OP1S操作面板显示屏的变化情况，计算转速反馈系数的大小。(速度调节器给定值10V=100%)34结束实验：先按调速器

25、使能按钮，后按调速器启动按钮。、将默认控制系统图1组态成图2所示控制系统图1控制系统默认组态图2 转速电流双闭环逻辑无环流可逆调速系统组态操作步骤与OP1显示序号操作步骤OP1显示备 注1按一下 键2输入：、 、进入斜坡函数模块的输入端。3按一下 键(修改第1变址显示参数)4按一下 键5输入：、将给定处理器模块(G113)的输出端接斜坡函数模块的输入端。(见图2)6将P644的其它变址都改为“0011”7输入： 、 、进入转矩限幅器的块的输入端。8按一下键9按一下键10输入： 将转矩限幅器模块的输入端置零。(见图2)11按一下键12输入： 、 、，然后按两下键13输入：14按两下键进入电流调节

26、器模块的输入端。15按一下键16输入：、将速度调节器模块的输出端接电流调节器模块的输入端。(见图2)17按一下键.18输入： 19先按调速器使能按钮，后按调速器启动按钮调整“模拟输入给定”的大小（转速从-500+500），观察OP1S操作面板显示屏的变化情况，记录观察结果20结束实验：先按调速器使能按钮，后按调速器启动按钮。3将图2所示控制系统改回默认控制系统图1 原默认参数表功能码变 址001002003004005U049r019r038r025r028r059P644K206K206K206K206无P601K1410K1340125六、实验报告要求实验步骤不用写。求出转速反馈系数的大小

27、。附录1：主要功能码参数表(2)参数号功 能参数号功 能r018显示(电枢)触发角角度P601电枢电流调节器给定的源r019显示电枢电流的实际值P607主驱动转矩给定的源r025速度调节器的反馈值P644主给定值的源r026显示速度调节器的给定值r028显示斜坡函数发生器的输入值r038显示实际电枢电压值r059显示运行状态r071显示调速器主电路的输入电压n024显示电机的实际转速值实验5 全数字调速器参数设计及调试一、实验目的、熟悉全数字直流调速器基本参数的设计过程。、了解旋转编码器的使用方法。、熟悉掌握全数字直流调速器参数优化过程。二、6RA70全数字直流调速器输入输出端子接线原理图 1

28、、主电路输出端子接线主电路输出端子1D1、1C1和3C、3D的接线如图2-1所示)，实线接线表示已经连接完成，虚线表示待接导线。其它接线请参见实验一。图21操作面板功能说明2、控制电路端子接线控制电路接线端子已经接入模拟输入给定电位器，原理图见图21，实物图见图22。控制电路接线端子还接入了调速器启动和使能按钮，原理图见图21，实物图见图22。注意它们都是带自锁的按钮。图22图23三、恢复出厂设置组态OP1S显示屏的显示参数第一步合上励磁电源开关合上主回路电源空开按动主回路送电按钮经过大约30秒后OP1显示屏进入运行显示画面(形式与图2-3相同)。连续按动“P”键两次，使OP1显示屏的左上角成

29、为“P051”显示状态，然后令“P051：21”，按动“P”后调速器开始自动恢复出厂设置，完成后显示“P051：40”。“40”所表示功能见表3-1。表3-1 参数访问权限码功能码参数功能说明出厂设置修改时的状态P=0510、无访问权21、恢复工厂设置所有参数复位到他们的缺省值(工厂设置)，参数P051 则自动被复位到工厂设置“40”。22、执行内部偏置补偿25、对于预控制和电流调节器的优化运行(电枢和励磁)26、速度调节器优化运行27、励磁减弱优化运行28、摩擦和转动惯量补偿的优化运行29、具有摆动机构的传动系统的速度调节器优化40、对于受权服务人员的参数值访问权40可在线修改第二步在OP1

30、显示屏的左上角为“P051”显示状态下，输入初始画面显示功能码2049(“2”代表“U”字母)，OP1显示屏的左上角变为U049.001。其功能含义如表3-2所示。表3-2 U049功能码说明变址在OP1显示屏上的位置设置要求出厂设置U049.001第1 行左边26(速度调节器的给定值)19(电枢电流额定值的百分数)U049.002第1 行中右部25(速度调节器的反馈值)38(实际电枢电压值)U049.003第2 行(仅显示只读参数)2024(电动机实际转速)25(速度调节器的反馈值)U049.004第3行18 (电枢回路晶闸管整流装置的触发角)28(经过斜坡发生器后的速度调节器的实际给定值的

31、百分数)U049.005第4行43(P044内所连接的内容)59(运行状态显示)按动“P”键进入每一变址，按照表3-2所示设置要求进行修改参数。注意：第1 行右上角为USS通讯总线地址，该地址由参数码P786来设置。四、6RA70全数字直流调速器参数设置及优化1、设置调速器输出电流的比率输入完表3-2之后，在OP1S显示屏左上角为U049.005时(如果不是此状态按动“P”键可进入此状态)，输入“76”，然后按动“P”键将进入速度调节器输出电流大小的设定位置。按照下表4-1所示参数进行参数输入。(因为实际所带电机的额定电流为2.2A,调速器的额定电流为15A,并考虑到电动机的过载倍数,所以选定

32、为2030%.)表4-1 调速器输出电流比率设定表参数号功能说明设定要求出厂值P076.001所带电动机与调速器额定电枢电流的比率20%100%P076.002所带电动机与调速器额定励磁电流的比率20%100%2、设置调速器的输入电压输入完表4-1之后，在OP1S显示屏的左上角显示P076.002时 (如果不是此状态按动“P”键可进入此状态) ，输入“78”，然后按动“P”键将进入速度调节器供电电源大小的设定位置。按照下表4-2所示参数进行参数输入。表4-2 调速器输入电压设定表参数号功能说明设定值出厂值P078.001电枢回路整流器交流侧供电电压(单位: 伏)400V400VP078.002

33、励磁回路整流器交流侧供电电压(单位: 伏)400V400V3、输入电动机的额定参数输入完表4-2之后，在OP1S显示屏的左上角显示P078.002时 (如果不是此状态按动“P”键可进入此状态)，参照电动机铭牌上的数据,按照下表4-3所示参数进行参数输入。表4-3 输入电动机的额定参数参数号功能说明设定要求出厂值P100电枢额定电流(A)4.40.0P101电枢额定电压(V)220400P102励磁额定电流(A)0.260.00P104速度n1 (rpm)10005000P105电枢电流I1 (A)2.20.1P106速度n2 (rpm)15005000P107电枢电流I2 (A)2.20.1P

34、108最大运行速度n3 (rpm)18005000P109和速度有关的电流限幅激活10P114电动机热时间常数(min)1010.04、旋转编码器参数设定输入完表4-3之后，在OP1S显示屏的左上角显示P114时，(如果不是此状态按动“P”键可进入此状态)，参照旋转编码器铭牌上的数据,按照下表4-4所示参数号进行填表，输入参数。表4-4 输入旋转编码器的参数参数号功能说明设定值出厂值P0830、速度反馈待定1、速度反馈由测速发电机提供。2、速度反馈由脉冲旋转编码器提供。3、速度反馈由反电势(EMF)提供。4、速度反馈自由构造20P140选择脉冲编码器类型20P141脉冲编码器的脉冲数(脉冲数/

35、转)1024500P142设置脉冲编码器的信号电压11P143设置脉冲编码器的最大运行速度(转/分钟)1200500.05、电动机励磁控制方式设置输入完表4-4之后，在OP1S显示屏的左上角显示P143时(如果不是此状态按动“P”键可进入此状态)，输入“82”，按动“P”键后,0P1S显示屏的左上角将显示“P082”。然后令“P082：3”，“3”表示电动机励磁方式为他励，参见表4-5所示。表4-5 电动机励磁方式参数P082的选择功能功 能 说 明设定值出厂值不使用励磁(如对于永磁电动机)。励磁由进线接触器转换，如果电枢和励磁功率部件的电源同时接入或断开(励磁触发脉冲与进线接触器的合闸/分闸

36、同时地使能/禁止，励磁电流按励磁时间常数衰减)，则必须选择这个设置。在整流器已经达到运行状态o7 或更高时，达到在参数P258 中设置的时间以后，在P257 中设置的停机励磁自动接入。励磁持续有效。励磁用信号“辅助传动合闸”(B0251)来切换11、外部励磁功率部件，将线路板C98043-A7044 (40A-励磁功率部件)用接头X102 接至线路板C98043-A7002 或C98043-A7003 上。励磁的控制同参数为1 的说明。12、同参数为11 的说明，但励磁的控制同参数为2 的说明。13、同参数为11 的说明，但励磁的控制同参数为3 的说明。14、同参数为11 的说明，但励磁的控制

37、同参数为4 的说明外部励磁单元。21、专用使用外部励磁单元。22、同参数为21 的说明，但励磁的控制同参数为2 的说明。23、同参数为21 的说明，但励磁的控制同参数为3 的说明。24、同参数为21 的说明，但励磁的控制同参数为4 的说明。306、电动机的电枢电流、输出转矩限幅设置设置它们就是设置速度调节器的输出限幅值，如果励磁电流恒定不变电枢电流与励磁电流成正比。励磁方式选择完成后，在OP1S显示屏的左上角显示P082时(如果不是此状态按动“P”键可进入此状态)，按照下表4-6所示参数进行电动机的电枢电流、输出转矩限幅设置参数设置。表4-6 电动机的电枢电流、输出转矩限幅设置表参数号功能说明

38、设定值出厂值电流限幅P171电动机正向电流限幅(为P100 的百分数)110%100%P172电动机反向电流限幅(为P100 的百分数)110%-100&转矩限幅P180电动机正向转矩限幅(为电机额定转矩的百分数)110%300%P181电动机正向转矩限幅(为电机额定转矩的百分数)110%-300&7、控制系统模块组态控制系统的默认模块组态图6-1所示，在OP1S显示屏的左上角显示P181时(如果不是此状态按动“P”键可进入此状态)，输入“644”，按动“P”键后,0P1S显示屏的左上角将显示“P644”。然后将“P644：206”，改为“P644：011”，输入默认控制系统模块组态图1，将自

39、动变成图2所示控制系统。8、调速器参数自动最优化运行 调节器能对如下两组参数进行最优化处理： P110、P111、P112、P155、P156、P255、P256、P826和P225、P226、P228 第一步：电枢、励磁的预控制和电流调节器参数优化方法：调速器在运行状态o7.0 或o7.1 (停机!)下，进入“P051”界面。令“P051 ：25”，按动“P”键，然后先按调速器使能按钮，后按调速器启动按钮。调速器将自动进行电枢和励磁的预控制和电流调节器的优化运行(持续大约40s)。将运行结果填入表8-1。第二步：速度调节器参数优化方法：调速器在运行状态o7.0 或o7.1 (停机!)下，进入

40、“P051”界面。令“P051 ：26”，按动“P”键，然后先按调速器使能按钮，后按调速器启动按钮。调速器将自动进行电枢和励磁的预控制和电流调节器的优化运行(持续大约6 秒)。将运行结果填入表8-1。图6-1控制系统默认组态图6-2转速电流双闭环逻辑无环流可逆调速系统组态表8-1 调速器自动优化的参数参数编码功 能 说 明自动最优化后出厂设置当P05125时能优化的参数P110电枢回路电阻这个参数在预控制和电流调节器的优化运行过程中(电枢和励磁)被自动设置0P111电枢回路电感这个参数在预控制和电流调节器的优化运行过程中(电枢和励磁)被自动设置0mHP112励磁回路电阻这个参数在预控制和电流调

41、节器的优化运行过程中(电机和励磁)被自动设置0P155电枢电流调节器的P 增益这个参数在预控制和电流调节器(电枢和励磁)的优化运行过程中被自动设置0.1P156电枢电流调节器的积分时间这个参数在预控制和电流调节器(电枢和励磁)的优化运行过程中被自动设置0.200SP255励磁电流调节器P 增益这个参数在预控制和电流调节器的优化运行(电枢和励磁)过程中被自动设置5.00P256励磁电流调节器的积分时间这个参数在预控制和电流调节器的优化运行(电枢和励磁)过程中被自动设置0.200SP826自然换相时间点的校正如果出现不同电枢电流波头高度 (尽管是恒定的触发角)，他可以通过在参数P826 中的电源相

42、的触发角参考时间的偏置设置来校正。一个电源相(UV，UW，VW，VU，WU，WV)被分配给每一个参数的变址(i001 i006)。参数的设置每增加数值1 相当于触发角增加1.333 s (在50 Hz 电源频率时为0.024 度)，从而减小了在相应电源相的电枢电流的波头。P826 在对于预控制和电流调节器(电枢和励磁)的优化运行过程自动设置(P051=25) (仅当U800=0；当U800=1 或2，参数P826.001006 设置为0)0当P05126时能优化的参数P225速度调节器P 增益亦见对于“速度调节器自适应”功能(P550 P559)的设置值。这个参数在速度调节器优化运行过程中自动

43、设置(P051=26)。3.00P226速度调节器积分时间这个参数在速度调节器优化运行过程中自动设置0.650P228速度给定的滤波时间给定的滤波是通过PT1 元件。这个参数在速度调节器优化运行过程中(P051=26)被自动设置到与速度调节器积分时间相同的值。当斜坡函数发生器正在使用时，可使用参数化一个较低的数值。0五、观察调速器的运行状态先按调速器使能按钮，后按调速器启动按钮。然后进入“主给定值”模拟量输入的规格化界面（P701），分别令“P701：70”；“P701：6 0”； “P701：50”时，调整“模拟输入给定”的大小。观察转速、电流和电枢电压的变化情况，记录观察结果填入下表：P7

44、01转速变化范围电枢电流变化范围负载电流变化范围电枢电压变化范围30%40%50%说明：这个参数确定了在模拟量输入端输入量相对于一个10V 输入电压(或一个20mA电流输入)所生成的百分数的值。计算方法：对于电压输入: 其中：Y表示输入电压X 所生成的百分数的值；X表示输入电压，单位为伏。对于电流输入: Y 表输入电流X 所生成的百分数的值；X 表示输入电流，单位为mA。结束实验：先按调速器使能按钮，后按调速器启动按钮。六、实验报告要求实验步骤不用写。如果最优化过程不顺利，请分析其原因。控制系统模块组态为什么一般在参数优化之前？总结调速器的参数设置及组态过程及规律。实验6基于PROFIBUSD

45、P网络的HMI与调速器、PLC之间的通讯控制实验一、实验目的、了解由PROFIBUS-DP网络组成的最小典型自动控制系统的组成（调速器、PLC和HMI组成的控制系统）。、熟悉HMI触摸屏的操作使用过程。、熟悉触摸屏设置与读取全数字调速器参数的过程。二、自动控制系统网络传动实验台结构了解 1、了解PROFIBUSDP网络的连接打开实验台的两个前门和后门，我们可以看到每个实验台都有如图31所示结构(仅有一个实验台有PLC)，并注意每个连接器拨断开关的位置。图31每个实验台PROFIBUS-DP连接示意图2、触摸屏(TP270)电气连结原理图触摸屏采用西门子公司生产的TP270(6#)，控制电路接线

46、原理图如图32(B)所示。触摸屏正面(用户使用面)和给触摸屏供电的开关如图32(A)所示。图32图33三、触摸屏使用操作过程触摸屏送电后的初始状态如图3-3所示，用手触摸“进入操作系统”功能块后，触摸屏进入如图3-4所示画面。在此画面内触摸“返回首页”功能块，触摸屏画面将会返回到图3-3界面。图34下面以小车往复运动模拟实验为例介绍一般触摸屏的使用方法。在如图3-4所示画面内，用手触摸“小车往复运动实验”功能块，触摸屏会自动调出如图3-5所示画面。在如图3-5所示画面内，触摸电动机转速给定设置方框内的数值输入块，触摸屏会自动调出数值输入键盘供用户使用，如图3-6所示画面。图35图36在如图3-

47、6所示画面内，如果令电动机的转速为200rpm,可以触摸“2”、“0”和“0”这三个键盘，结果如图3-7所示，如果输入完数据后触摸“回车”键，触摸屏会自动返回到原来画面，如图3-8所示。图37图38图39图310在如图3-8所示画面内，如果触摸“前进”按钮，图中的小车会以200rpm向右运行，如图3-9所示，如果小车运行到右端会自动停止，如图3-10所示。如果此时触摸“后退”按钮，小车会自动后退运行，并且电动机也自动反转运行，电动机反转状态如图3-11所示。无论小车（电动机）是在正向运行，还是在反向运行，如果在运行期间触摸“停止”按钮，小车会立即停止在当时运动的位置；如果触摸“复位”按钮，小车

48、会立即停在最左端。如果小车位置不在右端，触摸“前进”按钮，小车会继续向右运行；如果小车位置不在左端，触摸“后退”按钮，小车会继续向左运行。图311当触摸“返回目录”按钮时，触摸屏会切换到图3-4所示界面，选择其它控制系统。四、用触摸屏设置与读取全数字调速器参数的程序分析1、画面切换分析在小车往复运动实验中，除初始画面（如图33所示）和菜单画面（如图34所示）外，仅使用了一个如图35所示的画面。它们三个画面在触摸屏组态程序的名称如图312所示。图312它们之间的切换关系图313所示。图313图314在PIC1画面中组态调用PIC2画面的编辑过程如图314所示。在PIC2画面中组态调用PIC3画面

49、的编辑过程如图315所示。图315在PIC2画面中组态返回PIC1画面的编辑过程如图316所示。图316在PIC3画面中组态返回PIC2画面的编辑过程如图317所示。在图317所示返回按钮中可以看出除有返回PIC2画面命令，还有一条VAR_11指令，该触摸屏指令的作用是，将触摸状态传送给主站PLC中的一个内部触点M1.3，M1.3可以使解除电动机运行的自保持状态，导致电动机运行停止。如图318所示(左边是触摸屏组态命令，右边是PLC中的有关程序)，也就是说此时的返回按钮有两种功能：其一，返回PIC2画面；其二，当需要返回PIC2画面时，如果忘记了按电动机停止按键，电动机会自动停止运行。图317

50、图3182、速度设定与读取功能分析在PIC3画面组态中，使用输入域功能，如图319所示，触摸屏中的变量VAR_98将从触摸屏中输入的数据（例如转速200），通过PROFIBUSDP网络传送给主站PLC中的DBD40存储器内（如图319所示），主站PLC又将此数据使用SFC15“DPWR_DAT”发送命令，通过PROFIBUSDP网络传送给调速器，如图320所示。图319图320在PIC3画面组态中，使用输出(读出)域功能，如图321所示，触摸屏中的变量VAR_39将通过PROFIBUSDP网络读出主站PLC中的DBD68存储器内（如图321所示）的转速数据，主站PLC使用SFC14“DPRD_

51、DAT”读取命令，通过PROFIBUSDP网络读取调速器的转速数据，如图322所示。图320图322结束实验：不要按动任何按钮，请示实验指导教师。五、实验报告要求实验步骤不用写。为什么有的网线连接器的拨断开关位置在“ON”上，而有的大“OFF”上？当往复运动模拟实验中的小车运行到端点时，小车是如何自动停止的？实验7 触摸屏组态编辑操作基础入门一、实验目的）熟悉触摸屏组态编辑软件的使用方法。）了解触摸屏画面的组态基本方法及一些控件的调用方法。）掌握棒图元件、多状态设定元件和数值显示元件的使用方法。二、实验内容、触摸屏组态编辑环境的进入和退出步骤在开始中选择程序/EasyBuilder/EasyBuilder500.这时如果您是第一次进入系统或者上次进入系统时最后一次打开的是一个空白的工程,将弹出如下对话框: 选择您将使用的触摸屏类型,按下确认即可进入EB500 编辑画面,