1、模拟实操任务书任务一：双速交流异步电动机变速控制电路一、实验所需电气元件明细表：代号 名称 型号 数量 备注QS 空气开关 DZ47-63-3P-3A 1FU1 熔断器 RT18-32-3P 1 5AFU2 熔断器 RT18-32-3P 1 3AKM1、KM2KM3交流接触器 LC1-E0610M5N 3SB1 按钮开关 22-LAY16（红） 1SB3、SB4 按钮开关 22-LAY16（绿） 2M 三相双速异步电动机 WDJ22（厂编） 1 380V/YY二、电气原理图 10（a）如图 10（a）所示，该控制线路的工作原理如下：先合上电源开关 QS，按下低速起动按钮 SB3，接触器 KM1
2、 线圈得电，联锁触头断开，自锁触头闭合，电动机定子绕组作 连接，电动机低速运转。如需换为高速运转，可按下高速起动按钮 SB4，接触器 KM1 线圈断电释放，主触头断开，自锁触头断开，联锁触头闭合，同时 KM2和 KM3 的线圈获电动作，其主触头闭合，使电动机定子绕组接成 YY，电动机高速运转，因为电动机的高速运转是 KM2 和 KM3 两个接触器来控制的，所以把它们的常开辅助触头串联起来作为自锁，只有当两个接触器都闭合时，才允许工作。三、安装与接线布置与接线可参考图 10（b）,操作者可画出实际接线图。图 10（b）四、检测与调试确认接线正确后，接通三相交流电源，按工作原理步骤操作，若操作中发
3、现有不正常现象，应断开电源分析排故后重新操作。任务二 ：电镀生产线控制一、虚拟负载界面与接口1.控制信号输出序号 输出端口 功能 备注1 光耦输出 DO00 S1 限位开关 “上料位”限位开关2 光耦输出 DO01 S2 限位开关 “前处理位”限位开关3 光耦输出 DO02 S3 限位开关 “电镀位”限位开关4 光耦输出 DO03 S4 限位开关 “后处理位”限位开关5 光耦输出 DO04 S5 限位开关 “下料位”限位开关6 光耦输出 DO05 S6 限位开关 镀件上升到位限位开关7 光耦输出 DO06 S7 限位开关 镀件下降到位限位开关8 光耦输出 DO07 S8 限位开关 钩子勾住镀件
4、反馈2.控制信号输入序号 输入端口 功能 备注1 晶体管输入 DI00 横移电动机 M1 前进2 晶体管输入 DI01 横移电动机 M1 后退3 晶体管输入 DI02 升降电动机 M2 上升4 晶体管输入 DI03 升降电动机 M2 下降二、控制要求（1）初始状态挂钩在上料位下方。按下启动按钮后系统启动，挂钩上升，挂上镀件等待 1S。挂钩上升到上限位。（2）行车前进，到前处理工位，吊钩下降到下限位，进行 2s 的前处理，上升到上限位。（3）行车前进，到渡槽工位。吊钩下降到下限位，电镀 3s 钟后，上升到上限位。（4）行车前进，到后处理工位。吊钩下降到下限位，进行 1s 的后处理，上升到上限位。
5、（5）行车前进，到下料工位。吊钩下降放下镀件，继续下降到下限位，行车返回上料位。（6）继续从 1 开始循环。（7）当在系统运行时按下停止按钮，系统完成当前循环后停止。三、PLC I/O 端口分配功能表1. 开关量输入序号 名称 PLC 地址 功能说明1 “启动”按钮 I0.0 SB12 “停止”按钮 I0.1 SB23 “上料位”限位开关 I0.2 光耦输出 DO004 “前处理位”限位开关 I0.3 光耦输出 DO015 “电镀位”限位开关 I0.4 光耦输出 DO026 “后处理位”限位开关 I0.5 光耦输出 DO037 “下料位”限位开关 I0.6 光耦输出 DO048 镀件上升到位限
6、位开关 I0.7 光耦输出 DO059 镀件下降到位限位开关 I1.0 光耦输出 DO0610 钩子勾住镀件反馈 I1.1 光耦输出 DO071. 开关量输出序号 名称 PLC 地址 功能说明1 前进 Q0.0 晶体管输入 DI002 后退 Q0.1 晶体管输入 DI013 镀件上升 Q0.2 晶体管输入 DI024 镀件下降 Q0.3 晶体管输入 DI03四、系统接线图FU13M1KM1FRQSL123 +24VKM1DI0+24V0晶 体 管 输 入开 关 电 源 输 出 2KM31DI02KM2KM3KM43M2FR 43主回路+24V S7-20 MARTCPU SR40光 耦 输 出
7、 FU2QSL1N开 关 电 源 输 出控制回路五、操作步骤1.按系统接线图所示进行主回路和控制回路接线；2.按控制要求编写控制程序，将编译无误的控制程序下载至 PLC 中；3.启动虚拟负载，选择“电镀生产线”模块，选择 PLC 控制，选择对应的 USB 串口，打开串口，进入程序运行状态。4.按控制要求进行操作，观察控制是否满足要求。任务三：转速、电流双闭环不可逆直流调速系统实训一、实训线路及原理许多生产机械，由于加工和运行的要求，使电动机经常处于起动、制动、反转的过渡过程中，因此起动和制动过程的时间在很大程度上决定了生产机械的生产效率。为缩短这一部分时间，仅采用PI调节器的转速负反馈单闭环调
8、速系统，其性能还不能很令人满意。双闭环直流调速系统是由速度调节器和电流调节器进行综合调节，可获得良好的静、动态性能（两个调节器均采用PI调节器），由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。实训系统的原理框图组成如图3-8所示。启动时，加入给定电压Ug，“速度调节器”和“电流调节器”即以饱和限幅值输出，使电动机以限定的最大启动电流加速启动，直到电机转速达到给定转速(即Ug =Ufn)，并在出现超调后，“速度调节器”和“电流调节器”退出饱和，最后稳定在略低于给定转速值下运行。系统工作时，要先给电动机加励磁，改变给定电压U
9、 g的大小即可方便地改变电动机的转速。“速度调节器”、“电流调节器”均设有限幅环节，“速度调节器”的输出作为“电流调节器”的给定，利用“速度调节器”的输出限幅可达到限制启动电流的目的。“电流调节器”的输出作为“触发电路”的控制电压U g，利用“电流调节器”的输出限幅可达到限制max的目的。二、实训内容1.各控制单元调试。2.测定电流反馈系数、转速反馈系数。3.测定开环机械特性及高、低转速时系统闭环静态特性n=f(Id)。4.闭环控制特性n=f(Ug)的测定。5.观察、记录系统动态波形。转速、电流双闭环直流调速系统原理框图三、实训方法1.双闭环调速系统调试原则（1）先单元、后系统，即先将单元的参
10、数调好，然后才能组成系统。（2）先开环、后闭环，即先使系统运行在开环状态，然后在确定电流和转速均为负反馈后，才可组成闭环系统。 （3）先内环，后外环，即先调试电流内环，然后调试转速外环。（4）先调整稳态精度，后调整动态指标。2.“触发电路”调试（1）先将给定单元的S2开关打到停止的方向，将S1打到正给定的方向，将电位器RP10逆时针旋到底。（2）接通三相电源，观察测试孔4、5、6的三相锯齿波，并调节RP7、RP8、RP9三个电位器，使三相锯齿波斜率尽可能一致。（3）将给定单元的“给定”输出Ug直接与触发电路单元的Ug相接，将给定开关S2打到运行位置，调节电位器RP10，用双踪示波器观察1点同步
11、电压信号和测试点“VT1”输出的脉冲波形，使=150（注意此处的表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0是从自然换流点开始计算，而单相晶闸管电路的0移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30)。（4）适当增加给定Ug的正电压输出，观测触发电路VT1-VT6的波形，此时应观测到相差60的双窄脉冲。（5）用20芯的扁平电缆，将触发电路上“触发脉冲输出”和主电路的“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到晶闸管上，观察主电路VT1VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常，最后将RP10电位器逆时针旋到底，切断主电路电源。3.控制单元调试（1）调节器的调零将“调节器I”所有输入
12、端接地，用导线将“5”、“6”短接，使“调节器I”成为P (比例)调节器。用万用表的毫伏档测量调节器I的“7”端的输出，调节面板上的调零电位器RP1，使之电压尽可能接近于零。将“调节器II”所有输入端接地，用导线将“6”、“7”短接，使“调节器II”成为P（比例）调节器。用万用表的毫伏档测量调节器II的“9”端，调节面板上的调零电位器RP4，使之输出电压尽可能接近于零。（2）调节器正、负限幅值的调整 把“调节器I”的“5”、“6”短接线去掉，使调节器成为PI (比例积分)调节器，将“调节器I”所有输入端的接地线去掉，将给定单元的给定输出端接到调节器I的“2”端，当加+3V的正给定电压时，调整负
13、限幅电位器RP3，使之输出电压为-6V，当调节器输入端加-3V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP2，使之输出电压尽可能接近于零。把“调节器II”的“6”、“7”短接线去掉，使调节器成为PI（比例积分）调节器，将“调节器II”的所有输入端的接地线去掉，将给定单元的给定输出端接到调节器II的“3”端。当加+3V的正给定电压时，调整负限幅电位器RP6，使之输出电压尽可能接近于零；当调节器输入端加-3V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP5，使调节器的输出正限幅为+6V（3）电流反馈系数的整定直接将“给定”电压Ug接入触发电路电压Ug的输入端，整流桥输出接电阻负载R，负载电阻放在最大值，输出给定调到
14、零。按下启动按钮，从零增加给定，使输出电压升高，当Ud=220V时，减小负载的阻值，调节“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位器RP13，使得负载电流Id=0.65时，“4”端的电流反馈电压Ufi=3V，这时的电流反馈系数= Ufi/Id= 4.615V/A。（4）转速反馈系数的整定直接将“给定”电压Ug接入触发电路电压Ug的输入端，“三相全控整流”电路接直流电动机负载，L d用100mH，输出给定调到零。按下启动按钮，接通励磁电源，从零逐渐增加给定，使电机提速到n =150Or/min时，调节“转速变换”上转速反馈电位器RP14，使得该转速时反馈电压Ufn=-6V，这时的转速反馈系数=Ufn
15、/n =0.004V/(r/min)。4.开环外特性的测定（1）直接将“给定”电压U g接入触发电路电压U g的输入端，“三相全控整流”电路接电动机，L d用100mH，直流发电机接负载电阻R，R采用串并联接法（9 00与900电阻串联加上900与900并联）共2250，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。（2）按下启动按钮，然后从零开始逐渐增加“给定”电压Ug，使电机启动升速，转速达到1200rmin。（3）增大负载(即减小负载电阻R阻值)，使得电动机电流Id=Ied，可测出该系统的开环外特性n =f（Id），记录于下表中：n（r/min）Id（A）将给定退到零，按下停止按钮，结束实训。5.
16、系统静特性测试（1）按图接线，给定单元的给定电压U g输出为正给定，转速反馈电压为负电压，直流发电机接负载电阻R， R采用串并联接法（9 00与900电阻串联加上900与900并联）共2250，Ld用100mH，负载电阻放在最大值，给定的输出调到零。将“调节器I”、“调节器II”都接成P（比例）调节器后，接入系统，形成双闭环不可逆系统，按下启动按钮，接通励磁电源，增加给定，观察系统能否正常运行，确认整个系统的接线正确无误后，将“调节器I”，“调节器II”均恢复成PI（比例积分）调节器，构成实训系统。（2）机械特性n =f(Id)的测定A、从零开始逐渐调大给定电压U g，使电动机转速接近n=l2
17、00r/min，然后接入发电机负载电阻R，逐渐改变负载电阻(为使电阻的保险丝不至于烧坏，可先调节1800电阻的旋钮，调到底后可用导线将其短接，然后再调节450电阻的旋钮)，直至Id=Ied，即可测出系统静态特性曲线n =f(Id)，并记录于下表中：n（r/min）Id（A）B、降低U g，再测试n=800r/min时的静态特性曲线，并记录于下表中：n（r/min）Id（A）C、闭环控制系统n=f(Ug)的测定调节U g及R，使Id=Ied、n= l200r/min，逐渐降低Ug，记录Ug和n，即可测出闭环控制特性n = f(Ug)。 n（r/min）Ug（V）6.系统动态特性的观察用慢扫描示波
18、器观察动态波形。在不同的系统参数下，用示波器观察、记录下列动态波形: （1） 突加给定Ug电动机启动时的电枢电流Id(“电流反馈与过流保护”的“Us”端)波形和转速n(“速度变换”的“3”端)波形。（2）突加额定负载(20%Ied100%Ied)时电动机电枢电流波形和转速波形。四、实训报告1.根据实训数据，画出闭环控制特性曲线n =f(Ug)。2.根据实训数据，画出两种转速时的闭环机械特性n =f(Id)。3.根 据 实 训 数 据 ， 画 出 系 统 开 环 机 械 特 性 n =f(Id)， 计 算 静 差 率 ， 并 与 闭 环 机 械 特 性 进 行比 较 。4.分析系统动态波形，讨论系统参数的变化对系统动、静态性能的影响。五、晶闸管调速系统面板图
