工程实训报告.docx
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工程实训报告
第一章综合训练的目的与任务
1.1运动控制系统介绍
1.1.1概述
运动控制起源于早期的伺服控制。
简单地说,运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理,使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。
早期的运动控制技术主要是伴随着数控技术、机器人技术和工厂自动化技术的发展而发展的。
早期的运动控制器实际上是可以独立运行的专用的控制器,往往无需另外的处理器和操作系统支持,可以独立完成运动控制功能、工艺技术要求的其他功能和人机交互功能。
这类控制器可以成为独立运行的运动控制器。
这类控制器主要针对专门的数控机械和其他自动化设备而设计,往往已根据应用行业的工艺要求设计了相关的功能,用户只需要按照其协议要求编写应用加工代码文件,利用RS232或者DNC方式传输到控制器,控制器即可完成相关的动作。
这类控制器往往不能离开其特定的工艺要求而跨行业应用,控制器的开放性仅仅依赖于控制器的加工代码协议,用户不能根据应用要求而重组自己的运动控制系统。
1.1.2运动控制的定义
运动控制(MC)是自动化的一个分支,它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵,线性执行机或者是电机来控制机器的位置和/或速度。
运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂,因为后者运动形式更简单,通常被称为通用运动控制(GMC)。
1.2实训任务
(1)对变频器和PLC控制电机运行状态及工作原理作深入的分析和了解;
(2)掌握相关系统的组成及各主要单元部件的工作原理;
(3)通过测试系统,掌握系统各模块间的信号传送;
(4)通过故障检测,学会有关故障的解决和处理方法;
(5)掌握PLC程序的调试方法。
第二章THPF-1型电机运动控制系统装置
2.1概述
THPF-1型是由浙江天煌电气制造厂制造,由PLC、三相异步电机、变频器、断路器以及接触器等组成的综合性实验装置。
本装置主要由实训桌、网孔板、和实训元件灯组成。
该系统装置可完成“常规电气原理与控制实训”、“可编程控制器电气控制实训”、“可编程控制器与变频器实训”的相关教学实训。
装置提供开放式实训教学,实训线路与实训元器件的布局安装有学生在网孔板上完成,可充分培养学生的实际的动手能力,适合当今教育教学的知识整合与创新实训训练。
系统设计模式是开放的,因而支持用户进行实训项目的自主开发设计。
2.2技术性能
1.输入电源:
三相四线AC380V±10%50Hz
2.工作环境:
温度-10℃~+40℃相对湿度<85%(25℃)海拔<4000m
3.装置容量:
<3.0kVA
4.外形尺寸:
1574mm×805mm×1650mm
2.3使用说明
(一)控制屏的启动与关闭
1.先将控制屏上所有开关均置关状态,将装置左后侧的三相四芯电源插头插入380V三相交流电源插座。
2.将控制屏上的面板左上侧的空气开关置于“ON”位置,控制屏左侧三相暗插座即可输出380V交流电压,右侧单相双联暗插座均输出220V交流电压,同时电网电压上面3个平头指示灯亮,交流电压表通过切换开关分别显示输入三相电网的电压值。
打开“电源开关”,“停止”按扭红灯亮。
3.按下“启动”按钮,“停止”按钮红灯灭,“启动”按钮绿灯亮,可听到屏内交流接触器瞬时吸合声,交流电也同时引至相关单元交流电源开关处。
至此,控制屏启动完毕。
4.关闭控制屏电源时,必须先按下“停止”按钮(红灯亮、绿灯灭),关闭电源开关,最后将空气开关置于“OFF”位置。
5.控制屏上的面板左上侧空气开关处,设有电流型漏电保护器。
控制屏若有漏电现象,漏电流超过一定值,即会自动切断总电源(空气开关置“OFF”),对人身安全起到一定的保护作用。
(二)控制屏的功能、结构特点与使用说明
控制屏主要由左右两相同部分组成。
(1)电源控制部分
它的主要功能是控制实训装置各项功能模块的电源,它由空气开关、急停按钮、启动按钮及停止按钮组成。
当打开空气开关时,红灯亮;按下启动按钮后,红灯灭,绿灯亮,此时控制屏的各控制回路能正常工作。
(2)三相电网电压指示
三相电网电压指示主要用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况,操作“电压指示”下面的电压指示切换开关,观测三相电网各线电压是否平衡。
(3)三相交流输出
三相交流输出可提供三相交流380V电源,在U、V、W三相左面装有黄、绿、红三只发光二极管指示灯,用以指示每相电压是否正常。
(4)交流电压表
面板上装设右一只指针式交流电压表,用于检测交流电压。
(5)交流电流表
面板上装设右一只指针式交流电流表,用于检测交流电流。
(6)报警指示与报警复位
在电压表、电流表过载或故障时,控制屏报警指示灯亮,控制屏断电,在解除故障后按下报警复位按钮解除报警。
(7)网孔板及主要元器件
主要提供:
断路器1只、交流接触器3只、辅助出头3只、按钮8只、按钮开关盒2个、时间继电器1只、接线端子;变频器1套、可编程控制器1套;WDJ26电机1套。
2.4使用注意事项
1.使用前先检查各电源是否正常。
2.接线前务必熟悉装置的各单元模块的功能及接线位置。
3.实训接线前必须先断开总电源,严禁带电接线。
4.接线完毕,检查无误后方可通电。
5.实训始终,控制屏要保持整洁,不可随意放置杂物,特别是导电的工具和导线等,以免发生短路等故障。
6.实训完毕,应及时关闭电源开关,并及时清理实训台。
第三章实训内容
3.1三相电机点动、自锁控制以及Y/△换接启动控制
3.1.1实训原理
在控制回路中常采用接触器的辅助触头来实现自锁和互锁控制。
要求接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态,这就是自锁,通常用接触器自身的动合触头与起动按钮相并联来实现,以达到电动机的长期运行,这一动合触头称为“自锁触头”。
使两个接触器不能同时动作的控制,称为互锁控制。
控制按钮通常用于短时通、断小电流的控制回路,以实现近、远距离控制电动机等执行部件的起、停或正、反转控制。
按钮是专供人工操作使用。
对于复合按钮,其触点的动作规律是:
当按下时,其动断触点先断,动合触点后合;当松手时,则动合触点先断,动断触点后合。
3.1.2电气原理图
图3-1(a)电气接线图
图3-1(b)星、三角电气接线图
3.1.3实训过程
点动控制:
(1)按下控制屏“启动”按钮,开启控制屏三相电源输出。
(2)将断路器的“ON”端按下。
(3)按下“启动”按钮SB1,对电动机M进行点动操作,比较按下SB1与松开SB1电动机和接触器的运行情况。
(4)实训完毕,将断路器的“OFF”端按下切断实训线路三相交流电源。
(5)按下控制屏“停止”按钮,断开控制屏三相电源输出。
自锁控制:
(1)按下控制屏“启动”按钮,开启控制屏三相电源输出。
(2)将断路器的“ON”端按下。
(3)按下“启动”按钮SB1,弹起后观察电动机M是否继续运转。
(4)按下“停止”按钮SB2,弹起后观察电动机M是否停止运转。
(5)实训完毕,将断路器的“OFF”端按下切断实训线路三相交流电源。
(6)按下控制屏“停止”按钮,断开控制屏三相电源输出。
3.1.4实训总结
在接线过程中,遇到的问题还是不少,主要包括读图不够认真仔细,接线有松动现象,第一个实训不算太难,总体进行的比较顺利,由按钮控制的电机按照要求相应的完成了实验目的。
对于星、三角启动的电路,电路接线图复杂繁琐,容易将电路接错,我们也是反复进行了好几遍的线路检查最后才顺利完成了任务。
3.2由PLC参与三相电机点动、自锁控制以及Y/△换接启动控制
3.2.1实验原理
由PLC控制电机的运行状态,点动控制:
每按动启动按钮SB1一次,电动机作Y形连接运转一次。
自锁控制:
按启动按钮SB1,电动机作Y形连接启动,只有按下停止按钮SB2时电机才停止运转。
3.2.2电气原理图
图3-2电气接线图
3.2.3实训过程
(1)按下控制屏“启动”按钮,开启控制屏三相电源输出。
(2)将断路器的“ON”端按下。
(3)按下“启动”按钮SB1,弹起后观察电动机M是否继续运转。
(4)按下“停止”按钮SB2,弹起后观察电动机M是否停止运转。
(5)实训完毕,将断路器的“OFF”端按下切断实训线路三相交流电源。
(6)按下控制屏“停止”按钮,断开控制屏三相电源输出。
3.2.4实训结果
按照电气原理图接好线路,接通电源的时候,发现plc在按下按钮时输出端口的q0.0没有输出电平,一开始以为是线路接错了,重新接了一遍之后发现还是同样的问题,我们拿万用表测量了380v电源的整个线路,发现在PLC的L+与M之间没有电压,我们拿导线短接了PLC的Q0.0端口与M和L+,发现此时Q0.0Q有输出,所以在老师的帮助下我们判定是M与L+之间的连接出现了接触不良的现象,所以我们重新接了两个端口。
在接线图中应注意,PLC的1M接的是L+,电气图中的GND接的是PLC的M。
L与N分别接火线与零线,在接火线时应注意,应该过熔断器,否则在开启电源时电流过大容易损毁PLC。
接下来的实验要求也就顺利完成了。
3.3变频器参与控制的外部端子点动控制
3.3.1实验原理
这个实训内容没有PLC的参与,是由变频器控制的电机状态,主要了解变频器的各个参数所控制的电机的具体细节和要求,了解各个端口的控制功能。
3.3.2电气接线图与变频器的参数图
图3-3(a)变频器外部接线图
表3-3(b)变频器参数
3.3.3实训过程
1.检查实训设备中器材是否齐全。
2.按照变频器外部接线图完成变频器的接线,认真检查,确保正确无误。
3.打开电源开关,按照参数功能表正确设置变频器参数(具体步骤参照变频器实训一)。
4.按下按钮“SB1”,观察并记录电机的运转情况。
5.按下操作面板按钮“”,增加变频器输出频率。
6.松开按钮“SB1”待电机停止运行后,按下按钮“SB2”,观察并记录电机的运转情况。
3.3.4实训结果
按照电气图将实际电路接线完成,接线过程中注意线路接触不良的问题,注意L与N应接在熔断器之后防止PLC烧损。
实验进行的比较顺利,没有什么大问题。
3.4变频器控制电机正反转
3.4.1实验原理
了解变频器外部控制端子的功能,掌握外部运行模式下变频器的操作方法。
同变频器点动控制原理一致,主要注意参数的设定方法与各参数的控制功能。
3.4.2电气原理图与变频器参数
图3-4(a)变频器外部接线图
表3-4(b)变频器参数设定
3.4.3实训过程
按电气接线图接好电路,应注意到的问题有:
开关与按钮的区别,变频器L与N的接熔断器的问题,应保护好变频器在启动时防止过电流或过电压的问题。
操作步骤如下:
1.检查实训设备中器材是否齐全。
2.按照变频器外部接线图完成变频器的接线,认真检查,确保正确无误。
3.打开电源开关,按照参数功能表正确设置变频器参数。
4.打开开关“SB1”、“SB3”,观察并记录电机的运转情况。
5.按下操作面板按钮“”,增加变频器输出频率。
6.打开开关“SB1”、“SB2”、“SB3”,观察并记录电机的运转情况。
7.关闭开关“SB3”,观察并记录电机的运转情况。
8.改变P1120、P1121的值,重复4、5、6、7,观察电机运转状态有什么变化。
3.4.4实训结果
在打开SB3后,打开SB1,电机开始正转,在打开SB2,电机开始反转,关闭SB3,电机停止运行。
修改P1120、P1121的值,分别改变斜坡上升与斜坡下降的数值,发现电机的频率变化速度发生改变。
3.5多段速度选择变频器调速
3.5.1实验原理
通过对变频器的参数设定,实现由变频器对电机的多段速控制,分别通过对三个开关的控制,实现电机的变速运行。
3.5.2电气接线图与变频器参数
图3-5(a)变频器外部接线图
表3-5(b)变频器参数设定
3.5.3实训过程
1.检查实训设备中器材是否齐全。
2.按照变频器外部接线图完成变频器的接线,认真检查,确保正确无误。
3.打开电源开关,按照参数功能表正确设置变频器参数。
3.5.4实训结果
分别打开与关闭三个开关,可得如下真值表:
SB1开SB2开SB3开反转
SB1开SB3开正转
SB3关闭
3.6基于PLC的变频器外部端子的电机正反转控制
3.6.1实验原理
通过对变频器的参数设定实现对电机的正反转控制
3.6.2电气接线图与变频器参数设定
图3-6(a)变频器与PLC外部接线图
表3-6(b)变频器参数设定
3.6.3实训过程
(1)检查实训设备中器材是否齐全。
(2)按照变频器外部接线图完成变频器的接线,认真检查,确保正确无误。
(3)打开电源开关,按照参数功能表正确设置变频器参数。
(4)打开示例程序或用户自己编写的控制程序,进行编译,有错误时根据提示信息修改,直至无误,用PC/PPI通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口,打开PLC主机电源开关,下载程序至PLC中,下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。
(5)按下按钮“SB1”,观察并记录电机的运转情况。
(6)按下操作面板按钮“”,增加变频器输出频率。
(7)按下按钮“SB3”,等电机停止运转后,按下按钮“SB2”。
在按下SB1时,电机开始正转,在按下SB3后,电机开始反转。
3.7基于PLC数字量方式多段速控制
3.7.1实验原理
了解变频器外部控制端子的功能,掌握外部运行模式下变频器的操作方法,熟悉PLC的编程。
正确设置变频器输出的额定频率、额定电压、额定电流、额定功率、额定转速。
通过PLC控制变频器外部端子。
打开开关“SB1”变频器每过一段时间自动变换一种输出频率,关闭开关“SB1”电机停止;开关“SB2”、“SB3”、“SB4”按不同的方式组合,可选择7种不同的输出频率。
运用操作面板改变电机启动的点动运行频率和加减速时间。
3.7.2电气接线图与变频器参数设定
图3-7变频器与PLC外部接线图
3.7.3实训过程
(1)检查实训设备中器材是否齐全。
(2)按照变频器外部接线图完成变频器的接线,认真检查,确保正确无误。
(3)打开电源开关,按照参数功能表正确设置变频器参数。
(4)打开示例程序或用户自己编写的控制程序,进行编译,有错误时根据提示信息修改,直至无误,用PC/PPI通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口,打开PLC主机电源开关,下载程序至PLC中,下载完毕后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。
(5)打开开关“K1”,观察并记录电机的运转情况。
(6)关闭开关“K1”,切换开关“K2”“K3”“K4”的通断,观察并记录电机的运转情况。
3.7.4实训结果
我们在实际电路中K1用SB1,K2用SB2,K3用SB3,K4用SB4分别代替。
在打开SB1时,电机开始运转,并且速度由一段时间逐次升高,时间由PLC的程序设定。
电动机频率上限设为50Hz,电机运行至50Hz后,关闭SB1,电机停止运行。
此时SB2,SB3,SB4三个开关的不同组合可以实现电动机的不同速度的控制,真值表如下:
表3-7开关选择与频率输出真值表
3.8基于PLC通信方式的变频开环调速
3.8.1实验原理
利用PLC,掌握USS通信指令的使用及编程,通过USS指令对电机的运行状态进行控制。
3.8.2电气接线图
图3-8PLC外部接线图
3.8.3实训过程
(1)检查实训设备中的器材及调试程序。
(2)按照I/O端口分配表或接线图完成PLC与实训模块之间的接线,认真检查,确保正确无误。
(3)打开示例程序或用户自己编写的控制程序,进行编译,有错误时根据提示信息修改,直至无误,用PC/PPI通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口,打开PLC主机电源开关,下载程序至PLC中,下载完毕后将通讯编程电缆从PLC通信口上取下,再将USS通信电缆连接变频器通信口与PLC通讯口。
最后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。
(4)设置变频器参数。
(5)打开启动开关,变频器启动,开始运行。
(6)变频器在运行时,按动加速开关,变频器提高运行频率。
(7)变频器在运行时,按动减速开关,变频器降低运行频率。
(8)变频器在运行时,按动反转开关,变频器先停止运行,再反方向运行。
(9)变频器在运行时,按停止开关,变频器惯性停止。
3.8.4实训结果
在运行过程中,在打开电源时,电机没有运行,检查了好几遍,没有发现什么问题,最后求助老师,发现电动机的x、y、z三个端子没有进行短接,没有将电机接进回路导致电机没有运转,老师进行了严肃的批评,这也是粗心造成的错误,没有好好的分析电路。
3.9基于PLC通信方式的速度闭环定位控制
3.9.1实验原理
实验原理同基于PLC通信方式的变频开环调速一致,在此基础上将电机的定点控制接入电路,也就是说将电机的编码器接入电路中作为电机转速的反馈。
总体控制要求:
PLC根据输入端的控制信号及脉冲信号,经过程序运算后由通讯端口控制变频器运行设定的行程。
电机运行到减速值后开始减速。
电机运行到设定值后停止运行并锁定。
3.9.2电气接线图与程序流程图
图3-9(a)PLC与变频器外部接线图
启动
初始化参数
全速运行
到达值1
减速运行
到达值2
停止运行
Y
Y
N
N
图9-2(b)程序流程图
3.9.3实训过程
(1)检查实训设备中器材及调试程序。
(2)按照I/O端口分配表或接线图完成PLC与实训模块之间的接线,认真检查,确保正确无误。
(3)打开示例程序或用户自己编写的控制程序,进行编译,有错误时根据提示信息修改,直至无误,用PC/PPI通讯编程电缆连接计算机串口与PLC通讯口,打开PLC主机电源开关,下载程序至PLC中,下载完毕后将通讯编程电缆从PLC通信口上取下,再将USS通信电缆连接变频器通信口与PLC通讯口。
最后将PLC的“RUN/STOP”开关拨至“RUN”状态。
(4)根据参数表设置变频器参数。
(5)打开启动开关,变频器启动开始运行,带动电机运转。
(6)电机在运转过程中带动旋转编码器,经过转速盒的处理后输出脉冲信号到PLC的高速计数器输入端。
(7)当计数值达到减速值时,PLC控制变频器降低输出频率,电机减速运行。
(8)当计数值达到设定值时,PLC控制变频器输出短暂直流电压加到电机上,电机停止运行并锁定当前位置,完成定位控制。
3.9.4实训结果
在观察电机转速时,通过控制变频器显示,在变频器下按至r0000,在按P进行频率显示,改变P1120与P1121的数值,可发现电机频率的上限发生变化。
若想继续增大变频器的上限频率,则需要改变PLC中的程序从而达到改变上限的目的。
第四章实训心得
通过这两周的工程实训,真的感觉比要在课堂上的效果要好的多,对于即将面临毕业的我们也确实是一次很好的“出厂”检验吧。
这两周从一开始接到任务,到一步一步的完成每天的任务,到最后所有的任务完成,真的感觉有一种成就感。
这两周,在老师耐心以及细心的讲解下,我们依次完成了任务,有顺利的,也有不顺利的,我们付出了时间,老师付出了更多的时间。
还真是比较怀念那些不顺利的实验,学习到了好多已经淡忘或者根本不知道的知识,有些在实习中出的错误是不应该的,比如电机的x、y、z三相都没有接入电路中,还有PLC没有经熔断器保护就直接接到了火线上。
这些错误我应该都会在以后的工作中印象最为深刻吧。
真的是十分感谢老师的耐心与负责任的严谨的态度,也十分感谢学校安排的这次实训使我在毕业前又上了一次充实而且收获颇丰的一堂课。
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