電機測速系統(tǒng)課程設(shè)計報告-文庫吧
2025-03-27 22:56 本頁面
【正文】 頻器；而PLC選擇歐姆龍CPM2A可編程控制器。 系統(tǒng)方案論證及確定在前面對整個系統(tǒng)方案進行選擇的同時，下面來進行整個方案的論證，圖21即是系統(tǒng)方案的結(jié)構(gòu)圖。 圖21系統(tǒng)整體方案結(jié)構(gòu)圖在上面的系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)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(qū)動三相交流電動機，電動機和旋轉(zhuǎn)編碼器同軸，于是電機輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器可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。3 硬件設(shè)計 硬件的組成整個系統(tǒng)的硬件組成包括電機、旋轉(zhuǎn)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(yīng)用。 三相交流電動機三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成：靜止部分稱為定子；轉(zhuǎn)動部分稱為轉(zhuǎn)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(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定子繞組通常用高強度漆包線繞制而成。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)子鐵心是異步電動機磁路的一部分。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。三相交流電動機關(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。容量較大的異步電動機都采用雙層繞組。雙層繞組在每個槽內(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(dǎo)線。本次設(shè)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?zhǔn)?、交叉式和同心式三種。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)，而每相繞組的電動勢數(shù)值決定于一條支路的電動勢大小。設(shè)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：三相電機都有銘牌標(biāo)志如圖31，上面標(biāo)示了電機的一些重要參數(shù)，圖中是Y90S4B型電動機的參數(shù)，了解電機參數(shù)，方面試驗中使用。圖31 三相電動機的銘牌根據(jù)轉(zhuǎn)速為1400r/min,根據(jù)轉(zhuǎn)速和電機頻率及磁極對數(shù)的關(guān)系，即公式： 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(yīng)用的時候要全面考慮問題。 PLC控制器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)控制操作而設(shè)計的。下面來介紹CPM2A的性能。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(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(shè)計一個經(jīng)濟的分布生產(chǎn)系統(tǒng)。CPU單元的變型：CPM2A是一臺設(shè)有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）。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(nèi)裝I/O端子的CPU單元連接就得到120I/O點的最大I/O容量。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。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(yīng)頻率為20kHz/5kHz,而四個高速計數(shù)器輸入（在計數(shù)器方式下）的響應(yīng)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(dāng)計數(shù)與一設(shè)置值匹配或下降在一規(guī)定范圍內(nèi)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(biāo)值匹配時觸發(fā)中斷（執(zhí)行中斷程序）。注意：DM區(qū)、HR區(qū)、AR區(qū)和計數(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)容會丟失而數(shù)據(jù)值會回復(fù)為缺席值。程序區(qū)、只讀DM區(qū)（DM6144DM6599），和PC設(shè)置（DM6600DM6655）的內(nèi)容都儲存在快閃內(nèi)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(nèi)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?qū)㈦娫搓P(guān)掉后再上電把新值寫入快閃內(nèi)存儲器。圖32是我們設(shè)計中選用的PLC控制器的外觀。圖32 CPM2A控制器的外觀由于本次設(shè)計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，獲得高速緩沖脈沖。 旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速，現(xiàn)在應(yīng)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(zhuǎn)編碼器的型號是項目型號E6B2CWZ6C，φ40的通用型，對應(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, Blue:OV(mon), Shield:GND, Black:OUTA, White:OUTB, Orange:OUTZ，圖33為旋轉(zhuǎn)編碼器的實物圖。 圖3
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