電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課程名稱 微機(jī)控制技術(shù) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目 電機(jī)測(cè)速系統(tǒng) </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 自動(dòng)化0741 </p><p>

2、　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　起止時(shí)間 2010.12.27~2011.01.07 </p><p><b>　　電氣與信息學(xué)院</b&g

3、t;</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和生活中多應(yīng)用電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)，所以對(duì)其了解及進(jìn)一步研究很是必要。本次設(shè)計(jì)給我們提供了這樣的一個(gè)機(jī)會(huì)。</p><p>　　設(shè)計(jì)測(cè)速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)按鍵能設(shè)定4個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，PLC和上位機(jī)組態(tài)軟件連接，PLC通過控制變頻器輸出不同頻率三相電使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，然后通

4、過旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量電機(jī)速度，旋轉(zhuǎn)編碼器輸出接PLC高速計(jì)數(shù)輸入通道，計(jì)算當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，并在上位機(jī)組態(tài)軟件中上顯示出來。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　PLC 電動(dòng)機(jī) 旋轉(zhuǎn)編碼器 變頻器</p><p><b>　　Abstract：</b></p><p

5、>　　Motor speed system is applied to the modern industrial field and in life，So understanding and further study of it is very necessary. The design provides us with such a chance.</p><p>　　Designing motor

6、speed system which realize buttons which can set up four motor rotation speed，PLC can connect to upper unit configuration software,PLC control inverter which can export different frequencies,its exporting can make motor

7、turn,then Rotary encoder measure motor’s speed through the revolving ,Rotary encoder’s outputing connect to PLC high-speed counting input,while it calculates the motor speed and in the upper unit configuration software

8、displayed.</p><p>　　Keywords: plc electric motor Rotary encoder inverter</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1

9、引言背景1</p><p>　　1.2 電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)的構(gòu)成1</p><p>　　2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的方案選擇2</p><p>　　2.2 系統(tǒng)方案論證及確定2</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)3</b></p>&l

10、t;p>　　3.1 硬件的組成3</p><p>　　3.2 三相交流電動(dòng)機(jī)3</p><p>　　3.3 PLC控制器4</p><p>　　3.4 旋轉(zhuǎn)編碼器6</p><p>　　3.5 變頻器8</p><p>　　4 軟件的設(shè)計(jì)11</p><p>　　4

11、.1 系統(tǒng)總體流程圖11</p><p>　　4.2 IO內(nèi)存分配11</p><p>　　4.3 變頻器部分的軟件設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.4 旋轉(zhuǎn)編碼器部分設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.5 組態(tài)王界面設(shè)計(jì)14</p><p><b>　　5 調(diào)試16</b>

12、</p><p>　　5.1調(diào)試環(huán)境16</p><p>　　5.2調(diào)試過程16</p><p><b>　　總 結(jié)21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　致 謝23</b>&

13、lt;/p><p><b>　　附錄24</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p><b>　　1.1 引言背景</b></p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的今天，工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸

14、等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)、運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時(shí)或連續(xù)測(cè)量和顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。要測(cè)量速度，就要考慮如何采樣的問題，測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就要進(jìn)行采樣，方法就是待測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸和測(cè)速電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，這樣處于同軸的情況下就可以通過測(cè)量測(cè)速發(fā)電機(jī)的電壓高低來反映轉(zhuǎn)速的高低。為了能精確地測(cè)量轉(zhuǎn)速外,還要保證測(cè)量的實(shí)時(shí)性,要求能測(cè)得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速方法。因此轉(zhuǎn)速的測(cè)試具有重要的意義。</p><p>　　1.2 電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)的構(gòu)成<

15、/p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)廣泛應(yīng)用市場(chǎng)，不論是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)還是機(jī)動(dòng)車的應(yīng)用等都離不開電動(dòng)機(jī)，于本次設(shè)計(jì)中我們選擇了用變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得電機(jī)的轉(zhuǎn)速，將轉(zhuǎn)速接入PLC的告訴輸入端，最后算得電機(jī)的轉(zhuǎn)速，傳遞給上位機(jī)并顯示出來，所以整個(gè)電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)的構(gòu)成由電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器、變頻器、PLC、上位機(jī)組成。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)我們應(yīng)用了幾種設(shè)備，可謂

16、是應(yīng)用的很廣泛，涉及的內(nèi)容及設(shè)計(jì)的過程中可能會(huì)復(fù)雜些，就需要我們每個(gè)人認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)手冊(cè)，查找資料，不斷的實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐最后查看效果，做出我們想要的答案。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)的方案選擇</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)在前面已經(jīng)得到闡述，其中包括電動(dòng)機(jī)、測(cè)速器件、變頻器、PLC和上位

17、機(jī)顯示，在這里我們要對(duì)每一個(gè)部分進(jìn)行選擇，電動(dòng)機(jī)就是三相異步電機(jī)、測(cè)速器件我們這里選擇旋轉(zhuǎn)編碼器，現(xiàn)在用的比較多的旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器有增量型和絕對(duì)值型兩種，測(cè)速的一般用增量型，增量型編碼器能精確檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，現(xiàn)在應(yīng)用很廣泛，是一種很有前途的測(cè)速工具；變頻器在這里我們選擇歐姆龍3G3MV型變頻器；而PLC選擇歐姆龍CPM2A可編程控制器。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)方案論證及確定</p>

18、<p>　　在前面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)方案進(jìn)行選擇的同時(shí)，下面來進(jìn)行整個(gè)方案的論證，圖2-1即是系統(tǒng)方案的結(jié)構(gòu)圖。</p><p>　　圖2-1系統(tǒng)整體方案結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　在上面的系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)圖中可以看出，上位機(jī)和PLC可以相互控制，通過PLC的編程，實(shí)現(xiàn)控制變頻器，可以控制變頻器輸出幾個(gè)不同等級(jí)的頻率，從而驅(qū)動(dòng)三相交流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)編碼器同軸，于是電機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器可

19、測(cè)得速度值從而將其輸入PLC的高速輸入端，高速輸入端對(duì)測(cè)得的信號(hào)就行分析計(jì)算，然后反饋給上位機(jī)進(jìn)行顯示。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 硬件的組成</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)的硬件組成包括電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器、變頻器、PLC及上位機(jī)，下面要對(duì)各部分就行詳細(xì)的分析介紹及應(yīng)用。</p>

20、<p>　　3.2 三相交流電動(dòng)機(jī)</p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成：靜止部分稱為定子；轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱為轉(zhuǎn)子。定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。 定子鐵心是異步電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。他是用厚的硅鋼片沖制、疊壓而成的，緊緊地裝在機(jī)座的內(nèi)部。在定子鐵心的內(nèi)圓上開有均勻的槽，用以放置定子繞組。定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分。定子繞組是由許多線圈按規(guī)律聯(lián)接而成的。小型三相異步電動(dòng)機(jī)

21、定子繞組通常用高強(qiáng)度漆包線繞制而成。轉(zhuǎn)子 ： 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心是異步電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。他是用厚的硅鋼片沖制、疊壓而成的，轉(zhuǎn)子鐵心與定子鐵心之間有一個(gè)很小的氣隙。轉(zhuǎn)子鐵心的外圓上沖有均勻分布的槽，用來放置轉(zhuǎn)子繞組。</p><p>　　三相交流電動(dòng)機(jī)關(guān)于線圈，定子繞組是由線圈按一定的規(guī)律嵌入定子槽中，并按一定的方式聯(lián)接起來的。根據(jù)定子繞組在槽中的分布情況，可分為單層及雙層繞組。容量較大

22、的異步電動(dòng)機(jī)都采用雙層繞組。雙層繞組在每個(gè)槽內(nèi)的導(dǎo)線分為上下兩層，上層和下層線圈之間需要用層間絕緣隔開。對(duì)于小容量異步電動(dòng)機(jī)常采用單層繞組，這時(shí)每槽中只有一層導(dǎo)線。本次設(shè)計(jì)采用單層繞組，根據(jù)每極每相槽數(shù)的大小，單層繞組分成鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式三種。</p><p>　　在雙層繞組中，每一極面下就有一個(gè)極相組，因而對(duì)于 2p個(gè)磁極的電機(jī)就有 2p個(gè)極相組。在聯(lián)接時(shí)可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)，以組成一定數(shù)目的支路數(shù)，而每

23、相繞組的電動(dòng)勢(shì)數(shù)值決定于一條支路的電動(dòng)勢(shì)大小。設(shè)α代表每相的并聯(lián)支路數(shù)，那么每相電動(dòng)勢(shì)的基波有效值為：</p><p>　　三相電機(jī)都有銘牌標(biāo)志如圖3-1，上面標(biāo)示了電機(jī)的一些重要參數(shù)，圖中是Y90S-4B型電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，了解電機(jī)參數(shù)，方面試驗(yàn)中使用。</p><p>　　圖3-1 三相電動(dòng)機(jī)的銘牌</p><p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)速為1400r/min,根據(jù)轉(zhuǎn)速和電機(jī)

24、頻率及磁極對(duì)數(shù)的關(guān)系，即公式：</p><p>　　可以知道f=50Hz，而此處即可知道磁極對(duì)數(shù)p的值為2。額定電壓是380v，而接法是星形連接方式。銘牌參數(shù)都是額定參數(shù)，所以應(yīng)用的時(shí)候要全面考慮問題。</p><p>　　3.3 PLC控制器</p><p>　　CPM2A是一種緊湊的高速可編程序控制器(PLC)，是為需要每臺(tái)PLC有10～120點(diǎn)I/O的系統(tǒng)控

25、制操作而設(shè)計(jì)的。下面來介紹CPM2A的性能。</p><p>　　CPM2A在一小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制，中斷輸入，脈沖輸出，模擬量設(shè)定和時(shí)鐘功能等。CPM2A CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立的單元，能處理廣范圍的機(jī)械控制應(yīng)用，所以它是在設(shè)備內(nèi)用做內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品，完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)、其他的OMRON PC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力使用戶能設(shè)計(jì)一個(gè)經(jīng)濟(jì)的分布生產(chǎn)系統(tǒng)

26、。</p><p>　　CPU單元的變型：CPM2A是一臺(tái)設(shè)有30、40或60內(nèi)裝I/O端子的PC，有三種輸出可用（繼電器輸出，信宿晶體管輸出和信源晶體管的輸出）和2中電源可用（100/240VAC或24VDC）。</p><p>　　擴(kuò)展I/O單元：為使PC的I/O容量提高到最大的120點(diǎn)I/O，與CPU單元連接的擴(kuò)展單元可多達(dá)3個(gè)。有三種擴(kuò)展單元可用：20點(diǎn)I/O單元與60內(nèi)裝I/O端

27、子的CPU單元連接就得到120I/O點(diǎn)的最大I/O容量。</p><p>　　模擬量I/O單元：為提供模擬量輸入和輸出可連接多達(dá)3個(gè)模擬量I/O單元。每個(gè)單元提供2點(diǎn)模擬量輸入和1點(diǎn)模擬量輸出，所以連接3個(gè)模擬量I/O單元就能得到最大的6點(diǎn)模擬量輸入和3點(diǎn)模擬量輸出。</p><p>　　高速計(jì)數(shù)器和中斷：CPM2A計(jì)有五個(gè)高速計(jì)數(shù)器輸入。一個(gè)高速計(jì)數(shù)器輸入的響應(yīng)頻率為20kHz/5kHz

28、,而四個(gè)高速計(jì)數(shù)器輸入（在計(jì)數(shù)器方式下）的響應(yīng)頻率為2kHz。高速計(jì)數(shù)器可以用在四種輸入方式中的任一種下；微分相位方式（5kHz），脈沖+方向輸入方式（20kHz）,增/減脈沖方式（20kHz），遞增方式（20kHz）。當(dāng)計(jì)數(shù)與一設(shè)置值匹配或下降在一規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，能觸發(fā)中斷。中斷輸入（計(jì)數(shù)器方式）可用遞增計(jì)數(shù)器或遞減計(jì)數(shù)器（2kHz）并在計(jì)數(shù)與目標(biāo)值匹配時(shí)觸發(fā)中斷（執(zhí)行中斷程序）。</p><p>　　注意：DM

29、區(qū)、HR區(qū)、AR區(qū)和計(jì)數(shù)器值都由CPU單元的內(nèi)裝置電池支持，如果電池放電，則這些區(qū)的內(nèi)容會(huì)丟失而數(shù)據(jù)值會(huì)回復(fù)為缺席值。</p><p>　　程序區(qū)、只讀DM區(qū)（DM6144-DM6599），和PC設(shè)置（DM6600-DM6655）的內(nèi)容都儲(chǔ)存在快閃內(nèi)存儲(chǔ)器中，即使備份電池被放電，下次上電時(shí)也會(huì)從快閃存儲(chǔ)器讀出這些區(qū)的內(nèi)容。在這些區(qū)中的任一個(gè)區(qū)的數(shù)據(jù)被改變時(shí)，通過將CPM2A切換到MONTOR或RUN方式下或?qū)㈦娫?/p>

30、關(guān)掉后再上電把新值寫入快閃內(nèi)存儲(chǔ)器。圖3-2是我們?cè)O(shè)計(jì)中選用的PLC控制器的外觀。</p><p>　　圖3-2 CPM2A控制器的外觀</p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)我們需要做的是需要將旋轉(zhuǎn)編碼器的黑、白、橙其中的一根線與PLC的高速輸入端連接，即可將其連與0口的0.0連接在一起，獲得高速緩沖脈沖。</p><p>　　3.4 旋轉(zhuǎn)編碼器</p>

31、<p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器有增量型和絕對(duì)值型兩種，測(cè)速的一般用增量型，增量型編碼器能精確檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，現(xiàn)在應(yīng)用很廣泛，是一種很有前途的測(cè)速工具。在這里我們選擇旋轉(zhuǎn)編碼器的型號(hào)是項(xiàng)目型號(hào)E6B2-CWZ6C，φ40的通用型，對(duì)應(yīng)電源電壓DC5～24V(集電極開路輸出型)，外徑φ40備有2000P/R的分辨率，輸出方式是集電極輸出開路（NPN輸出）,具體的性能指標(biāo)是Resolution:360P/R, Brown:5to24VDC,

32、 Blue:OV(common), Shield:GND, Black:OUTA, White:OUTB, Orange:OUTZ，圖3-3為旋轉(zhuǎn)編碼器的實(shí)物圖。</p><p>　　圖3-3 旋轉(zhuǎn)編碼器的實(shí)物圖</p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器引出五色線，其中褐色的先練的是電源5~24VDC，黑色線輸出Ａ相，白色是B相，橙色輸出Z相，藍(lán)色0V接common端。其中E6B2-CWZ6C型旋轉(zhuǎn)

33、編碼器的鏈接，如圖3-4。</p><p>　　圖3-4 旋轉(zhuǎn)編碼器的鏈接</p><p>　　下面說下具體接線，將藍(lán)色的線連在PLC的公共端，褐色的連接PLC的+24V的直流電源，然后和上面的公共端連接，在黑白橙中選擇一個(gè)連接PLC的高速輸入，這樣旋轉(zhuǎn)編碼器部分就完成了，大家都知道只要電機(jī)旋轉(zhuǎn)就會(huì)有信號(hào)輸出，而旋轉(zhuǎn)編碼器和電機(jī)處于同軸，所以旋轉(zhuǎn)編碼器就會(huì)感應(yīng)到一個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)，然后通過連線將

34、此信號(hào)接入PLC的高速輸入端，然后導(dǎo)入PLC的CPU進(jìn)行信號(hào)處理，從而得到一個(gè)處理好的信號(hào)輸出一個(gè)信號(hào)，通過PLC的模塊進(jìn)行顯示出來，這在后面將會(huì)詳細(xì)敘述。</p><p>　　我們可以看到圖3-5為旋轉(zhuǎn)編碼器和PLC的連接示意圖，實(shí)驗(yàn)過程中切要將線鏈接正確。而我們只要連接A、B、Z三相中的一相即可，連接到告訴輸入端的00000。高頻脈沖由PLC的00000輸入點(diǎn)輸入，在輸入計(jì)數(shù)脈沖的前沿，高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1

35、。最高計(jì)數(shù)頻率是5 KHz，計(jì)數(shù)范圍是0～65535（00000000～0000FFFF）。</p><p>　　圖3-5 旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC的連接</p><p>　　在增減計(jì)數(shù)時(shí)可使用旋轉(zhuǎn)編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器的A 相脈沖接00000 輸入點(diǎn)，B 相脈沖接00001輸入點(diǎn)，復(fù)位Z信號(hào)接在00002輸入點(diǎn)。遞增計(jì)數(shù)：當(dāng)A相超前B相90°時(shí)，在A、B相脈沖的前沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1

36、。遞減計(jì)數(shù)：當(dāng)B相超前A相90°時(shí)，在A、B相脈沖的前沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減1。增減計(jì)數(shù)的最高計(jì)數(shù)頻率是2.5 KHz，計(jì)數(shù)范圍是-32767～+32767（F0007FFF～00007FFF，第一位的F表示負(fù)數(shù)）。</p><p>　　高速計(jì)數(shù)器的復(fù)位方法：高速計(jì)數(shù)器復(fù)位時(shí)，其當(dāng)前值為0。</p><p>　　(1)  Z信號(hào) + 軟件復(fù)位：① 若高速計(jì)數(shù)器的

37、復(fù)位標(biāo)志位25200先ON時(shí)，在復(fù)位Z信號(hào)ON的前沿時(shí)刻，高速計(jì)數(shù)器復(fù)位；②若復(fù)位Z信號(hào)先ON時(shí)，在25200 ON后一個(gè)掃描周期時(shí)，高速計(jì)數(shù)器復(fù)位。 Ts是掃描周期。工作工程見圖3-6。</p><p>　　圖3-6 Z信號(hào) + 軟件復(fù)位示意圖</p><p>　　（2）軟件復(fù)位：當(dāng)25200 ON一個(gè)掃描周期后高速計(jì)數(shù)器復(fù)位。見圖3-7.</p><p>　　

38、另外，當(dāng)PLC斷電再上電時(shí)高速計(jì)數(shù)器自動(dòng)復(fù)位。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中我們采用軟件復(fù)位當(dāng)經(jīng)過一個(gè)掃描周期之后，高速計(jì)數(shù)器復(fù)位，這里我們將用到一個(gè)專門的指令。</p><p>　　更多的了解旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理可以方便后面的編程，調(diào)試。</p><p>　　圖3-7 軟件復(fù)位原理圖</p><p><b>　　3.5 變頻

39、器</b></p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)要做的是對(duì)幾個(gè)不同的頻率的點(diǎn)擊轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，但是實(shí)現(xiàn)不同頻率功能要用變頻器，選擇型號(hào)3G3MV，如圖3-8為所選型號(hào)變頻器的實(shí)體圖。 </p><p>　　圖3-8 3G3MV型變頻器</p><p>　　主回路輸入側(cè)與電源之間必須接入斷路器(MCCB)或保險(xiǎn)絲，分別接上端子R/L1，S/L2，T/L3(單相用R

40、/L1，S/L2)，絕對(duì)不要接入U(xiǎn)/T1，V/T2，W/T3及B1，B2，-，+1，+2。會(huì)損壞變頻器，使用200V單相電源時(shí)，絕對(duì)請(qǐng)勿使用T/L3端子。接線用斷路器(MCCB)，保險(xiǎn)絲，請(qǐng)參照P142頁。請(qǐng)使用UL等級(jí)RK5保險(xiǎn)絲。單相200V 0.75kW以下的也可以用三相200V電源輸入。</p><p><b>　　8段速運(yùn)行例：</b></p><p>　　

41、n003=1 (運(yùn)行方法選擇) n031=60.0Hz (頻率指令8)</p><p>　　n004=1 (頻率指令選擇) n050=1(輸入端子S1)出廠設(shè)定</p><p>　　n024=25.0Hz (頻率指令1 ) n051=2(輸入端子S2)出廠設(shè)定</p><

42、;p>　　n025=30.0Hz (頻率指令2) n052=3(輸入端子S3)出廠設(shè)定</p><p>　　n026=35.0Hz (頻率指令3) n053=5(輸入端子S4)出廠設(shè)定</p><p>　　n027=40.0Hz (頻率指令4) n054=6 (多功能輸入端子S5)<

43、/p><p>　　n028=45.0Hz (頻率指令5) n055=7 (多功能輸入端子S6)</p><p>　　n029=50.0Hz (頻率指令6) n056=8 (多功能輸入端子S7) </p><p>　　n030=55.0Hz (頻率指令7) n056=8

44、(輸入端子S7)請(qǐng)將設(shè)定變更為8</p><p>　　對(duì)于其他的參數(shù)設(shè)計(jì)，根據(jù)各參數(shù)的功能以及需要，設(shè)計(jì)參數(shù)值，如：n002設(shè)計(jì)為0是：v/f控制模式，設(shè)計(jì)為1時(shí)為控制模式（開放回路）矢量控制；而n006為反轉(zhuǎn)禁止選擇，輸入反轉(zhuǎn)指令時(shí)選擇運(yùn)行動(dòng)作，設(shè)定為0時(shí)為允許反轉(zhuǎn)，設(shè)置為1時(shí)為禁止反轉(zhuǎn)（不接受指令）。</p><p>　　圖3-9 8斷頻率運(yùn)行原理圖</p><p&

45、gt;　　多段運(yùn)行指令的原理圖如圖3-9所示，電機(jī)啟動(dòng)，會(huì)按照開始變頻器的默認(rèn)頻率運(yùn)行，從n024開始，s5給一個(gè)脈沖信號(hào)，頻率切換到n025出開始運(yùn)行，當(dāng)s6給定一個(gè)信號(hào)即2是，頻率切換到n026開始運(yùn)行，當(dāng)脈沖給定信號(hào)為3也就是s6、s5各自都為1時(shí)，頻率切換到n027開始運(yùn)行……以此類推都可得一共能得8斷不同頻率的運(yùn)行。了解變頻器的工作原理，正確的設(shè)置參數(shù)，從而方便后面的編程應(yīng)用。</p><p>　　設(shè)置

46、完參數(shù)，我們來了解一下變頻器的安裝，從而可以整天了解變頻器的工作方式然后進(jìn)行編程，圖3-10即變頻器的安裝示意圖s1、s2各自控制變頻器的正反轉(zhuǎn)的啟動(dòng)和停止，變頻器和PLC鏈接是，注意s5 s6 s7和PLC的11口相鏈接11.0 11.01 11.02這樣可以控制8斷轉(zhuǎn)速，本次設(shè)計(jì)中只要設(shè)計(jì)幾段不同頻率的速度就可，sc和plc的公共端相連接，s1 s2和10口的10.0 10.01連接，我們于本次設(shè)計(jì)只要測(cè)速，可以考慮只連接s1和10

47、.0口就可，連接的時(shí)候注意接線接實(shí)，在這里注意一下n003（選擇運(yùn)行指令）的參數(shù)設(shè)計(jì)，為0的時(shí)候是操作數(shù)有效（與操作器操作方式相同），為1的時(shí)候是多功能輸入端子有效，為2時(shí)是通信有效，為3時(shí)是通信卡（可選用）有效，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，在這里選擇n003=1 多功能輸入端子有效，這樣通過編程，可以控制PLC即可啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。</p><p>　　圖3-10 變頻器的接線安裝示意圖</p><p&g

48、t;<b>　　4 軟件的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　這里需要進(jìn)行一系列的編程和調(diào)試，才能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊測(cè)速系統(tǒng)，其中包括PLC編程，分為測(cè)速部分的編程和不用頻率之間的編程，還有組態(tài)部分的鏈接，設(shè)置及相應(yīng)的編程。下面進(jìn)行一一介紹。</p><p>　　4.1 系統(tǒng)總體流程圖</p><p>　　對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的工作流程前面已經(jīng)敘述，圖4-1是

49、系統(tǒng)總體流程圖，PLC和組態(tài)王之間可以相互控制，建立連接，首先啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)按照默認(rèn)的頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，只要電機(jī)旋轉(zhuǎn)就會(huì)有信號(hào)輸出，從而旋轉(zhuǎn)編碼器就會(huì)有反應(yīng)，測(cè)得電機(jī)的轉(zhuǎn)速，將其傳遞給PLC的高速輸入端，PLC做出相應(yīng)的處理，將測(cè)得的轉(zhuǎn)速信號(hào)顯示出來，并且過程中都要檢測(cè)變頻器的頻率是否變化，顯示出的數(shù)據(jù)就是我們要測(cè)得的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)總體流程圖</p><p>　　4.2

50、 IO內(nèi)存分配</p><p>　　表4-1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的IO端子表，其中IN里1.0控制S5位、1.01控制S6、1.02控制S7位，相當(dāng)于給這三位三個(gè)輸入信號(hào)。而對(duì)輸出中S5接11.0、S6接11.01、S7接11.02，實(shí)現(xiàn)變頻器和PLC的連接。表4-2位DM區(qū)的分配表，DM0是測(cè)得的脈沖數(shù)，而DM4是將測(cè)得的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)數(shù)顯示出來，而DM5是一個(gè)暫存單元，是用來清零DM0單元的。</p>

51、<p>　　表4-1 IO端子表</p><p>　　表4-2 DM區(qū)分配</p><p>　　4.3 變頻器部分的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　此處設(shè)計(jì)主要是考慮給電動(dòng)機(jī)不同的轉(zhuǎn)速，所以在了解變頻器部分原理的同時(shí)，正確設(shè)計(jì)變頻器的參數(shù)，根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)出幾個(gè)不同等級(jí)的頻率就好，設(shè)計(jì)參數(shù)部分前面已經(jīng)詳細(xì)敘述，各接線方式也交代清楚。表4-3為

52、變頻器控制的8斷頻率表。</p><p>　　表4-3 變頻器控制的8斷頻率</p><p>　　4.4 旋轉(zhuǎn)編碼器部分設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)我們要用旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)速，我們需要通過實(shí)際的編程才可以將電機(jī)的速度顯示在上位機(jī)上，但是我們需要對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行，比如對(duì)高速計(jì)數(shù)DM6642的設(shè)置控制字為0104，這里我們需要了解一下PRV指令，這個(gè)指令是

53、用來讀取PV值（比248、249通道速到的當(dāng)前值精確），而且這個(gè)指令還是時(shí)時(shí)刷新的。指令見4-2a，其中P：端口定義，CPM2A為000、010、100、101、102、103；C：控制數(shù)據(jù) CPM2A為000到003之間，D：目的首通道（IR、SR、AR、DM、HR、LR）。注意：讀出的當(dāng)前值低4位放在D， 高4位放在D+1中，而且D和D+1必須在同一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)；當(dāng)D使用DM區(qū)，必須是可讀/寫的DM區(qū)。配合上述各指令，可以編寫使用高

54、速計(jì)數(shù)器的程序。</p><p>　　a) b)</p><p>　　圖4-2 PRV指令模型圖</p><p>　　根據(jù)表4-1，結(jié)合本次設(shè)計(jì)要求及我們將要做的操作可以得出P值選擇000，C值選擇000，我們將測(cè)得的數(shù)據(jù)放到第一個(gè)目標(biāo)字部位DM4中。見圖4-2b，了解相當(dāng)指令才可以方便更好的編程。獲得我們想要的現(xiàn)象。

55、</p><p>　　表4-1 P、C值參數(shù)設(shè)定</p><p>　　4.5 組態(tài)王界面設(shè)計(jì)</p><p>　　組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。</p><p>　　它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控

56、制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警

57、窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。</p><p>　　使用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)仿真的基本方法： </p><p>　　(1)圖形界面的設(shè)計(jì) </p><p><b>　　(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 </b></p><p>　　(3)建立動(dòng)畫連接 </p

58、><p><b>　　(4)運(yùn)行和調(diào)試 </b></p><p>　　使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個(gè)特點(diǎn): </p><p>　　(1)實(shí)驗(yàn)全部用軟件來實(shí)現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)就可完成自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn),從而大大減少購置儀器的經(jīng)費(fèi)。 </p><p>　　(2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機(jī)界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)用

59、戶而言,操作簡單易學(xué)且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力,可以實(shí)時(shí)地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。 </p><p>　　在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應(yīng)用程序過程中要考慮以下三個(gè)方面: </p><p>　　(1)圖形,是用抽象的圖形畫面來模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)

60、的工控設(shè)備。 </p><p>　　(2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對(duì)象的各種屬性,比如水位、流量等?！?lt;/p><p>　　(3)連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動(dòng)畫來模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。</p><p><b>　　5 調(diào)試</b></p><p>

61、;　　將程序編輯好，就要放到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試中不斷的發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤然后改正，最后取得我們想要的現(xiàn)象。</p><p><b>　　調(diào)試環(huán)境</b></p><p>　　CX-Programmer 是OMRON公司新的編程軟件，適用于C、CV、CS1系列 PLC，它可完成用戶程序的建立、編輯、檢查、調(diào)試以及監(jiān)控，同時(shí)還具有完善的維護(hù)等功能，使得程序的開發(fā)及系統(tǒng)的維護(hù)更為簡

62、單、快捷。如圖5-1為實(shí)驗(yàn)室中拍攝的現(xiàn)場(chǎng)連接圖。</p><p>　　圖5-1 測(cè)速系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)接線圖</p><p><b>　　調(diào)試過程</b></p><p>　　5.2.1 變頻器方面調(diào)試</p><p>　　圖5-2是變頻器的8斷調(diào)頻程序，變頻器部分主要是注意變頻器和PLC的鏈接一定要正確，sc端和PLC公共端

63、連接。然后通過按鈕改變變頻器的頻率，通過點(diǎn)擊測(cè)速，獲得我們想要的結(jié)果。</p><p>　　圖5-2 變頻器8斷調(diào)頻</p><p>　　5.2.2 測(cè)速部分調(diào)試</p><p>　　啟動(dòng)CX-P編程軟件，在文件欄打開新建，建立新的工程，彈出5-1的界面。輸入設(shè)備名稱，設(shè)備型號(hào)見圖中顯示。這樣我們就完成了一個(gè)新工程的建立。圖5-2是新建成的工程中顯示的內(nèi)容，其各

64、部分對(duì)應(yīng)的作用已經(jīng)標(biāo)示出來。我們可以在這里進(jìn)行一些參數(shù)設(shè)計(jì)。</p><p>　　5-3 設(shè)計(jì)PLC屬性界面</p><p>　　圖5-4 新工程的項(xiàng)目欄</p><p>　　點(diǎn)擊項(xiàng)目中的設(shè)置，這里主要是對(duì)PLC進(jìn)行的設(shè)計(jì)，見圖5-3，這里要進(jìn)行的動(dòng)作是點(diǎn)擊最后一項(xiàng)“高速計(jì)數(shù)器”，將其設(shè)置為用作高速計(jì)數(shù)器，增量輸入模式，即圖中顯示。</p><

65、p>　　圖5-5 PLC設(shè)定</p><p>　　然后接下來進(jìn)行PLC內(nèi)存設(shè)置，在DM區(qū)中選擇DM6642寫入控制字0104，如圖5-4中的設(shè)置顯示。使用PRV指令將讀到的數(shù)據(jù)放入DM4區(qū)中。與PLC建立連接，同時(shí)在線工作之后，將其傳入PLC的同時(shí)，選定設(shè)置項(xiàng)，將設(shè)置也上傳到PLC，這部分的工作是最基礎(chǔ)的，完成才可進(jìn)行下面的調(diào)試。</p><p>　　圖5-6 DM區(qū)內(nèi)存設(shè)置&l

66、t;/p><p>　　接下來就是繪制梯形圖，梯形圖的繪制就是在如圖5-5中的器件中正確使用指令進(jìn)行編程，然后正確連接線路，這里我們需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室的各種通訊口進(jìn)行檢查，首先做一個(gè)簡單的程序，即只有輸入和輸出的程序，然后對(duì)我們將要用到的端口進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)可以用的時(shí)候進(jìn)行下面的操作，編輯我們本次設(shè)計(jì)的程序，正確的輸入到電腦中，同時(shí)硬件的接連要正確，將硬件連接正確之后，給PLC上電，注意我們要將輸出口的common口連接在一起

67、。當(dāng)所有的工作都做好之后，程序在線工作，然后上傳到PLC，工作模式改成運(yùn)行模式。最后按下啟動(dòng)按鈕，將程序運(yùn)行出，如果無法得到我們想要的測(cè)速結(jié)果，取消在線工作，對(duì)程序進(jìn)行重新的改進(jìn)，，直到得到我們想要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。</p><p>　　圖5-7 繪制梯形圖的工具</p><p>　　5.2.3 組態(tài)部分設(shè)計(jì)</p><p>　　組態(tài)設(shè)計(jì)過程：打開組態(tài)軟件出現(xiàn)圖5-6

68、界面，然后點(diǎn)擊新建圖標(biāo)新建一個(gè)畫面。雙擊我們新建的畫面，即可進(jìn)行創(chuàng)建圖形畫面。 </p><p>　　圖5-8 打開工程界面</p><p>　　雙擊com1選項(xiàng)設(shè)置串口參數(shù)如圖5-7所示，然后確定。</p><p>　　圖5-9 設(shè)置串口參數(shù)畫面</p><p>　　電機(jī)設(shè)置項(xiàng)，雙擊新建，彈出圖5-10中界面，然后按照?qǐng)D中路勁設(shè)置參數(shù)，

69、電機(jī)下一步。</p><p>　　圖5-10 設(shè)備配置設(shè)置</p><p>　　最后設(shè)計(jì)畫面得圖5-11，通過設(shè)置一系列參數(shù)和PLC之間實(shí)現(xiàn)可以相互操作，在這里我們的設(shè)計(jì)就完成了，完整的設(shè)計(jì)程序間附錄。</p><p>　　5-11 組態(tài)部分顯示界面</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p>

70、;<p>　　兩周的設(shè)計(jì)很快就要結(jié)束了，在這兩周里，大家一起努力，研究課題的涵義，討論如何做課題的過程以及過程中我們需要做的事情，然后一起做實(shí)驗(yàn)，從開始的懵懂，一點(diǎn)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，一次次的失敗到最后看到我們想要的結(jié)果學(xué)習(xí)了很多，實(shí)踐了很多，收獲很多。</p><p>　　首先本次設(shè)計(jì)是微機(jī)控制技術(shù)，是自動(dòng)化專業(yè)的主修專業(yè)課，在這里我們并沒有嚴(yán)格的限制微機(jī)控制的范圍，我們從一個(gè)更廣義的角度來做得這次實(shí)驗(yàn)，選

71、擇本次設(shè)計(jì)的課題，我選擇的是電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這里需要應(yīng)用很多的相關(guān)知識(shí)，可以進(jìn)行單片機(jī)語言的編程和PLC方面的編程，我選擇的是PLC編程，所以要應(yīng)用很多的器件，與本次設(shè)計(jì)我要仔細(xì)的閱讀變頻器手冊(cè)和旋轉(zhuǎn)編碼器手冊(cè)，然后和同學(xué)間相互探討，可謂是一波三折，最終做得的程序，雖然不盡完美，但是也是本人能力所及做的最好了。</p><p>　　于變頻器方面我們?cè)斪x設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)手冊(cè)進(jìn)行PLC、電動(dòng)機(jī)的鏈接，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)要

72、求設(shè)計(jì)變頻器參數(shù)，最后編程，可以設(shè)計(jì)幾個(gè)等級(jí)的速度。</p><p>　　而旋轉(zhuǎn)編碼器部分，根據(jù)我們所選的型號(hào)，進(jìn)行查閱相關(guān)的手冊(cè)，然后進(jìn)行PLC部分的鏈接，最后進(jìn)行不斷的編程，從而不斷的調(diào)試，最后獲得我們所需的測(cè)速結(jié)果。</p><p>　　組態(tài)王部分，由于前面對(duì)程序的了解及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的分析，設(shè)計(jì)畫面進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，已經(jīng)很簡單的一部分。</p><p><b&

73、gt;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 韓順杰，呂樹青.電氣控制技術(shù). 北京大學(xué)出版社，2008.</p><p>　　[2] 滿永奎，韓安榮，吳成東.通用變頻器及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.</p><p>　　[3] 任志程.電動(dòng)機(jī)變頻器手冊(cè). 北京：中國電力出版社，2004.</p><p>　　

74、[4] 姚錫祿.變頻器控制技術(shù)與應(yīng)用. 福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2005.</p><p>　　[5] 黃凈.電氣與PLC控制技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[6] OMRON SYSMAC CPM1A可編程控制器操作手冊(cè)，1997.</p><p>　　[7] OMRON E2A6旋轉(zhuǎn)編碼器操作手冊(cè)，2000.</p>

75、<p>　　[8] OMRON CPM1A編程手冊(cè)，1997.</p><p>　　[9] 王仁祥.通用變頻器選型與維修技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.</p><p>　　[10] 周美蘭. PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì). 北京：科學(xué)出版社，2003.</p><p><b>　　致 謝</b></p>&

76、lt;p>　　兩周的課程設(shè)計(jì)今天告一段落，在這里很感謝實(shí)習(xí)中一直指導(dǎo)我們的**老師，是這些老師一直陪伴我們度過兩周的實(shí)習(xí)，從我們幾乎不懂實(shí)習(xí)該做的事到現(xiàn)在我們可以調(diào)節(jié)自己的程序，雖然調(diào)試時(shí)間很短，但是我們也感受到了通過自己思考，編程，最后獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，體會(huì)到了收獲的喜悅。</p><p>　　兩周的設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)從一點(diǎn)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，一次次的失敗到最后做得我們想要的結(jié)果，可謂付出很多再此非常感謝幫助我的老師的同時(shí)，也感