電機測速系統(tǒng)課程設計報告

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　課程名稱 微機控制技術 </p><p>　　設計題目 電機測速系統(tǒng) </p><p>　　專業(yè)班級 自動化0741 </p><p>

2、　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　起止時間 2010.12.27~2011.01.07 </p><p><b>　　電氣與信息學院</b&g

3、t;</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場和生活中多應用電機測速系統(tǒng)，所以對其了解及進一步研究很是必要。本次設計給我們提供了這樣的一個機會。</p><p>　　設計測速電動機系統(tǒng)，實現(xiàn)按鍵能設定4個電機轉動速度，PLC和上位機組態(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轉動起來，然后通

4、過旋轉編碼器測量電機速度，旋轉編碼器輸出接PLC高速計數(shù)輸入通道，計算當前電機轉速，并在上位機組態(tài)軟件中上顯示出來。</p><p><b>　　關鍵詞</b></p><p>　　PLC 電動機 旋轉編碼器 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 電機測速系統(tǒng)的構成1</p><p>　　2 系統(tǒng)方案設計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 硬件設計3</b></p>&l

10、t;p>　　3.1 硬件的組成3</p><p>　　3.2 三相交流電動機3</p><p>　　3.3 PLC控制器4</p><p>　　3.4 旋轉編碼器6</p><p>　　3.5 變頻器8</p><p>　　4 軟件的設計11</p><p>　　4

11、.1 系統(tǒng)總體流程圖11</p><p>　　4.2 IO內存分配11</p><p>　　4.3 變頻器部分的軟件設計12</p><p>　　4.4 旋轉編碼器部分設計13</p><p>　　4.5 組態(tài)王界面設計14</p><p><b>　　5 調試16</b>

12、</p><p>　　5.1調試環(huán)境16</p><p>　　5.2調試過程16</p><p><b>　　總 結21</b></p><p><b>　　參考文獻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，工程實踐中，經常會遇到各種需要測量轉速的場合，例如在發(fā)動機、電動機、卷揚機、機床主軸

14、等旋轉設備的試驗、運轉和控制中，常需要分時或連續(xù)測量和顯示其轉速及瞬時轉速。要測量速度，就要考慮如何采樣的問題，測量電動機的轉速就要進行采樣，方法就是待測電機的轉軸和測速電機的轉軸相連，這樣處于同軸的情況下就可以通過測量測速發(fā)電機的電壓高低來反映轉速的高低。為了能精確地測量轉速外,還要保證測量的實時性,要求能測得瞬時轉速方法。因此轉速的測試具有重要的意義。</p><p>　　1.2 電機測速系統(tǒng)的構成<

15、/p><p>　　三相異步電動機的應用已經廣泛應用市場，不論是農業(yè)生產、工業(yè)現(xiàn)場還是機動車的應用等都離不開電動機，于本次設計中我們選擇了用變頻器控制電機的轉速，同時用旋轉編碼器測得電機的轉速，將轉速接入PLC的告訴輸入端，最后算得電機的轉速，傳遞給上位機并顯示出來，所以整個電機測速系統(tǒng)的構成由電動機、旋轉編碼器、變頻器、PLC、上位機組成。</p><p>　　本次設計我們應用了幾種設備，可謂

16、是應用的很廣泛，涉及的內容及設計的過程中可能會復雜些，就需要我們每個人認真學習相關手冊，查找資料，不斷的實驗，實踐最后查看效果，做出我們想要的答案。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)方案設計</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)的方案選擇</p><p>　　整個系統(tǒng)在前面已經得到闡述，其中包括電動機、測速器件、變頻器、PLC和上位

17、機顯示，在這里我們要對每一個部分進行選擇，電動機就是三相異步電機、測速器件我們這里選擇旋轉編碼器，現(xiàn)在用的比較多的旋轉編碼器，旋轉編碼器有增量型和絕對值型兩種，測速的一般用增量型，增量型編碼器能精確檢測電機轉速，現(xiàn)在應用很廣泛，是一種很有前途的測速工具；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>　　在前面對整個系統(tǒng)方案進行選擇的同時，下面來進行整個方案的論證，圖2-1即是系統(tǒng)方案的結構圖。</p><p>　　圖2-1系統(tǒng)整體方案結構圖</p><p>　　在上面的系統(tǒng)方案結構圖中可以看出，上位機和PLC可以相互控制，通過PLC的編程，實現(xiàn)控制變頻器，可以控制變頻器輸出幾個不同等級的頻率，從而驅動三相交流電動機，電動機和旋轉編碼器同軸，于是電機輸出的旋轉編碼器可

19、測得速度值從而將其輸入PLC的高速輸入端，高速輸入端對測得的信號就行分析計算，然后反饋給上位機進行顯示。</p><p><b>　　3 硬件設計</b></p><p>　　3.1 硬件的組成</p><p>　　整個系統(tǒng)的硬件組成包括電機、旋轉編碼器、變頻器、PLC及上位機，下面要對各部分就行詳細的分析介紹及應用。</p>

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

21、定子繞組通常用高強度漆包線繞制而成。轉子 ： 轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。轉子鐵心是異步電動機磁路的一部分。他是用厚的硅鋼片沖制、疊壓而成的，轉子鐵心與定子鐵心之間有一個很小的氣隙。轉子鐵心的外圓上沖有均勻分布的槽，用來放置轉子繞組。</p><p>　　三相交流電動機關于線圈，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、的異步電動機都采用雙層繞組。雙層繞組在每個槽內的導線分為上下兩層，上層和下層線圈之間需要用層間絕緣隔開。對于小容量異步電動機常采用單層繞組，這時每槽中只有一層導線。本次設計采用單層繞組，根據(jù)每極每相槽數(shù)的大小，單層繞組分成鏈式、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極相組，因而對于 2p個磁極的電機就有 2p個極相組。在聯(lián)接時可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)，以組成一定數(shù)目的支路數(shù)，而每

23、相繞組的電動勢數(shù)值決定于一條支路的電動勢大小。設α代表每相的并聯(lián)支路數(shù)，那么每相電動勢的基波有效值為：</p><p>　　三相電機都有銘牌標志如圖3-1，上面標示了電機的一些重要參數(shù)，圖中是Y90S-4B型電動機的參數(shù)，了解電機參數(shù)，方面試驗中使用。</p><p>　　圖3-1 三相電動機的銘牌</p><p>　　根據(jù)轉速為1400r/min,根據(jù)轉速和電機

24、頻率及磁極對數(shù)的關系，即公式：</p><p>　　可以知道f=50Hz，而此處即可知道磁極對數(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)，所以應用的時候要全面考慮問題。</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PLC有10～120點I/O的系統(tǒng)控

25、制操作而設計的。下面來介紹CPM2A的性能。</p><p>　　CPM2A在一小巧的單元內綜合有各種性能，包括同步脈沖控制，中斷輸入，脈沖輸出，模擬量設定和時鐘功能等。CPM2A CPU單元又是一個獨立的單元，能處理廣范圍的機械控制應用，所以它是在設備內用做內裝控制單元的理想產品，完整的通信功能保證了與個人計算機、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計一個經濟的分布生產系統(tǒng)

26、。</p><p>　　CPU單元的變型：CPM2A是一臺設有30、40或60內裝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>　　擴展I/O單元：為使PC的I/O容量提高到最大的120點I/O，與CPU單元連接的擴展單元可多達3個。有三種擴展單元可用：20點I/O單元與60內裝I/O端

27、子的CPU單元連接就得到120I/O點的最大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3個模擬量I/O單元。每個單元提供2點模擬量輸入和1點模擬量輸出，所以連接3個模擬量I/O單元就能得到最大的6點模擬量輸入和3點模擬量輸出。</p><p>　　高速計數(shù)器和中斷：CPM2A計有五個高速計數(shù)器輸入。一個高速計數(shù)器輸入的響應頻率為20kHz/5kHz

28、,而四個高速計數(shù)器輸入（在計數(shù)器方式下）的響應頻率為2kHz。高速計數(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）。當計數(shù)與一設置值匹配或下降在一規(guī)定范圍內時，能觸發(fā)中斷。中斷輸入（計數(shù)器方式）可用遞增計數(shù)器或遞減計數(shù)器（2kHz）并在計數(shù)與目標值匹配時觸發(fā)中斷（執(zhí)行中斷程序）。</p><p>　　注意：DM

29、區(qū)、HR區(qū)、AR區(qū)和計數(shù)器值都由CPU單元的內裝置電池支持，如果電池放電，則這些區(qū)的內容會丟失而數(shù)據(jù)值會回復為缺席值。</p><p>　　程序區(qū)、只讀DM區(qū)（DM6144-DM6599），和PC設置（DM6600-DM6655）的內容都儲存在快閃內存儲器中，即使備份電池被放電，下次上電時也會從快閃存儲器讀出這些區(qū)的內容。在這些區(qū)中的任一個區(qū)的數(shù)據(jù)被改變時，通過將CPM2A切換到MONTOR或RUN方式下或將電源

30、關掉后再上電把新值寫入快閃內存儲器。圖3-2是我們設計中選用的PLC控制器的外觀。</p><p>　　圖3-2 CPM2A控制器的外觀</p><p>　　由于本次設計我們需要做的是需要將旋轉編碼器的黑、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 旋轉編碼器</p>

31、<p>　　旋轉編碼器有增量型和絕對值型兩種，測速的一般用增量型，增量型編碼器能精確檢測電機轉速，現(xiàn)在應用很廣泛，是一種很有前途的測速工具。在這里我們選擇旋轉編碼器的型號是項目型號E6B2-CWZ6C，φ40的通用型，對應電源電壓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）,具體的性能指標是Resolution:360P/R, Brown:5to24VDC,

32、 Blue:OV(common), Shield:GND, Black:OUTA, White:OUTB, Orange:OUTZ，圖3-3為旋轉編碼器的實物圖。</p><p>　　圖3-3 旋轉編碼器的實物圖</p><p>　　旋轉編碼器引出五色線，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，藍色0V接common端。其中E6B2-CWZ6C型旋轉

33、編碼器的鏈接，如圖3-4。</p><p>　　圖3-4 旋轉編碼器的鏈接</p><p>　　下面說下具體接線，將藍色的線連在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連接PLC的高速輸入，這樣旋轉編碼器部分就完成了，大家都知道只要電機旋轉就會有信號輸出，而旋轉編碼器和電機處于同軸，所以旋轉編碼器就會感應到一個轉速信號，然后通過連線將

34、此信號接入PLC的高速輸入端，然后導入PLC的CPU進行信號處理，從而得到一個處理好的信號輸出一個信號，通過PLC的模塊進行顯示出來，這在后面將會詳細敘述。</p><p>　　我們可以看到圖3-5為旋轉編碼器和PLC的連接示意圖，實驗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輸入點輸入，在輸入計數(shù)脈沖的前沿，高速計數(shù)器的當前值加1

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

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

37、復位標志位25200先ON時，在復位Z信號ON的前沿時刻，高速計數(shù)器復位；②若復位Z信號先ON時，在25200 ON后一個掃描周期時，高速計數(shù)器復位。 Ts是掃描周期。工作工程見圖3-6。</p><p>　　圖3-6 Z信號 + 軟件復位示意圖</p><p>　?。?）軟件復位：當25200 ON一個掃描周期后高速計數(shù)器復位。見圖3-7.</p><p>　　

38、另外，當PLC斷電再上電時高速計數(shù)器自動復位。</p><p>　　本次設計中我們采用軟件復位當經過一個掃描周期之后，高速計數(shù)器復位，這里我們將用到一個專門的指令。</p><p>　　更多的了解旋轉編碼器的工作原理可以方便后面的編程，調試。</p><p>　　圖3-7 軟件復位原理圖</p><p><b>　　3.5 變頻

39、器</b></p><p>　　本次實驗要做的是對幾個不同的頻率的點擊轉速進行測量，但是實現(xiàn)不同頻率功能要用變頻器，選擇型號3G3MV，如圖3-8為所選型號變頻器的實體圖。 </p><p>　　圖3-8 3G3MV型變頻器</p><p>　　主回路輸入側與電源之間必須接入斷路器(MCCB)或保險絲，分別接上端子R/L1，S/L2，T/L3(單相用R

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

41、n003=1 (運行方法選擇) 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)出廠設定</p><p>　　n024=25.0Hz (頻率指令1 ) n051=2(輸入端子S2)出廠設定</p><

42、;p>　　n025=30.0Hz (頻率指令2) n052=3(輸入端子S3)出廠設定</p><p>　　n026=35.0Hz (頻率指令3) n053=5(輸入端子S4)出廠設定</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)請將設定變更為8</p><p>　　對于其他的參數(shù)設計，根據(jù)各參數(shù)的功能以及需要，設計參數(shù)值，如：n002設計為0是：v/f控制模式，設計為1時為控制模式（開放回路）矢量控制；而n006為反轉禁止選擇，輸入反轉指令時選擇運行動作，設定為0時為允許反轉，設置為1時為禁止反轉（不接受指令）。</p><p>　　圖3-9 8斷頻率運行原理圖</p><p&

45、gt;　　多段運行指令的原理圖如圖3-9所示，電機啟動，會按照開始變頻器的默認頻率運行，從n024開始，s5給一個脈沖信號，頻率切換到n025出開始運行，當s6給定一個信號即2是，頻率切換到n026開始運行，當脈沖給定信號為3也就是s6、s5各自都為1時，頻率切換到n027開始運行……以此類推都可得一共能得8斷不同頻率的運行。了解變頻器的工作原理，正確的設置參數(shù)，從而方便后面的編程應用。</p><p>　　設置

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的啟動和停止，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斷轉速，本次設計中只要設計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，我們于本次設計只要測速，可以考慮只連接s1和10

47、.0口就可，連接的時候注意接線接實，在這里注意一下n003（選擇運行指令）的參數(shù)設計，為0的時候是操作數(shù)有效（與操作器操作方式相同），為1的時候是多功能輸入端子有效，為2時是通信有效，為3時是通信卡（可選用）有效，根據(jù)設計需要，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即可啟動電動機運行。</p><p>　　圖3-10 變頻器的接線安裝示意圖</p><p&g

48、t;<b>　　4 軟件的設計</b></p><p>　　這里需要進行一系列的編程和調試，才能實現(xiàn)點擊測速系統(tǒng)，其中包括PLC編程，分為測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，設置及相應的編程。下面進行一一介紹。</p><p>　　4.1 系統(tǒng)總體流程圖</p><p>　　對于整個系統(tǒng)的工作流程前面已經敘述，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，首先啟動電機，電機按照默認的頻率轉動，只要電機旋轉就會有信號輸出，從而旋轉編碼器就會有反應，測得電機的轉速，將其傳遞給PLC的高速輸入端，PLC做出相應的處理，將測得的轉速信號顯示出來，并且過程中都要檢測變頻器的頻率是否變化，顯示出的數(shù)據(jù)就是我們要測得的轉速。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)總體流程圖</p><p>　　4.2

50、 IO內存分配</p><p>　　表4-1為系統(tǒng)設計的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，相當于給這三位三個輸入信號。而對輸出中S5接11.0、S6接11.01、S7接11.02，實現(xiàn)變頻器和PLC的連接。表4-2位DM區(qū)的分配表，DM0是測得的脈沖數(shù)，而DM4是將測得的脈沖數(shù)轉換成轉數(shù)顯示出來，而DM5是一個暫存單元，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計</p><p>　　此處設計主要是考慮給電動機不同的轉速，所以在了解變頻器部分原理的同時，正確設計變頻器的參數(shù)，根據(jù)本次設計要求，我們設計出幾個不同等級的頻率就好，設計參數(shù)部分前面已經詳細敘述，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 旋轉編碼器部分設計</p><p>　　本次設計我們要用旋轉編碼器對電機進行測速，我們需要通過實際的編程才可以將電機的速度顯示在上位機上，但是我們需要對一些參數(shù)進行，比如對高速計數(shù)DM6642的設置控制字為0104，這里我們需要了解一下PRV指令，這個指令是

53、用來讀取PV值（比248、249通道速到的當前值精確），而且這個指令還是時時刷新的。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必須在同一個數(shù)據(jù)區(qū)內；當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，結合本次設計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，我們將測得的數(shù)據(jù)放到第一個目標字部位DM4中。見圖4-2b，了解相當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)設定</p><p>　　4.5 組態(tài)王界面設計</p><p>　　組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。</p><p>　　它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控

56、制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結構。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、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)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設備的狀態(tài)，具有報警

57、窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設備驅動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。</p><p>　　使用組態(tài)王實現(xiàn)控制系統(tǒng)實驗仿真的基本方法： </p><p>　　(1)圖形界面的設計 </p><p><b>　　(2)構造數(shù)據(jù)庫 </b></p><p>　　(3)建立動畫連接 </p

58、><p><b>　　(4)運行和調試 </b></p><p>　　使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個特點: </p><p>　　(1)實驗全部用軟件來實現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗,從而大大減少購置儀器的經費。 </p><p>　　(2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機界面友好、結果可視化的優(yōu)點。對用

59、戶而言,操作簡單易學且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復仿真運行的控制能力,可以實時地顯示參數(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)的實時趨勢曲線,這些很強的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。 </p><p>　　在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應用程序過程中要考慮以下三個方面: </p><p>　　(1)圖形,是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應

60、的工控設備。 </p><p>　　(2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個具體的數(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畫來模擬現(xiàn)場設備的運行,以及怎樣讓操作者輸入控制設備的指令。</p><p><b>　　5 調試</b></p><p>

61、;　　將程序編輯好，就要放到現(xiàn)場進行調試，在調試中不斷的發(fā)現(xiàn)錯誤然后改正，最后取得我們想要的現(xiàn)象。</p><p><b>　　調試環(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、調試以及監(jiān)控，同時還具有完善的維護等功能，使得程序的開發(fā)及系統(tǒng)的維護更為簡

62、單、快捷。如圖5-1為實驗室中拍攝的現(xiàn)場連接圖。</p><p>　　圖5-1 測速系統(tǒng)現(xiàn)場接線圖</p><p><b>　　調試過程</b></p><p>　　5.2.1 變頻器方面調試</p><p>　　圖5-2是變頻器的8斷調頻程序，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，通過點擊測速，獲得我們想要的結果。</p><p>　　圖5-2 變頻器8斷調頻</p><p>　　5.2.2 測速部分調試</p><p>　　啟動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。輸入設備名稱，設備型號見圖中顯示。這樣我們就完成了一個新工程的建立。圖5-2是新建成的工程中顯示的內容，其各

64、部分對應的作用已經標示出來。我們可以在這里進行一些參數(shù)設計。</p><p>　　5-3 設計PLC屬性界面</p><p>　　圖5-4 新工程的項目欄</p><p>　　點擊項目中的設置，這里主要是對PLC進行的設計，見圖5-3，這里要進行的動作是點擊最后一項“高速計數(shù)器”，將其設置為用作高速計數(shù)器，增量輸入模式，即圖中顯示。</p><

65、p>　　圖5-5 PLC設定</p><p>　　然后接下來進行PLC內存設置，在DM區(qū)中選擇DM6642寫入控制字0104，如圖5-4中的設置顯示。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，同時在線工作之后，將其傳入PLC的同時，選定設置項，將設置也上傳到PLC，這部分的工作是最基礎的，完成才可進行下面的調試。</p><p>　　圖5-6 DM區(qū)內存設置&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行編程，然后正確連接線路，這里我們需要對實驗室的各種通訊口進行檢查，首先做一個簡單的程序，即只有輸入和輸出的程序，然后對我們將要用到的端口進行檢測，確認可以用的時候進行下面的操作，編輯我們本次設計的程序，正確的輸入到電腦中，同時硬件的接連要正確，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，工作模式改成運行模式。最后按下啟動按鈕，將程序運行出，如果無法得到我們想要的測速結果，取消在線工作，對程序進行重新的改進，，直到得到我們想要的實驗現(xiàn)象。</p><p>　　圖5-7 繪制梯形圖的工具</p><p>　　5.2.3 組態(tài)部分設計</p><p>　　組態(tài)設計過程：打開組態(tài)軟件出現(xiàn)圖5-6

68、界面，然后點擊新建圖標新建一個畫面。雙擊我們新建的畫面，即可進行創(chuàng)建圖形畫面。 </p><p>　　圖5-8 打開工程界面</p><p>　　雙擊com1選項設置串口參數(shù)如圖5-7所示，然后確定。</p><p>　　圖5-9 設置串口參數(shù)畫面</p><p>　　電機設置項，雙擊新建，彈出圖5-10中界面，然后按照圖中路勁設置參數(shù)，

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

70、;<p>　　兩周的設計很快就要結束了，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，然后一起做實驗，從開始的懵懂，一點點的實驗，一次次的失敗到最后看到我們想要的結果學習了很多，實踐了很多，收獲很多。</p><p>　　首先本次設計是微機控制技術，是自動化專業(yè)的主修專業(yè)課，在這里我們并沒有嚴格的限制微機控制的范圍，我們從一個更廣義的角度來做得這次實驗，選

71、擇本次設計的課題，我選擇的是電機測速系統(tǒng)的設計，這里需要應用很多的相關知識，可以進行單片機語言的編程和PLC方面的編程，我選擇的是PLC編程，所以要應用很多的器件，與本次設計我要仔細的閱讀變頻器手冊和旋轉編碼器手冊，然后和同學間相互探討，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>　　于變頻器方面我們詳讀設計手冊，根據(jù)手冊進行PLC、電動機的鏈接，并且根據(jù)實驗要

72、求設計變頻器參數(shù)，最后編程，可以設計幾個等級的速度。</p><p>　　而旋轉編碼器部分，根據(jù)我們所選的型號，進行查閱相關的手冊，然后進行PLC部分的鏈接，最后進行不斷的編程，從而不斷的調試，最后獲得我們所需的測速結果。</p><p>　　組態(tài)王部分，由于前面對程序的了解及對整個系統(tǒng)的分析，設計畫面進行參數(shù)設計，已經很簡單的一部分。</p><p><b&

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

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

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

76、lt;p>　　兩周的課程設計今天告一段落，在這里很感謝實習中一直指導我們的**老師，是這些老師一直陪伴我們度過兩周的實習，從我們幾乎不懂實習該做的事到現(xiàn)在我們可以調節(jié)自己的程序，雖然調試時間很短，但是我們也感受到了通過自己思考，編程，最后獲得實驗結果，體會到了收獲的喜悅。</p><p>　　兩周的設計實習從一點點的實驗，一次次的失敗到最后做得我們想要的結果，可謂付出很多再此非常感謝幫助我的老師的同時，也感