plc電機調速實驗報告

1、基于Plc控制電機調速實驗報告電控學院電氣0904班李文濤0906060427、實驗名稱：基于PLC實現(xiàn)的三相異步電動機變頻調速控制二、實驗目的： 通過綜合實驗，使學生對所學過的可編程控制器在電動機變頻調速控制中的應用有一個系統(tǒng)的認識，并運用自己學過的知識，自己設計變頻調速控制系統(tǒng)。要求用PLC控制變頻器，通過光電編碼器反饋速度信號達到電動機調速的精確控制，自己設計，自己編程，最后進行硬件、軟件聯(lián)機的綜合調試，實現(xiàn)自己的設計思想。三、實驗器材： 220V PLC實驗臺一套、380V變頻器實驗臺一套、萬用表一個、導線若干三、實驗各部分原理：1實驗主要器件原理1)光電編碼器：光電編碼器，是一種通過

2、光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。這是目前應用最多的傳感器，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同軸，電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經發(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就能反映當前電動機的轉速。2）變頻器：I原理概述變頻調速能夠應用在大部分的電機拖動場合，由于它能提供精確的速度控制，因此可以方便地控制機械傳動的上升、下降和變速運行。變頻應用可以大大地提高工藝的高效性(變速不依賴于機械部分)，同時可以比原來的定速運行電機更加節(jié)能

3、，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的靜態(tài)數學模型，因此，動態(tài)性能指標不高。對于對動態(tài)性能要求較高的應用，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的定子電流分解為產生磁場的電流分量(勵磁電流)和與其相垂直的產生轉矩的電流分量(轉矩電流)，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 Control）。 矢量控制方式使異步電動

4、機的高性能控制成為可能。矢量控制變頻器不僅在調速范圍上可以與直流電動機相匹敵，而且可以直接控制異步電動機轉矩的變化，所以已經在許多需精密或快速控制的領域中得到應用。II變頻器各端子作用（個人設置）端子名稱作用op1點動op2正轉op3反轉op4加速op5減速op6啟動op7停機op8軟件復位III變頻器設置：功能碼設置值作用F1401端子方向啟動運行有效F2801啟動端子控制F2021停機端子控制F2042端子調速F2062正反轉端子給定3)歐姆龍plc：I概述plc具有可靠性高，抗干擾能力強配套齊全，功能完善，適用性強易學易用，系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造體積小，重量輕，能耗

5、低等優(yōu)點，在各個方面都有廣泛的應用。plc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IO電路多種形式的濾波、CPU電源自動調整與保護、CPU與IO電路之間采用光電隔離、輸出聯(lián)鎖、采用模塊式結構并增加故障顯示電路等措施；在軟件方面，設置自診斷與信息保護與恢復程序。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。 輸入輸出端子圖II高速計數器 高速計數器由于采用中斷方式計數,因此其計數頻率遠高于內部信號計數器.高速計數器計數的脈沖信號頻率一般在幾千Hz以上,達最

6、高頻率時可從計數器的輸入端子Xn(n=0、2、3)輸入10kHz的外部事件脈沖信號.但由于內部信號計數器是執(zhí)行掃描操作時對內部元件X、Y、M、S、T等的信號進行計數,因此,其接通(ON)時間和斷開(OFF)時間應比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PLC掃描周期為10ms,內部元件ON和OFF的時間為5個PLC掃描周期,則內部信號計數器的計數頻率為:f=1/T=1/10ms5=20(Hz)f為內部信號計數器計數頻率,T為內部信號計數器計數的周期.由此可見,內部信號計數器是一種低速計數器,而外部事件信號計數器是一種高速計數器。 高速計數器梯形圖 高速計數器的點數遠比內部

7、信號計數器少.如FX2系列PLC內部信號計數器有16bit的通用二進制增計數器C0C99、停電保持用二進制增計數器C100C199,還有32bit通用的計數器C200C219、保持計數器C220C234.它們共計235點.而高速計數器只有C235C255,共僅21點.后者僅為前者的1/10左右.雖然高速計數器點數少,但是它們的功能分布和使用條件卻比內部信號計數器復雜得多.高速計數器的選擇并不是任意的,它取決于所需計數器的類型及高速輸入的端子.高速計數器的類型為4種:即1相無啟動/復位端子的計數器C235C240;1相帶啟動/復位端子的計數器C241C245;2相雙向計數器C246C250和2相

8、AB相計數器C251C255.同時,高速計數器各輸入端子的響應速度不同,X0、X2和X3端子的響應最高頻率為10kHz,X1、X4和X5端子的響應最高頻率為7kHz.2.實驗原理 1）調速原理調速即速度調節(jié)，是指在電力拖動系統(tǒng)中人為的改變電動機的轉速，以滿足工業(yè)機械的不同轉速要求。調速是通過改變電動機的參數或電源電壓等方法來改變電動機的機械特性，從而改變它與負載機械特性的交點，改變電動機的穩(wěn)定轉速。 由電機學可知，三相異步電機的轉速為： 式中 n0同步轉速 f 電源頻率，單位為Hz p 電動機極對數s 電動機轉差率2）控制系統(tǒng)：利用plc控制變頻的端子與COM端子聯(lián)通或斷開，以達到控制變頻器的

9、作用，使變頻器在一定的時間段內輸出一定頻率的電壓波形，從而達到電機調速的目的。3)實驗要求電機速度運行圖12345671、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5s。四、實驗內容與結果 1)實驗內容： I按照實驗接線圖把plc、變頻器、編碼器一次連接好，并把異步電動機結成三相星形接法，并用變頻器供電。II把plc與電腦連接好，打開cx-programmer編寫程序，設置好內存地址，并下載到plcIII依次按下正轉，反轉，停車按鈕，通過變頻器上的速度監(jiān)視觀察電動機的運行狀態(tài)。 2）實驗結果： I按下正傳按鈕，電機啟動

10、開始正轉并加速，加速到25轉/s時，保持速度5s，然后繼續(xù)加速到45轉/s后保持，5s后開始減速，減速到25轉/s后保持速度5s，然后再次減速直到減為0轉/s后為止；運行過程中任意時刻按下停車按鈕，電機停止加速或減速。 II按下正傳按鈕，電機啟動開始正轉并加速，加速到25轉/s時，保持速度5s，然后繼續(xù)加速到45轉/s后保持，5s后開始減速，減速到25轉/s后保持速度5s，然后再次減速直到減為0轉/s后為止；運行過程中任意時刻按下停車按鈕，電機停止加速或減速。五、實驗總結1）實驗中遇到的問題實驗要求在25轉/s和45轉/s時要保持速度5s，但是實驗中出現(xiàn)過這樣的問題，是不是的會出現(xiàn)電機直接加速

11、到45轉/s，在加速或減速到25轉/s后不能保持速度，調整了25轉/s所對應的內存區(qū)間的上下限后，問題得到解決。 變頻器的反轉端子不起作用直接點動也不行；斷開plc的COM與變頻器的COM的連接，再次直接用導線點動，依然不起作用，重新按照實驗原理設置變頻器個端子的作用后，導線點動可以作用，發(fā)現(xiàn)問題出在個端子的定義上，定義的值有重復，導致端子不能夠正常起作用。2）實驗心得本次實驗是對大學四年所學知識的一個總的運用，它將四年所學的電機，plc電氣控制等融合在一個實驗中知識主要考察學生對所學知識的運用能力、自學能力和翻閱資料的能力。通過這次實驗也使我們真正體會到了知識是學無止境的，以前一直想大學中所學的知識應該就可以了，可是通過這次設計，使我清楚的認識到我們在書本上學到的知識僅僅是基礎而已，要想真的要做出一點成績就要自己自學很多的知識，這就意味著我們雖然馬上就要畢業(yè)，但并不代表學習的終止，相反在以后的工作中學習的任務更加繁重。所以大學中主要培養(yǎng)我們的自學能力，接受新知識的能力，這才是