plc電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)報告

1、基于Plc控制電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)報告電控學(xué)院電氣0904班李文濤0906060427、實(shí)驗(yàn)名稱：基于PLC實(shí)現(xiàn)的三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速控制二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過綜合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對所學(xué)過的可編程控制器在電動機(jī)變頻調(diào)速控制中的應(yīng)用有一個系統(tǒng)的認(rèn)識，并運(yùn)用自己學(xué)過的知識，自己設(shè)計變頻調(diào)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(dá)到電動機(jī)調(diào)速的精確控制，自己設(shè)計，自己編程，最后進(jìn)行硬件、軟件聯(lián)機(jī)的綜合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計思想。三、實(shí)驗(yàn)器材： 220V PLC實(shí)驗(yàn)臺一套、380V變頻器實(shí)驗(yàn)臺一套、萬用表一個、導(dǎo)線若干三、實(shí)驗(yàn)各部分原理：1實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)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(jī)同軸，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)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(shù)就能反映當(dāng)前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。2）變頻器：I原理概述變頻調(diào)速能夠應(yīng)用在大部分的電機(jī)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(jī)械傳動的上升、下降和變速運(yùn)行。變頻應(yīng)用可以大大地提高工藝的高效性(變速不依賴于機(jī)械部分)，同時可以比原來的定速運(yùn)行電機(jī)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(jī)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，因此，動態(tài)性能指標(biāo)不高。對于對動態(tài)性能要求較高的應(yīng)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(jī)的定子電流分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和與其相垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)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(jī)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(jī)的高性能控制成為可能。矢量控制變頻器不僅在調(diào)速范圍上可以與直流電動機(jī)相匹敵，而且可以直接控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化，所以已經(jīng)在許多需精密或快速控制的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。II變頻器各端子作用（個人設(shè)置）端子名稱作用op1點(diǎn)動op2正轉(zhuǎn)op3反轉(zhuǎn)op4加速op5減速op6啟動op7停機(jī)op8軟件復(fù)位III變頻器設(shè)置：功能碼設(shè)置值作用F1401端子方向啟動運(yùn)行有效F2801啟動端子控制F2021停機(jī)端子控制F2042端子調(diào)速F2062正反轉(zhuǎn)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(qiáng)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)易學(xué)易用，系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造體積小，重量輕，能耗

5、低等優(yōu)點(diǎn)，在各個方面都有廣泛的應(yīng)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(diào)整與保護(hù)、CPU與IO電路之間采用光電隔離、輸出聯(lián)鎖、采用模塊式結(jié)構(gòu)并增加故障顯示電路等措施；在軟件方面，設(shè)置自診斷與信息保護(hù)與恢復(fù)程序。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 輸入輸出端子圖II高速計數(shù)器 高速計數(shù)器由于采用中斷方式計數(shù),因此其計數(shù)頻率遠(yuǎn)高于內(nèi)部信號計數(shù)器.高速計數(shù)器計數(shù)的脈沖信號頻率一般在幾千Hz以上,達(dá)最

6、高頻率時可從計數(shù)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(nèi)部信號計數(shù)器是執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部元件X、Y、M、S、T等的信號進(jìn)行計數(shù),因此,其接通(ON)時間和斷開(OFF)時間應(yīng)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(shè)PLC掃描周期為10ms,內(nèi)部元件ON和OFF的時間為5個PLC掃描周期,則內(nèi)部信號計數(shù)器的計數(shù)頻率為:f=1/T=1/10ms5=20(Hz)f為內(nèi)部信號計數(shù)器計數(shù)頻率,T為內(nèi)部信號計數(shù)器計數(shù)的周期.由此可見,內(nèi)部信號計數(shù)器是一種低速計數(shù)器,而外部事件信號計數(shù)器是一種高速計數(shù)器。 高速計數(shù)器梯形圖 高速計數(shù)器的點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)比內(nèi)部

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

8、AB相計數(shù)器C251C255.同時,高速計數(shù)器各輸入端子的響應(yīng)速度不同,X0、X2和X3端子的響應(yīng)最高頻率為10kHz,X1、X4和X5端子的響應(yīng)最高頻率為7kHz.2.實(shí)驗(yàn)原理 1）調(diào)速原理調(diào)速即速度調(diào)節(jié)，是指在電力拖動系統(tǒng)中人為的改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足工業(yè)機(jī)械的不同轉(zhuǎn)速要求。調(diào)速是通過改變電動機(jī)的參數(shù)或電源電壓等方法來改變電動機(jī)的機(jī)械特性，從而改變它與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)，改變電動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 由電機(jī)學(xué)可知，三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 式中 n0同步轉(zhuǎn)速 f 電源頻率，單位為Hz p 電動機(jī)極對數(shù)s 電動機(jī)轉(zhuǎn)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(dá)到控制變頻器的

9、作用，使變頻器在一定的時間段內(nèi)輸出一定頻率的電壓波形，從而達(dá)到電機(jī)調(diào)速的目的。3)實(shí)驗(yàn)要求電機(jī)速度運(yùn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容與結(jié)果 1)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： I按照實(shí)驗(yàn)接線圖把plc、變頻器、編碼器一次連接好，并把異步電動機(jī)結(jié)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(shè)置好內(nèi)存地址，并下載到plcIII依次按下正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，停車按鈕，通過變頻器上的速度監(jiān)視觀察電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果： I按下正傳按鈕，電機(jī)啟動

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

11、到45轉(zhuǎn)/s，在加速或減速到25轉(zhuǎn)/s后不能保持速度，調(diào)整了25轉(zhuǎn)/s所對應(yīng)的內(nèi)存區(qū)間的上下限后，問題得到解決。 變頻器的反轉(zhuǎn)端子不起作用直接點(diǎn)動也不行；斷開plc的COM與變頻器的COM的連接，再次直接用導(dǎo)線點(diǎn)動，依然不起作用，重新按照實(shí)驗(yàn)原理設(shè)置變頻器個端子的作用后，導(dǎo)線點(diǎn)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(fù)，導(dǎo)致端子不能夠正常起作用。2）實(shí)驗(yàn)心得本次實(shí)驗(yàn)是對大學(xué)四年所學(xué)知識的一個總的運(yùn)用，它將四年所學(xué)的電機(jī)，plc電氣控制等融合在一個實(shí)驗(yàn)中知識主要考察學(xué)生對所學(xué)知識的運(yùn)用能力、自學(xué)能力和翻閱資料的能力。通過這次實(shí)驗(yàn)也使我們真正體會到了知識是學(xué)無止境的，以前一直想大學(xué)中所學(xué)的知識應(yīng)該就可以了，可是通過這次設(shè)計，使我清楚的認(rèn)識到我們在書本上學(xué)到的知識僅僅是基礎(chǔ)而已，要想真的要做出一點(diǎn)成績就要自己自學(xué)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(xué)習(xí)的終止，相反在以后的工作中學(xué)習(xí)的任務(wù)更加繁重。所以大學(xué)中主要培養(yǎng)我們的自學(xué)能力，接受新知識的能力，這才是