PLC实验报告电机控制与调速

实训课题三 PLC实现步进电机正反转和调速控制

一、实验目的

1、掌握步进电机的工作原理

2、掌握带驱动电源的步进电机的控制方法

3、掌握DECO指令实现步进电机正反转和调速控制的程序

二、实训仪器和设备

1、FX2-48MR PLC 一台

2、两相四拍带驱动电源的步进电机一套

3、正反切换开关、起停开关、增减速开关各一个

三、步进电机工作原理

步进电机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲信号转换成角位移，即给一 个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，图3-1是一个三相反应式步进电机结图。 从图中可以看出，它分成转子和定子两部分。定子是由硅钢片叠成，定子上有六 个磁极（大极），每两个相对的磁极（N、S极）组成一对。共有3对。每对磁极 都绕有同一绕组，也即形成1相，这样三对磁极有3个绕组，形成三相。可以得 出，三相步进电机有3对磁极、3相绕组；四相步进电机有4对磁极、四相绕组， 依此类推。

反应式步进电动机的动力来自于电磁力。在电磁力的作用下，转子被强行推 动到最大磁导率（或者最小磁阻）的位置，如图3-1（a）所示，定子小齿与转 子小齿对齐的位置，并处于平衡状态。对三相异步电动机来说，当某一相的磁极 处于最大导磁位置时，另外两相相必处于非最大导磁位置，如图3-1（b）所示， 即定子小齿与转子小齿不对齐的位置。

图3—1三相反应式步进电动机结构图

把定子小齿与转子小齿对齐的状态称为对齿，把定子小齿与转子小齿不对齐 的状态称为错齿。错齿的存在是步进电机能够旋转的前提条件，所以，在步进电 机的结构中必须保证有错齿的存在，也就是说，当某一相处于对齿状态时，其它 绕组必须处于错齿状态。

本实验的电机采用两相混合式步进电机，其内部上下是两个磁铁，中间是线 圈，通了直流电以后，就成了电磁铁，被上下的磁铁吸引后就产生了偏转。因为 中间连接的电磁铁的两根线不是直接连接的，是采用在转轴的位置用一根滑动的 接触片。这样如果电磁铁转过了头，原先连接电磁铁的两根线刚好就相反了，所 以电磁铁的N极S极就和以前相反了。但是电机上下的磁铁是不变的，所以又可 以继续吸引中间的电磁铁。当电磁铁继续转，由于惯性又转过了头，所以电极又 相反了。重复上述过程就步进电机转了。

实验三 PLC电机控制实验

一、实验目的

1. 通过对电机控制线路的安装接线，掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。

2. 加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。

3. 加深对定时器延时功能的理解。

二、实验要求

1. 西门子S7-200 PLC对电机正、反转的控制。

启动：按启动按钮SB1，I0.0的动合触点闭合，M20.0线圈得电，M20.0的动合触点闭合，Q0.0线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，0.5S后Q0.3线圈得电，即接触器KM4的线圈得电，电动机作星形连接启动，此时电机正转；按启动按钮SB2，I0.2的动合触点闭合，M20.1线圈得电，M20.1的动合触点闭合，Q0.1线圈得电，即接触器KM2的线圈得电，0.5S后Q0.3线圈得电，电动机作星形连接启动，此时电机反转；在电机正转时反转按钮SB2是不起做用的；在电机反转时正转按钮SB1是不起作用的；当按下停止按钮SB3时电机正反转运行停止工作。

2. 西门子S7-200 PLC对电机星形-三角形启动的控制。

启动：按启动按钮SB1，I0.0的动合触点闭合，M20.0线圈得电，M20.0的动合触点闭合，同时Q0.0线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，1S后Q0.3线圈得电，即接触器KM3的线圈得电，电动机作星形连接启动；6S后Q0.3的线圈失电，0.5S后Q0.2线圈得电，电动机转为三角形运行方式，按下停止按钮SB3电机停止运行。

三、实验面板图：

四、实验步骤

1、输入输出接线。

输入 SB1 SB2 SB3

I0.0 I0.1 I0.2

输出 KM1 KM2 KM3 KM4

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3

2、根据控制要求编写实验程序。

3、打开主机电源将程序下载到主机中。

4、启动并运行程序观察实验现象。

五、思考改进

电机带延时的正反转控制怎么编程实现？

变频调速系统设计与调试实验报告

一、实验目的

1.了解变频调速系统的工作原理和基本结构；

2.学习电机的调速原理和控制方法；

3.掌握变频器的参数设定方法和参数优化方法；

4.能够编写PLC程序实现变频调速控制。

二、实验器材

1.电动机、变频器、PLC控制器、电源、数据采集卡；

2.电位器、按钮、指示灯、端子板等。

三、实验原理

1.变频调速系统

变频调速系统是指利用变频器将固定频率的电源供电转化为可调变频供电，从而实现对电动机转速的精确控制。其结构基本包括三个部分：电源模块、变频器模块和电机模块。

电机调速是通过调整电机的电压、频率、极数等参数来改变电动机的转速，实现电机的速度调节。

3.变频器参数设定

变频器参数设定是指对变频器的各项参数进行调整，以适应实际控制需求。主要包括基本参数、高级参数、启动/停止控制参数、转速控制参数、保护参数等。

PLC编程控制是指利用PLC控制器对变频调速系统进行程序控制，实现对电动机的调速控制。

四、实验内容

1.参数设定实验

2.PLC控制实验

通过PLC编程，实现对变频调速系统的程序控制，实现对电动机转速的调节。具体实现过程包括程序编写、连接调试、程序优化等。 五、实验步骤

（1）将电机连接到变频器上，并将变频器连接到PLC控制器上；

（3）检查和验证参数设定的结果，确认是否符合实际控制需求。

（1）根据实验要求编写PLC程序代码，实现对变频调速系统的程序控制；

（2）将电源、电动机、变频器、PLC控制器等连通，确保网络连接正常；

（3）启动系统，对程序进行调试和优化，检查程序执行结果是否符合设定要求。

六、实验结果

通过本次实验，实验人员成功地了解了变频调速系统的工作原理和基本结构，学习了电机的调速原理和控制方法，掌握了变频器的参数设定方法和参数优化方法，以及PLC编程实现变频调速控制的方法。

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基于PLC实现三相异步电动机

变频调速控制

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学号：

姓名：

. . 基于PLC实现三相异步电动机变频调速

一、实验名称：

基于PLC实现三相异步电动机变频调速

二、实验目的：

1. 通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。

2. 通过系统设计，进一步了解PLC、变频器及编码器之间的配合关系。

3. 通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。

4. 培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。

5. 培养分析，查找故障的能力。

6. 增加对可编程控制器外围电路的认识。

三、实验器件：

220V PLC实验台一套、380V变频器实验台一套、三相电动机一台（=1400r/min，p=2）、光电编码器一个（864p/r）、万用表一个、导线若干。

四、实验原理：

通过光电编码器将电动机的转速采集出来并送入PLC中，通过实验程序将采集到的信息与设定值进行比较，当频率满足设定值时用PLC控制变频器（变频器工作在端子调速模式下），电动机停止加速，保持匀速5S，5S后PLC控制变频器加速端子继续加速。频率上限为45Hz，此后电机开始减速，当到达设定的频率时，PLC控制变频器停止加速，保持匀速5S，5S后PLC控制变频器减速端子继续减速；反转类同于正转过程。

实验速度曲线如下图： . .

五、实验原理图及接线图：

1.实验原理图：

光电编码器：

光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器， 光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。