控制裝置與儀表實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：控制裝置與儀表院系：控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院班級： 姓名： 學(xué)號： 同組人： 指導(dǎo)教師： 日期：2014年6月29日在這學(xué)期的課程中，我們做了4個(gè)實(shí)驗(yàn)，4個(gè)實(shí)驗(yàn)用的是同一個(gè)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，此系統(tǒng)是一個(gè)典型的單回路控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)控制原理圖如下：圖1 系統(tǒng)控制原理圖其中，此系統(tǒng)采用宇電AI-519智能調(diào)節(jié)器作為控制器，ABB的ACS150變頻器作為執(zhí)行器，三相異步電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)的被控對象。在控制器的輸出端子再連接一個(gè)無紙記錄儀實(shí)時(shí)監(jiān)控控制器的輸出?？刂葡到y(tǒng)信號流向如下：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，測速裝置測得電機(jī)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的420mA反饋電流信號傳輸?shù)娇刂破鳎刂破鞯脑O(shè)定值減去反饋信號得到偏差量

2、，經(jīng)過內(nèi)部AI PID（智能PID）的運(yùn)算得到控制量，以420mA形式輸出至變頻器。變頻器轉(zhuǎn)換接收的電流信號，輸出相應(yīng)頻率的三相電壓至三相異步電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成一個(gè)控制周期。裝置連接示意圖如下：圖2 裝置連接示意圖實(shí)驗(yàn)一 變頻器基本操作1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.認(rèn)識變頻器操作面板及各功能鍵的功能、操作方法；2.認(rèn)識調(diào)速系統(tǒng)信號流向。2、 實(shí)驗(yàn)器材ABB三相交流電動(dòng)機(jī)一臺，ABB_ACS150變頻器一臺，控制器，萬用表，電工工具，導(dǎo)線若干。3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 手動(dòng)變頻調(diào)速系統(tǒng)接線1 利用萬用表檢查硬接線是否完好，有無短路斷路情況；2 變頻器電源輸入端接線，電源線火線（L）接變頻器接線端子L，

3、電源線零線（N）接變頻器接線端子N；3 變頻器接線端子U2、V2、W2分別接三相電動(dòng)機(jī)的U、V、W端；4 檢查所有接線是否正確。2. 變頻器基本調(diào)速功能設(shè)置1 檢查變頻器操作面板輸入旋鈕是否最小，確認(rèn)后接通電源；2 確認(rèn)變頻器處于本地工作模式（左上角顯示LOC），如果不是，則按LOC/REM按鈕切換到LOC模式；3 確認(rèn)變頻器顯示器右下角FWD（正轉(zhuǎn)）/REV（反轉(zhuǎn)）處于閃爍狀態(tài)，并按鍵，確定可以相互切換；4 設(shè)置頻率給定值，按鍵，按上下鍵選擇，按鍵,出現(xiàn)，按上下鍵選擇11，按鍵，按上下鍵選擇1109，按鍵，確認(rèn)此值為0，此時(shí)頻率給定值由旋鈕調(diào)節(jié)；5 按住鍵，直到顯示；6 變頻器最大輸出頻率設(shè)

4、置：設(shè)置最大輸出頻率，同選擇，按住鍵，進(jìn)入最大輸出頻率設(shè)置，按上下鍵設(shè)置（電機(jī)實(shí)際最大輸出頻率為100HZ），按住鍵，直到顯示，確定變頻器操作面板輸入旋鈕是否最小，確認(rèn)后按START啟動(dòng)變頻器，增大旋鈕并觀察顯示器輸出頻率變化；7 REF模式設(shè)置變頻器給定值：當(dāng)變頻器處于STOP狀態(tài)下，按鍵，按上下鍵選擇REF模式，按鍵，進(jìn)入REF模式，啟動(dòng)變頻器，按上下鍵設(shè)定輸出頻率。3. 設(shè)置加/減速時(shí)間1 檢查變頻器操作面板輸入旋鈕是否最小，確認(rèn)后接通電源；2 確認(rèn)變頻器處于本地工作模式（左上角顯示LOC），如果不是，則按LOC/REM按鈕切換到LOC模式；3 確認(rèn)變頻器顯示器右下角FWD（正轉(zhuǎn)）/RE

5、V（反轉(zhuǎn)）處于閃爍狀態(tài)，并按鍵，確定可以相互切換；4 設(shè)置加速時(shí)間：按鍵，按上下鍵選擇，按鍵,出現(xiàn)，按上下鍵選擇22，按鍵，按上下鍵選擇2202，按住鍵，按上下鍵設(shè)置加速時(shí)間；5 設(shè)置減速時(shí)間：按鍵，按上下鍵選擇，按鍵,出現(xiàn)，按上下鍵選擇22，按鍵，按上下鍵選擇2203，按住鍵，按上下鍵設(shè)置加速時(shí)間；確認(rèn)定變頻器操作面板輸入旋鈕是否最小，確認(rèn)后按START啟動(dòng)變頻器，測量電機(jī)正轉(zhuǎn)加速時(shí)間與減速時(shí)間，反轉(zhuǎn)加速時(shí)間與減速時(shí)間。實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果：在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書里的步驟設(shè)定好變頻器的模式，在設(shè)定加速時(shí)間和減速時(shí)間是發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書里有一個(gè)錯(cuò)誤，就是在第和第步中的第4次按鍵應(yīng)該是按住鍵而不是

6、鍵。在成功設(shè)定了數(shù)據(jù)后，開始啟動(dòng)電機(jī)。后來發(fā)現(xiàn)記錄儀出問題了沒有記錄下加速時(shí)間，所以我就設(shè)定了一個(gè)比較大的值，然后用手機(jī)的定時(shí)功能大概估算加速時(shí)間，然后再測量減速時(shí)間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加速時(shí)間和減速時(shí)間跟設(shè)定的值幾乎相等，排除了誤差之后可以認(rèn)為是實(shí)驗(yàn)成功了。實(shí)驗(yàn)二 變頻器應(yīng)用宏設(shè)置1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼J(rèn)識變頻器應(yīng)用宏功能、設(shè)置方法。2、 實(shí)驗(yàn)器材ABB三相交流電動(dòng)機(jī)一臺，ABB_ACS150變頻器一臺，PID控制器，萬用表，電工工具，導(dǎo)線若干。3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 了解5種應(yīng)用宏應(yīng)用宏是可編程的參數(shù)集。2. ABB標(biāo)準(zhǔn)宏該宏是默認(rèn)宏。該宏提供了一種通用的I/O配置，它有3種恒速。圖8 默認(rèn)I/O連接1 功率線

7、路連接，并確認(rèn)正確；2 按鍵，按上下鍵選擇，按鍵,出現(xiàn)，按上下鍵選擇99，按鍵，按上下鍵選擇9902，按鍵，確認(rèn)此值為1；3 按照接線圖接線；4 按鍵，按上下鍵選擇，按鍵,出現(xiàn)，按上下鍵選擇12，按鍵，按上下鍵選擇1202，按鍵，進(jìn)入恒速1頻率設(shè)置，按上下鍵設(shè)置；按鍵，按上下鍵選擇，按鍵,出現(xiàn)，按上下鍵選擇12，按鍵，按上下鍵選擇1203，按鍵，進(jìn)入恒速2頻率設(shè)置，按上下鍵設(shè)置；按鍵，按上下鍵選擇，按鍵,出現(xiàn)，按上下鍵選擇12，按鍵，按上下鍵選擇1204，按鍵，進(jìn)入恒速3頻率設(shè)置，按上下鍵設(shè)置；Di3Di4操作參數(shù)00通過電位器設(shè)置轉(zhuǎn)速10恒速1（1202）01恒速2（1203）11恒速3（1

8、204）圖9 參數(shù)組5 確認(rèn)定變頻器操作面板輸入旋鈕是否最小，變頻器處于遠(yuǎn)程工作模式（左上角顯示REM），如果不是，則按LOC/REM按鈕切換到REM模式,確認(rèn)后按START啟動(dòng)變頻器；6 啟動(dòng)Di1，設(shè)置Di3、Di4為0、1，觀看顯示屏是否為恒速1設(shè)置頻率；設(shè)置Di3、Di4為1、0，觀看顯示屏是否為恒速2設(shè)置頻率；設(shè)置Di3、Di4為1、1，觀看顯示屏是否為恒速3設(shè)置頻率。實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果：第二個(gè)實(shí)驗(yàn)要先設(shè)定ABB的標(biāo)準(zhǔn)宏，也是按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的步驟去設(shè)定。我把恒速1設(shè)定成了10Hz，恒速2設(shè)定成了50Hz，恒速3設(shè)定成了20Hz。啟動(dòng)Di1，設(shè)置Di3、Di4為0、1，啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，顯示屏

9、為恒速1設(shè)置的頻率10Hz；設(shè)置Di3、Di4為1、0，啟動(dòng)電機(jī)，顯示屏為恒速2設(shè)置的頻率50Hz；設(shè)置Di3、Di4為1、1，啟動(dòng)電機(jī)，顯示屏為恒速3設(shè)置的頻率20Hz，實(shí)驗(yàn)二完成。實(shí)驗(yàn)三 手動(dòng)調(diào)速1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆湛刂破魇謩?dòng)輸出模式,理解手動(dòng)調(diào)速信號流向。2、 實(shí)驗(yàn)器材ABB三相交流電動(dòng)機(jī)一臺，ABB_ACS150變頻器一臺，PID控制器，萬用表，電工工具，導(dǎo)線若干。3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟圖10 手動(dòng)調(diào)速接線圖1. 將單相控制器電源線接控制器1、2號端子，把控制器11號端子與變頻器模擬輸入地端子相連，控制器13號端子與變頻器AI端子相連；2. 檢查所有接線是否正確；3. 系統(tǒng)上電，將變頻器設(shè)

10、置為ABB標(biāo)準(zhǔn)宏模式（如實(shí)驗(yàn)四）；4. 設(shè)置最高頻率（如實(shí)驗(yàn)一），在外部控制器手動(dòng)輸入下最高頻率由變頻器參數(shù)1105決定，最高頻率設(shè)為50HZ；5. 設(shè)置最低頻率（如實(shí)驗(yàn)一），在外部控制器手動(dòng)輸入下最低頻率由變頻器參數(shù)1104決定，最低頻率設(shè)為0HZ；6. 設(shè)置控制器手動(dòng)輸出調(diào)速控制器輸出設(shè)為0-20mA7. 設(shè)置記錄儀接通記錄儀（如圖10），按4.2.3，將記錄儀的第1通道的輸入信號設(shè)為0-5V，量程上限設(shè)為50，量程下限設(shè)為0，單位設(shè)為Hz。設(shè)置記錄儀記錄間隔設(shè)為1s。8. 操作流程1 按控制面板A/M切換按鈕，將控制器切換到手動(dòng)模式，此時(shí)MAN指示燈亮；2 確定控制器輸出最小，啟動(dòng)遠(yuǎn)程控

11、制面板Di1按鈕，啟動(dòng)變頻器，觀察變頻器顯示面板是否為最小頻率；3 通過調(diào)節(jié)控制器控制面板上下按鈕設(shè)定輸出頻率，觀察變頻器與記錄儀顯示面板頻率變化是否一致。實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果：第三個(gè)實(shí)驗(yàn)室掌握控制器的手動(dòng)輸出，重新按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書連接線路后，系統(tǒng)上電，將變頻器設(shè)置為ABB標(biāo)準(zhǔn)宏模式，并且按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書設(shè)定好參數(shù)。一切完成之后，將控制器調(diào)成手動(dòng)模式，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)定值的大小，觀察變頻器的頻率與控制器的設(shè)定值，發(fā)現(xiàn)兩者一樣，實(shí)驗(yàn)三完成。手動(dòng)設(shè)定值與記錄儀變頻器一致：實(shí)驗(yàn)四 閉環(huán)調(diào)速1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私忾]環(huán)調(diào)速信號流向2、 實(shí)驗(yàn)器材ABB三相交流電動(dòng)機(jī)一臺，ABB_ACS150變頻器一臺，PID控制器，記錄儀

12、，萬用表，電工工具，導(dǎo)線若干。3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟圖11 閉環(huán)調(diào)速接線示意圖1 將單相控制器電源線接控制器1、2號端子，把控制器11號端子與變頻器模擬輸入地相連，控制器13號端子與變頻器AI相連；2 檢查所有接線是否正確；3 系統(tǒng)上電，將變頻器設(shè)置為ABB標(biāo)準(zhǔn)宏模式（如實(shí)驗(yàn)四）；4 設(shè)置最高頻率（如實(shí)驗(yàn)一），在外部控制器手動(dòng)輸入下最高頻率由變頻器參數(shù)1105決定，最高頻率設(shè)為50HZ；5 設(shè)置最低頻率（如實(shí)驗(yàn)一），在外部控制器手動(dòng)輸入下最低頻率由變頻器參數(shù)1104決定，最低頻率設(shè)為0HZ；6 設(shè)置控制器 按照2.2.3節(jié)的操作方式，設(shè)置控制器的如下參數(shù)：1 控制器輸出設(shè)為0-20mA；2 控制

13、器輸入設(shè)為0-5V；3 設(shè)置控制模式為npid；4 設(shè)置參數(shù)P、I、D參數(shù)（待定）；5 設(shè)置控制周期（待定）；7 設(shè)置記錄儀接通記錄儀（如圖10），按4.2.3，將記錄儀的第1通道的輸入信號設(shè)為0-5V，量程上限設(shè)為50，量程下限設(shè)為0，單位設(shè)為Hz。設(shè)置記錄儀記錄間隔設(shè)為1s。8 操作流程此處是利用控制器的輸出信號來模擬被控量電信號的反饋值，如圖12接線，圖12 閉環(huán)調(diào)速接線圖1 系統(tǒng)上電，按控制面板A/M切換按鈕，將控制器切換到手動(dòng)模式，此時(shí)MAN指示燈亮；2 確定控制器輸出最小，啟動(dòng)變頻器遠(yuǎn)程控制面板DI1按鈕，啟動(dòng)變頻器，觀察變頻器顯示面板是否為最小頻率；3 通過調(diào)節(jié)控制器控制面板上下按鈕設(shè)定輸出頻率，調(diào)節(jié)控制器的輸出到50%，觀察變頻器與記錄儀顯示面板頻率變化是否一致；4 按控制器控制面板的A/M切換按鈕，將控制器切換到自動(dòng)模式，在記錄以上觀察控制信號的輸出曲線。實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果：第四個(gè)實(shí)驗(yàn)了解閉環(huán)調(diào)速信號流向。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：將變頻器設(shè)置為ABB標(biāo)準(zhǔn)宏模式；設(shè)置最高頻率（如實(shí)驗(yàn)一），在外部控制器手動(dòng)輸入下最高頻率由變頻器參數(shù)1105決定，設(shè)置為50HZ；設(shè)置最低頻率，在外部控制器手動(dòng)輸入下最低頻率由變頻器參數(shù)1104決定，最低頻率設(shè)置為0HZ；控制器輸出設(shè)為