試驗(yàn)指導(dǎo)書西門子匯總

1、運(yùn)動控制系統(tǒng)綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 西門子交、直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)蘭州理工大學(xué)電信學(xué)院運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動控制系統(tǒng)綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)1、實(shí)驗(yàn)工作電壓高：遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人身所允許的安全電壓。易造成觸電事故2、實(shí)驗(yàn)對象電流大、功率大，對設(shè)備、電器、電路等功率容量要求高；弱電 電子電路及控制軟件的情況復(fù)雜，當(dāng)發(fā)生實(shí)驗(yàn)失誤或?qū)嶒?yàn)中因弱電硬、軟件 意外失控引起工作異常時，極有可能導(dǎo)致設(shè)備、電路、器件等過度功率損耗、 劇烈溫升、燃燒甚至爆炸等事故。3、被控制對象均為大功率交、直流電動機(jī)。電動機(jī)轉(zhuǎn)速高、力矩大，控制涉 及各類復(fù)雜的線路、硬件、軟件，系統(tǒng)狀態(tài)與參數(shù)情況多變，在系統(tǒng)閉環(huán)時 情況尤其復(fù)雜。4、強(qiáng)電、弱電、硬件、

2、軟件、測量、調(diào)試等混合交織，易發(fā)生強(qiáng)電、弱電、 硬件、軟件互為交織的復(fù)雜故障。測量調(diào)試過程中，設(shè)備、線路、儀器意外 損壞以及觸電傷亡事故的風(fēng)險較大。運(yùn)動控制系統(tǒng)綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)安全規(guī)范為了確保人身安全與設(shè)備安全，順利完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)者必須嚴(yán)格遵守如 下安全規(guī)范：1嚴(yán)格遵守紀(jì)律，提高安全意識，必須時刻意識到：強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)存在導(dǎo)致人身 傷害和死亡的高度危險性。（1）實(shí)驗(yàn)時，必須始終站在絕緣膠墊上操作。（2）嚴(yán)禁帶電接線、帶電拆線、帶電改線。接線、拆線、改線都必須在確保 切斷全部設(shè)備電源的情況下進(jìn)行。否則將直接導(dǎo)致觸電傷亡事故。（3）嚴(yán)禁用濕手操作各種電器開關(guān)、觸摸設(shè)備。2實(shí)驗(yàn)過程中：（1）人體任何部位不

3、得接觸帶電線路，不得接觸線路中的任何金屬導(dǎo)體。（2）在線路連接、測試等操作時必須始終堅持單手操作，嚴(yán)禁雙手操作。（3）絕對不允許雙手同時接觸任何位置的線路插頭、插座和端子，或?qū)⑷梭w 作為負(fù)載使用。3每階段接線完畢通電前：必須認(rèn)真檢查所接線路，接線必須完全正確！做 強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)時，必須有兩人以上方可進(jìn)行。設(shè)備通電運(yùn)行時必須設(shè)防護(hù)欄或防 護(hù)線，以免他人誤入觸電。線路接好后同組人員必須嚴(yán)格檢查，確保接線無 誤后方可通電，通電時做到： “一看，二問，三合閘”。嚴(yán)禁未經(jīng)檢查盲目通電！ 決不允許隨意操作、調(diào)節(jié)、動用與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的設(shè)備部件、儀器儀表及各類調(diào) 節(jié)元件與裝置等。實(shí)驗(yàn)中如發(fā)生報警、異常情況和電路故障，應(yīng)

4、立即切斷電源，仔細(xì)檢查 線路以及各類硬、軟件調(diào)節(jié)參數(shù)，查清問題和妥善處理故障，確定無誤后才 能繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4做實(shí)驗(yàn)時不能披長發(fā)，衣服上不能有裙帶。接線、測試等必須嚴(yán)格注意導(dǎo) 線、身體衣褲以及發(fā)辮等，避免發(fā)生導(dǎo)線、身體衣褲以及發(fā)辮等被卷入旋轉(zhuǎn) 體而造成嚴(yán)重的人身傷殘事故。5總電源或?qū)嶒?yàn)臺控制屏上的電源接通應(yīng)由指導(dǎo)老師來控制，其他人只能由 指導(dǎo)老師允許后方可操作，不得自行合閘。6實(shí)驗(yàn)過程中，精神必須高度專注，嚴(yán)格按照擬定的步驟操作。同組同學(xué)分 工明確、相互監(jiān)護(hù)。整個實(shí)驗(yàn)過程必須做到態(tài)度嚴(yán)肅，條理清晰，秩序井然。7實(shí)驗(yàn)過程中，須警惕關(guān)注設(shè)備儀表的狀況，若遭遇設(shè)備、儀器儀表故障或損壞，必須立刻停止實(shí)

5、驗(yàn)，切斷總電源并報告指導(dǎo)老師處理。嚴(yán)禁帶故障操 作或自行隨意處置。8保持嚴(yán)肅認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，維持實(shí)驗(yàn)室的安靜秩序和整潔環(huán)境，不準(zhǔn)玩游 戲、吸煙、嬉鬧等，否則取消實(shí)驗(yàn)成績。實(shí)驗(yàn)一 西門子交直流傳動系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及其基本原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解直流傳動系統(tǒng)和交流傳動系統(tǒng)的基本配置，了解實(shí)驗(yàn)用上位機(jī)的基本操作方法 以及相應(yīng)的通信原理。2、加深對西門子全數(shù)字直流調(diào)速裝置 SIMOREG DC Master 6RA70 、西門子全數(shù)字矢量 控制變頻器 SIMOVERT Master Drivers VC 6SE70 和西門子 SIMATIC S7-200 可編程 邏輯控制器的認(rèn)識。、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱備注1

6、運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)交流柜2運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)直流柜3直 流 機(jī) 組直流電動機(jī)：Z4-112/2-1，3KW,440V,他勵 180V,1500r/min直流電動機(jī)， 直流發(fā)電機(jī)和 光電編碼器三 者同軸連接直流發(fā)電機(jī)：Z2-41,2.4KW,230V,他勵,110V,1450r/min光電編碼器：LF-100BM-C05D DC:5V連接基座4交 流 機(jī) 組交流電動機(jī)：Y100L-4,3KW,3QC380V,50HZ,1430r/min交流電動機(jī)， 直流發(fā)電機(jī)和 光電編碼器三 者同軸連接直流發(fā)電機(jī)：Z2-41,2.4KW,230V,他勵,110V,1450r/min光電編碼器：LF-100BM-C05D D

7、C:5V連接基座5PC機(jī)安裝運(yùn)動控制軟件平臺6SIMATIC S7-200三、實(shí)驗(yàn)線路1、采用 PC控制/PLC 控制變頻器交流傳動控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成2、采用 PC控制/PLC 控制調(diào)速器的 直流傳動控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備確定系統(tǒng)配置。2、熟悉直流傳動控制柜中的核心設(shè)備1）西門子全數(shù)字直流調(diào)速裝置 SIMOREG DC Master 6RA7013-6DV62-0 功率： 6.3KW輸入電壓： 3AC 380V 50Hz額定直流電壓： 420V額定直流電流： 15A四象限運(yùn)行2）西門子 SIMATIC S7-200 可編程控制器3、熟悉交流傳動控制柜中的核心設(shè)備1）西門子全

8、數(shù)字矢量控制變頻器 SIMOREG Master Drivers VC 6SE70 功率： 4KW 輸入電壓： 3AC 380V 50Hz5額定輸出電壓： 3AC 0-380V額定輸出電流： 10.2A2）西門子 SIMATIC S7-200 可編程控制器4、了解 4 種不同的控制方式五、實(shí)驗(yàn)報告1、簡述西門子全數(shù)字直流調(diào)速裝置 SIMOREG DC Master 6RA70、西門子全數(shù)字矢量 控制變頻器 SIMOVERT Master Drivers VC 6SE70 的基本工作原理并畫出其原理圖。2、簡述西門子 SIMATIC S7-200 通信模塊 EM277 的作用。3、列出直流以及交

9、流傳動控制系統(tǒng)中電機(jī)銘牌參數(shù)，以及主要元器件的型號。實(shí)驗(yàn)二 Drive Monitor 軟件的使用、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 了解 Drive Monitor 軟件的基本功能2. 了解數(shù)字測速的原理及測速方法。、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱備注1交流傳動實(shí)驗(yàn)柜2直流傳動實(shí)驗(yàn)柜3直 流 機(jī) 組直流電動機(jī)：Z4-112/2-1，3KW,440V,他勵 180V,1500r/min直流電動機(jī)， 直流發(fā)電機(jī)和 光電編碼器三 者同軸連接直流發(fā)電機(jī)：Z2-41,2.4KW,230V,他勵,110V,1450r/min光電編碼器：LF-100BM-C05D DC:5V連接基座4交 流 機(jī) 組交流電動機(jī)：Y100L-4,3KW,3

10、QC380V,50HZ,1430r/min交流電動機(jī)， 直流發(fā)電機(jī)和 光電編碼器三 者同軸連接直流發(fā)電機(jī)：Z2-41,2.4KW,230V,他勵,110V,1450r/min光電編碼器：LF-100BM-C05D DC:5V連接基座5PC機(jī)安裝運(yùn)動控制軟件平臺6存儲示波器選用三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1學(xué)習(xí) Drive Monitor 軟件，并熟悉其操作流程2學(xué)習(xí)各種數(shù)字測速方法，并進(jìn)行比較分析。3了解本實(shí)驗(yàn)所用的光電編碼器。四、實(shí)驗(yàn)方法1. 熟悉運(yùn)動控制軟件開發(fā)平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和基本單元。2. 連接實(shí)驗(yàn)線路，檢查無誤后給控制電路通電（通電時先加控制電路電源，后加高壓 電源；斷電時也應(yīng)先斷高壓電源，后斷控制

11、電路電源） ， 運(yùn)行“ Drive monitor”上位機(jī)軟 件，檢查通訊是否成功（在軟件狀態(tài)欄中顯示） ；如不成功請檢查串口線和端口設(shè)置。3. Drive monitor 新建項目1）雙擊 Drive monitor 快捷圖標(biāo)打開畫面2）通過 file / new / base on factory setting or empty parameter set新 建一個項目 .3）根據(jù)彈出的畫面進(jìn)行設(shè)置，如圖所示：a. 根據(jù)實(shí)際裝置的類型選擇 UNIT TYPE 交流調(diào)速實(shí)驗(yàn)選擇 MASTERDRVIES VC（CUVC） 直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)選擇 SIMOREG DC MASTERb. UNIT

12、VERSION 應(yīng)與裝置的實(shí)際版本一致 , 可以讀參數(shù) R069 得到（本實(shí) 驗(yàn)設(shè)置為 03.3）c. BUS ADDRESS 應(yīng)與裝置一致 （本實(shí)驗(yàn)設(shè)置為 0）d. PZD 數(shù)量（本實(shí)驗(yàn)設(shè)置為 2）e. 選擇 OK 后，保存。4）選擇 Basic functions/Direct to parameter list圖標(biāo)。5）在線鏈接可以選擇兩種在線方式： RAM/EEPROM ，如圖中 1 所示：6）在線連接后， Device status 顯示 OK ， Connection with device OK。如下圖中 3所示，通信連接正常a. 在圖中 2 所示位置中輸入速度百分比給定值。b.

13、 選擇圖中 1 所示的紅綠色按鈕，分別對應(yīng)分閘（ OFF）與合閘（ ON）狀態(tài)，控制系統(tǒng)運(yùn)行或停止運(yùn)行7）選擇工具欄中的 Trace 按鈕，選擇 setting，在彈出的對話框中選擇所要觀察 的參數(shù)，如圖中 1 位置。DRIVEMONITOR 的 TRACE 功能可以記錄裝置運(yùn)行中的實(shí)際值 , 并形成記錄曲 線保存.點(diǎn) DIAGNOSTICS / TRACE FUNCTION .點(diǎn)擊 DIAGLOSTICS（ 診斷 ）的 TRACE 功能a.點(diǎn) SETTING, 彈出設(shè)置對話框b.選 TRACE1c. 勾選記錄項d. 選擇連接量 K 參數(shù)e. 在 Recording 中輸入記錄數(shù)據(jù)的時間 （一

14、般為 10）。f. 觸發(fā)前需記錄的內(nèi)容 （ 如不需要記錄觸發(fā)前內(nèi)容可設(shè)為 0 ）g. 觸發(fā)條件 , 當(dāng)這個值大于 /小于 /等于設(shè)定值時 ,開始記錄當(dāng)前值 . 也可以設(shè)置二進(jìn) 制條件 .h. 設(shè)置完成后 , 點(diǎn) START 按鈕后就直接開始記錄 , 如點(diǎn) GO 按鈕后 , 當(dāng)條件滿足 后開始記錄 .10例如 記錄實(shí)際輸出電流。 ( 即有啟動命令時 ) 點(diǎn) GO 鍵 , 等待觸發(fā)條件 .裝置啟動 , 開始記錄五、實(shí)驗(yàn)報告1) 簡述 Drive monitor 軟件及操作流程；2) 介紹常用的測速方法并進(jìn)行比較分析。3) 結(jié)合傳感器及檢測技術(shù)，簡述本實(shí)驗(yàn)所用測速方法的原理。4) 實(shí)驗(yàn)總結(jié)。11實(shí)驗(yàn)

15、三 基于西門子全數(shù)字直流調(diào)速器 6RA70 的直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、深入了解全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。2、掌握轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流傳動系統(tǒng)的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法。3、了解直流電動機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)中各個參數(shù)的作用。、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱備注1直流傳動控制柜2直 流 機(jī) 組直流電動機(jī)：Z4-112/2-1，3KW,440V,他勵 180V,1500r/min直流電動機(jī)，直流發(fā) 電機(jī)和光電編碼器三 者同軸連接直流發(fā)電機(jī)：Z2-41,2.4KW,230V,他勵,110V,1450r/min光電編碼器：LF-100BM-C05D DC:5V連接基座3PC機(jī)安裝運(yùn)動控制軟件平臺4存儲示波器選用三

16、、實(shí)驗(yàn)原理圖 3-1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)12為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn) 速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套(或稱串級)聯(lián)接如 圖 3-1 所示。圖中，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出 去控制電力電子變換器 UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊， 稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 觀測不同的轉(zhuǎn)速給定條件下調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。2. 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能分析。五、實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法同實(shí)驗(yàn)一的操作步驟，下面只說明參數(shù)設(shè)置中需注意的地

17、方。1、Drive monitor 新建項目新建項目中：(1) UNIT TYPE 選擇 SIMOREG DC MASTER ；(2) VERSION 設(shè)置為 03.0；(3) BUS ADDRESS 設(shè)置為 0；(4) PZD 數(shù)量設(shè)為 22、在線連接后，若 Device status顯示 NO，通信未連接。變頻器顯示故障診斷為 F056、F006 或 O7.2 等問題。則按如下參數(shù)值表修改參數(shù)列表中的對應(yīng)參數(shù)的數(shù)值并按順序修改 ( 避免 引發(fā)更嚴(yán)重的故障或危險，請勿隨意修改其他參數(shù) )：P51輸入 40P083輸入 3P100輸入 8.7P102輸入 1.51P082輸入 2P078.00

18、1輸入 380P078.002輸入 220P351輸入-20P664選擇 B1P433選擇 K2002P671選擇 B113P672選擇 B1P110輸入 6.472P111輸入 119.92P112輸入 74.1P155輸入 0.33P225輸入 6.37P226輸入 0.106P228輸入 106P654選擇 B2100P51輸入 0六、實(shí)驗(yàn)報告1. 分析轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速的控制原理。2. 分析速度調(diào)節(jié)器各參數(shù)調(diào)節(jié)時對系統(tǒng)的影響。3. 通過 Trace 功能記錄速度控制模式下的啟動、制動以及正反轉(zhuǎn)波形，并分析電流、 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。14實(shí)驗(yàn)四 基于西門子矢量控制變頻器 6SE70

19、的交流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深對現(xiàn)代高性能交流調(diào)速系統(tǒng)的認(rèn)識。2、了解異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場位置檢測電流模型法。3、了解異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向控制原理中實(shí)現(xiàn)矢量變換的方法及意義。、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱備注1運(yùn)動控制實(shí)驗(yàn)交流柜2交 流 機(jī) 組交流電動機(jī)：Y100L-4,3KW,3QC380V,50HZ,1430r/min交流電動機(jī)， 直流發(fā)電機(jī)和 光電編碼器三 者同軸連接直流發(fā)電機(jī)：Z2-41,2.4KW,230V,他勵,110V,1450r/min光電編碼器：LF-100BM-C05D DC:5V連接基座3PC機(jī)安裝運(yùn)動控制軟件平臺4存儲示波器選用三、實(shí)驗(yàn)原理 異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)的原理如下圖所示。圖中的給定和反饋信號經(jīng)過類似于直流 調(diào)速系統(tǒng)所用的控制器， 產(chǎn)生勵磁電流的給定信號 im* 1和電樞電流的給定信號 it*1 ，經(jīng)過反旋 轉(zhuǎn)變換 VR-1得到i*和i* ，在經(jīng)過 2/3變換得到 i*A 、 iB*和iC* 。把這三個電流控制信號和由控 制器得到的頻率信號 1加到電流控制的變頻器上， 即可輸出異步電動機(jī)調(diào)速所需的三相變 頻電流。15圖 4-1 矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框