電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)題電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)類型EQ\o\ac(□,√)產(chǎn)品設(shè)計(jì)□工藝設(shè)計(jì)□方案設(shè)計(jì)姓名班級(jí)所屬系部物工系專業(yè)物流工程技術(shù)指導(dǎo)教師職稱完成時(shí)間摘要電機(jī)性能測(cè)試采用PCL系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)椐的采集和處理，以PCL系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為核心，以電壓檢測(cè)器和電流檢測(cè)器以及數(shù)椐顯示為輔助，實(shí)現(xiàn)測(cè)量電機(jī)繞組的電壓、電流。通過電參量與電壓、電流的關(guān)系建立數(shù)學(xué)摸型、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)數(shù)、等電參量的測(cè)量。并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的實(shí)用性、測(cè)量精度高、操作方便、系統(tǒng)可靠等諸多特點(diǎn)關(guān)鍵字：PCL電機(jī)性能測(cè)試數(shù)學(xué)摸型電流檢測(cè)器電壓檢測(cè)器目錄TOC\o"1-3"\h\u18821.緒論 4151231.1設(shè)計(jì)概述 4245591.2設(shè)計(jì)思路及內(nèi)容 513951.3設(shè)計(jì)規(guī)劃 571772.總體設(shè)計(jì) 6144842.1設(shè)計(jì)思想 684492.2電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路圖設(shè)計(jì) 7206682.3外部線路設(shè)計(jì) 8237953.硬件選擇及介紹 989053.1PLC的選擇 971133.2速度傳感器的選擇 10295533.3電流電壓傳感器的選擇 10322423.4相關(guān)硬件介紹 10239864.PLC軟件的編程 12260065.測(cè)試臺(tái)體 13106745.1適用范圍 1357505.2系統(tǒng)組成 13326616.測(cè)控柜 13260866.1測(cè)試項(xiàng)目 13322806.2數(shù)據(jù)采集 14898總結(jié) 1515091致謝 1626758參考文獻(xiàn) 171.緒論1.1設(shè)計(jì)概述為確保電機(jī)的機(jī)械性能達(dá)到國家規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在電機(jī)投產(chǎn)或繼續(xù)生產(chǎn)都要進(jìn)行電機(jī)性能測(cè)試。傳統(tǒng)的電機(jī)性能測(cè)試是借助擬表對(duì)電機(jī)運(yùn)行過程中的各種參量進(jìn)行測(cè)定，然后記錄下來。通過計(jì)算及曲線繪制得到各種特性曲線與特征參數(shù)。該過程中，一方面人為讀數(shù)會(huì)給測(cè)試結(jié)果帶來一些不必要的誤差，另一方面，由于測(cè)試過程中的人工干預(yù)及完成后的處理都需要大量的人工勞動(dòng)力，造成測(cè)試周長(zhǎng)變長(zhǎng)。隨著信號(hào)處理技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，電機(jī)性能試驗(yàn)系統(tǒng)逐漸向智能化發(fā)展。這些智能化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)充分利用電機(jī)各參數(shù)間的關(guān)系，首先測(cè)量出某電信號(hào)，進(jìn)而通過相應(yīng)的信號(hào)分析方法來實(shí)現(xiàn)電機(jī)性能的快速測(cè)試1.2設(shè)計(jì)思路及內(nèi)容克服傳統(tǒng)方法的缺陷，提高工作效率?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)電機(jī)性能和質(zhì)量指標(biāo)提出了越來越高的要求，電機(jī)測(cè)試枝術(shù)的發(fā)展與電機(jī)工業(yè)的發(fā)展是密切相關(guān)的。電機(jī)試驗(yàn)是對(duì)電機(jī)裝配質(zhì)量及技術(shù)性能綜合評(píng)價(jià)的重要環(huán)節(jié)，是電機(jī)制造和生產(chǎn)的重要工序。傳統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備和方法由于操作時(shí)間長(zhǎng)，需觀測(cè)的儀器多，人工讀取測(cè)試數(shù)據(jù)和進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、計(jì)算，在一定程度上影響了電機(jī)試驗(yàn)的質(zhì)量和精度。隨著目前電機(jī)設(shè)計(jì)水平、工藝水平的進(jìn)一步提升，以及電機(jī)原材料的性能不斷提高，電機(jī)的性能和質(zhì)量指標(biāo)有了很大的提高。因此，對(duì)電機(jī)測(cè)試技術(shù)的要求也日益提高。近年來，隨著科技水平的進(jìn)步，提高電機(jī)試驗(yàn)測(cè)試效率、降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高測(cè)試精度和試驗(yàn)質(zhì)量勢(shì)在必行。因此，對(duì)于從事電機(jī)研究、生產(chǎn)或維修單位來說，具備一套符合要求的電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)是非常必要的將PCL技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)性能測(cè)試領(lǐng)域，充分發(fā)搌了PCL技術(shù)的開發(fā)效率高、靈活性好可重用性度高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了多路并行電機(jī)的在線測(cè)試，1.3設(shè)計(jì)規(guī)劃電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)由三大部分組成PCL的編程、測(cè)試臺(tái)體、測(cè)控柜測(cè)第一部分PCL的編程：以鍵盤輸入為主對(duì)PCL進(jìn)行編程，讓PCL能控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、正反轉(zhuǎn)等重要參數(shù)第二部分測(cè)試臺(tái)體：測(cè)試臺(tái)體主要為被測(cè)試電機(jī)提供測(cè)試安裝工位及轉(zhuǎn)矩的加載等功測(cè)控柜主要完成加載電流電壓的控制第三部分測(cè)控柜測(cè)：傳感器數(shù)據(jù)的采集測(cè)試結(jié)果的處理及打印輸出等任務(wù)2.總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思想電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)程序框圖如以下所示：控制器作用在驅(qū)動(dòng)器上控制電流檢測(cè)器和電壓檢測(cè)器測(cè)出電機(jī)工作時(shí)的電流和電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變換成數(shù)字量經(jīng)數(shù)據(jù)采集送入計(jì)算機(jī)顯示出。轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào)經(jīng)控制器變換成數(shù)字信號(hào)數(shù)字量接口直接送入計(jì)算機(jī)顯示。這樣就可以快速測(cè)出電機(jī)機(jī)械性能的好壞2.2電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路圖設(shè)計(jì)2.3外部線路設(shè)計(jì)通過圖可知，輸入控制點(diǎn)有：停止按鈕SB1、正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2,反轉(zhuǎn)按鈕SB3，輸出控制點(diǎn)有交流接觸器的常開輔助觸點(diǎn)KM1和KM2、常閉輔助觸點(diǎn)KM1和KM2以及KM1和KM2的線圈。接下來我們來進(jìn)行I/O分配，I/O分配表如下表I/O分配表完成后，接著根據(jù)I/O分配表畫出PLC控制系統(tǒng)的接線圖。本例的接線圖如下圖3.硬件選擇及介紹3.1PLC的選擇西門子PLC-S7-200/300/400S7-200和S7-200CN（國產(chǎn)）系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性

、極豐富的指令集

、易于掌握

、豐富的內(nèi)置集成功能

、實(shí)時(shí)特性

、強(qiáng)勁的通訊能力

、豐富的擴(kuò)展模塊

、有兩種不同型號(hào)的

PC/PPI

電纜：

帶有RS-232口的隔離型

PC/PPI

電纜，用5個(gè)DIP開關(guān)設(shè)置波特率和其它配置項(xiàng)

。

帶有RS-232口的非隔離型

PC/PPI

電纜，用4個(gè)DIP開關(guān)設(shè)置波特率。S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用、它模塊化，無排風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)分布、當(dāng)任務(wù)擴(kuò)大并愈加復(fù)雜時(shí)，可隨時(shí)使用帶有許多方便功能的I/O擴(kuò)展模塊對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。根據(jù)西門子PLCS7-200和S7-300的出色表現(xiàn)特點(diǎn)，本文最終選擇西門子PLCS7-2003.2速度傳感器的選擇編碼器ENCODER為傳感器（Sensor）類的一種，主要用來檢測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度、位置、角度、距離或計(jì)數(shù)，除了應(yīng)用在機(jī)械外，許多的馬達(dá)控制如伺服馬達(dá)均需配備編碼器以供馬達(dá)控制器作為換相、速度及位置的檢出。編碼器分為：模擬量編碼器、數(shù)字編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器、增量編碼器及絕對(duì)值編碼器。由于這些編碼器各有優(yōu)點(diǎn)，在這里我選擇旋轉(zhuǎn)編碼器3.3電流電壓傳感器的選擇西門子S7-200模擬量輸入模塊EM231由于有較高的分辨率和適中的價(jià)格。模擬量擴(kuò)展模塊提供了模擬量輸入/輸出的功能。最佳適應(yīng)性：可適用于復(fù)雜的控制場(chǎng)合直接與傳感器和執(zhí)行器相連，12位的分辨率和多種輸入/輸出范圍能夠不用外加放大器而與傳感器和執(zhí)行器直接相連，EM235模塊可直接與PT100熱電阻相連靈活性：當(dāng)實(shí)際應(yīng)用變化時(shí)，PLC可以相應(yīng)地進(jìn)行擴(kuò)展，并可非常容易的調(diào)整用戶程序。所以測(cè)試電機(jī)空載、負(fù)載的電流、電壓的傳感器選模擬量輸入模塊EM2313.4相關(guān)硬件介紹1)PLC:（ProgrammableLogicController），中文名稱為可編程控制器，是一種電氣自動(dòng)化控制裝置，國際電工委員會(huì)（IEC）將PLC定義為：是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它使用可編程存儲(chǔ)器內(nèi)部?jī)?chǔ)存用戶設(shè)計(jì)的指令，這些指令用來實(shí)現(xiàn)特殊的功能，諸如邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算和通過數(shù)字或模擬輸入/輸出來控制各種類型的機(jī)械或過程。可編程序控制器及其有關(guān)的設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC是現(xiàn)在應(yīng)用較多的一種控制裝置，利用PLC豐富的內(nèi)部資源及強(qiáng)大功能指令，編制故障檢測(cè)報(bào)警程序不僅可以代替繼電器實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，還可以提高工作可靠性及其系統(tǒng)的靈活性。PLC已被應(yīng)用到機(jī)械制造、冶金、礦業(yè)、輕工等各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)機(jī)電一體化進(jìn)程，被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。2）模擬量模擬輸入EM231:用于SIMATICS70-200的模擬量輸入信號(hào)模塊是SIMATICS7-200與過程相連的接口。大量不同的數(shù)字量和模擬量模塊可精確提供每種任務(wù)所需的輸入/輸出。數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)目、電壓和電流范圍、隔離、診斷和報(bào)警功能等方面有所不同。EM231總結(jié)起來有一下優(yōu)點(diǎn)。A用于SIMATICS7-200的模擬量輸入和輸出。B極短的轉(zhuǎn)換時(shí)間。C無需額外的放大器，就可以進(jìn)行模擬量傳感器和執(zhí)行器的連接。D解決更多更復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)4.PLC軟件的編程測(cè)試臺(tái)體5.1適用范圍直流、微機(jī)電機(jī)的性能測(cè)試5.2系統(tǒng)組成電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)由機(jī)械臺(tái)架、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)傳感器、電壓傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器組成6.測(cè)控柜6.1測(cè)試項(xiàng)目電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)可在兩種工作模式運(yùn)行下：正轉(zhuǎn)模式和反轉(zhuǎn)工作模式，主要測(cè)試項(xiàng)目有：電動(dòng)機(jī)輸入電壓曲線電動(dòng)機(jī)輸入電流曲線3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速曲線6.2數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集部分采用以PLC為核心的智能儀表,考慮到電機(jī)性能試驗(yàn)測(cè)量系數(shù)的采集不復(fù)雜,PLC內(nèi)存完全滿足需要,此外,PLC成本低、接口擴(kuò)靈活,因此數(shù)據(jù)采集部分選用PLC系統(tǒng)符合最優(yōu)性能價(jià)格比的要求.PLC系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集,采集程序不易“跑飛”,系統(tǒng)的可靠性也得到了保證.數(shù)據(jù)分析、處理部分采用個(gè)人計(jì)算機(jī),它在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)指揮,包括輸入命令、指揮程序走向、指揮采集部分工作、處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析試驗(yàn)結(jié)果、繪制特性曲線、打印試驗(yàn)報(bào)告、存貯試驗(yàn)資料、監(jiān)視試驗(yàn)過程中某些量的變化等.利用PC機(jī)作為主機(jī),其優(yōu)點(diǎn)在于PC機(jī)上豐富的軟件、硬件資料為實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、直觀提供了便利,同時(shí),大大縮短了軟件的開發(fā)周期,方便了調(diào)試和維護(hù),也保證了軟件的可靠性.總結(jié)電機(jī)性能測(cè)試包括電氣性能和機(jī)械性能。電氣性能，除了常規(guī)的絕緣、耐壓、直流電阻外，一般還要進(jìn)行空載電壓試驗(yàn)，加載后的電壓、電流、升溫等，計(jì)算功率、銅損、鐵損，過電壓試驗(yàn)。機(jī)械性能，包括運(yùn)行振動(dòng)、噪音、輸出扭矩、轉(zhuǎn)速等，計(jì)算效率、結(jié)合輸入電功率，還有堵轉(zhuǎn)、超速等試驗(yàn)。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，項(xiàng)目可多了。這里我主要設(shè)計(jì)的電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)是測(cè)試電機(jī)空載電流、電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速和加載后電流、電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速按照以上介紹的設(shè)計(jì)思想將電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)用來測(cè)試電機(jī)的電流、電壓及轉(zhuǎn)速可行。系統(tǒng)利用PLC代替了部分傳統(tǒng)的電機(jī)性能測(cè)試，解決了人為讀數(shù)給測(cè)試結(jié)果帶來不必要的誤差，也解決了由于測(cè)試過程中的人工干預(yù)及完成后的處理需要大量的人工勞動(dòng)力，造成測(cè)試周長(zhǎng)變長(zhǎng)的問題致謝在此要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)