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电机论文收费下载
文章泉源:mog-net.com   宣布者:师长教员卒业作品网站   宣布时间:2008-08-28 10:10:12   浏览:37181
 
之前,我国对电机的实验浅易接纳人工单机控制,时效性较差,误差也较大,很难知足测试的请求。
  近几年来,我国对电机的智能检测有了很大的生长,国际电机行业的检测装备和检测手艺有了较快的生长,种种检测传感器、检测仪器已较量无缺,而且性能也较稳固,为电机检测系统的研制供应了有益的条件。但就高压电机检测系统的现实应用而言,还存在着以下缺乏:高压电机检测系统的自动化水平较低、系统的可靠性、安然性不够等等。
  高压实验系统投资总额较高,而作为投资方的电机质检机构,欲望在原有高压检测系统的基础长阻拦装备刷新,研制出能阻拦高压电机实验的检测系统。同时,制造企业由于种种因素的制约,缺乏完全的型式实验装备和相关的专业手艺职员,对存在的性能弱点经常不克不及准确阻拦地诊断,剖析弱点的启事,提出明确的刷新建议。
  所有的电机(网罗高压电机)在出厂之前都要经由型式实验和性能测试,周全到达手艺请求以后才干投产或一连临盆。这些测试或实验的数据网罗电机的电压、电流、转速、功率、转差率、频率、效力、温度、电阻等,这些参数是在知足GB1032三相异步电念头实验措施等国家有关尺度的精度及其安然请求的基础上经由历程空载实验、负载实验、温升实验、转矩实验等多种实验取得的,本文所简介的智能高压电机实验系统具有自动测试功效,经由历程丈量数据,能够很好地反映电机性能及其质量。
1.1   电机型式实验简介
  电机实验是应用仪器、仪表及相关装备,按照相关尺度的划定,对电机制造历程当中的半制品和制品,或以电机为主体的配套产物的电气性能、力学性能、安然性能及可靠性能等手艺目的阻拦的磨练。经由历程这些磨练,可以所有或部门的反映被试电机的相关性能数据,用这些数据,可以断定被试产物能否切合设计请求、品行的优劣和刷新的目的和偏向。
  所谓型式实验是一种周全的性能实验,能够较确切地取得被试电机的有关性能参数的实验,其目的是为了一定电机的电气和机械参数能否周全到达手艺请求,种种型式电机均须要经由历程本实验才干投产或一连临盆。国际尺度和英、俄、德等国家都把型式实验算作一种性能实验,用来检查电机的特点和参数。这类实验浅易只对种种型式电机中的第一台或首批的几台样机阻拦,以是称为型式实验。
  凭证须要,实验可网罗尺度中划定的所有项目,也可以是其中的一部门项目。
  按国家尺度划定,不才述情形下,应阻拦型式实验:
1.新设计试制的产物;
2.经剖断定型后小批试投产的产物;
3.设计或居心上的厘革足以惹起电机的某些特点和参数发生变换的产物;
4.检查实验结构与之前实验结构发生弗成允许的误差的产物;
5.产物自定型投产后的定期抽试。
1.1.1 空载实验和负载实验
电机实验的项目许多,如空载实验、负载实验、堵转实验、温升实验等等,在此系统设计中只简介和设计了空载和负载实验。以是有须要弄清它们的实验目的和实验历程。
1.空载特点实验
(1)实验目的:
三相异步电念头的空载实验是给定子施加特殊频率的特殊电压,实验目的:
a.检查电机的运转的无邪情形,有没有异常噪声和较强的振动;
b.经由历程测试求得电机在特殊电压时的逝世心消耗和在特殊转速时的机械消耗;
c.经由历程实验得出空载电流与空载电压的关系曲线。这条曲线着实就是一条磁化曲线。它可以反映出电机磁路使命的情形,例如逝世心质料的性能,转子的气隙等的选择能否公正。
(2)实验历程:
  将电机启动后保持特殊电压和特殊频率空载运转到机械消耗稳固。断定机械消耗稳固的尺度是:输入功率相隔半个小时的两个读数之差不大于前一次输入功率的3%,在现实应用中,浅易凭履向来一定,对1KW以下的电机浅易运转15~30min,对1~10KW的电机浅易运转30~60min,对大于10KW的电机应为60~90min.
实验时,施于定子绕组上的电压从1.1~1.3Un泉源,徐徐降低到能够到达的最低电压值,使电流泉源上升为止,其间测取7~9个点,每个点应测取以下数值:三相电压(如可一定三相平衡时,可只测一相),三相电流,输入功率P0。
2.负载实验
(1)实验目的:
  负载实验的目的现实上是要测取电机的使命特点曲线,推敲效力和功率因素能否及格,取得剖析电机运转机能的须要数据。
(2)实验历程:
  测试应在被试电机靠近热状态下阻拦,在特殊功率和特殊频率下,改变负载,在1.25~0.25倍特殊功率规模内测取6~8点读数,每点同时丈量:三相电压,三相电流,输入功率,功率因素,转差率,输入转矩。转差率现实是经由历程测出转子的转速盘算出来的。
1.1.2 电机测试尺度
本实验中要完成系统的设计首先必须知足GB1032三相异步电念头实验措施等国家有关尺度的精度及安然请求:
1.实验电源
1)实验电源的电压波形正弦畸变率(电压波形中所网罗的除基波重量以外的各次谐波的有用值平方和的根值与基波重量有用值之比的百分数)应不逾越5%,在阻拦温升实验时应不逾越2.5%。
2)实验电源的三相电压对称系统应切合下述请求:
  电压的负序重量和零序重量均不逾越正序重量的1%;在阻拦温升实验时,负序重量不逾越正序重量的0.5%,零序重量的影响予以扫除。
  实验电源的频率与特殊频率之差应在特殊频率±1%规模内。
2.丈量仪表
  实验时,接纳的电气丈量仪表的准确度应不低于0.5级,三相瓦特表的准确度应不低于1.0级,互感器的准确度应不低于0.2级,电质变送器的准确度应不低于0.5%级(检查实验时应不低于1%),数字式转速丈量仪及转差率丈量仪的准确度应不低于0.1%±1个字,转矩丈量仪及测功机的准确度应不低于1%(实测效力应不低于0.5%)。
  选择仪表时,应使丈量值位于20%-95%仪表量程规模内。
3.丈量请求
阻拦电气丈量时,应遵守以下请求:
1) 三相电流用三电流互感器(或二互感器)法。
2) 接纳电流互感器时,接入付边回路仪表的总阻抗(网罗毗连导线)应不逾越其特殊阻抗值。
3)实验时,各仪表读数同时读取。在丈量三相电压或三相电流时,应取三相读数的匀称值作为丈量的现实值。
1.2 电机自动测试的特点及和以后电机测试的现状
以往的电机测试经常接纳浅易的指针式仪表由人工读数、人工纪录,然后由人工致顿成数据并形貌曲线或编写实验申报。由于某些启事如电源的摇动、频率摇动、负载摇动等因素会使仪表的指针摆动,为了能较量准确的读出某一瞬间的各项被测参数,经常须要几小我同时读表,使命效力低。不只云云,由于读表的不应时性和读数、纪录、盘算中种种人为误差还会使实验数据疏散性大,实验经由的准确度低,重复性差,现在这类测试措施基本被镌汰。
  另外一种丈量要领是应用种种电子丈量仪表,如多功效电参数测试仪可以丈量电机在种种状态下的转矩、转速、输入功率等,这类仪器浅易由单片机组成,丈量精度高,接纳数字显示,功效较量完全,前进了自动化水平,然则对数据的处置赏罚赏罚、实验历程当中的读数同步等效果,依然不够理想。
  在数字仪表的基础上生长起来的数字式自动测试系统可以控制丈量历程,处置赏罚赏罚测试数据,纪录与显示丈量效果。
  接纳微机的电机自动测试系统在测试功效、丈量精度等各项目的上都远远逾越了传统的实验措施。使电机测试步入了新的时代。
  近几年来,由于盘算机的功效赓续强盛,种种人机界面软件赓续泛起,这给电机测试供应了可视化监控画面。这又使电机测试迈进了一大步。
1.3 系统设计的主要内容及请求
本设计完成的是一个高压电气控制系统,拟在论证种种高压检测完成妄图的基础上,选择一种妄图设计。并以H400以下,500KW以下、特殊电压10KV样机为实验工具,设计自动控制系统,能够完成高压电机浅易性能的检测。而且选定合适的变压器、调压器、高压行动措施、电缆等,能够完成高压电机浅易性能项目的检测,知足GB1032三相异步电念头实验措施等国家有关尺度的精度及安然请求。绘制原理图、主回路、控制回路、丈量回路框图,设计控制流程及法式模范模范、阻拦量程分档,选用合适的仪器装备及其参数设置,完成系统全体设计。
1.4 本设计的主要使命
本设计完成的主要使命以下:
(1)剖析型式实验请求,查阅并检索国内外电机实验的文献质料;
(2)研究高压实验措施尺度及实验妄图,一定全体妄图;
(3)设计电机实验主回路系统;
(4)凭证尺度精度请求选用仪器仪表,设计丈量回路;
(5)设计电气控制系统,网罗上位机、下位机、掩护系统及上位机和下位机的通讯;
(6)对设计阻拦小结。

 
现在电机自动测试系统的主要组成很类似,主要有:微机系统及其外部装备、测试硬件平台、种种数字测试仪器。在实验的措施上主要有两种类型:一个就是实验的历程控制是由测试硬件平台来完成,微机系统只阻拦数据处置赏罚赏罚、曲线绘制等。好比浙江大学电磁研究所1995年研制的一套电机自动测试系统,它是用微机接口控制器来完成控制的。尚有就是美国西屋公司研制的电机自动测试系统,所有实验历程是由PLC完成的。
  随着微机手艺的生长,微机的性能愈来愈强盛,软件的生长也使完成控制变得极端便利、无邪,以是现在大多数系统都把控制逻辑由微机控制,经由历程通讯口对装备阻拦控制,由于运转在微机上的软件编写异常无邪,许多功效异常容易完成,能阻拦严重的逻辑运算、断定,而且运算速率异常快,系统无邪性大大增添。
  本设计所要设计的高压电机敏能实验系统,和传统的电机实验一样,要完成负载实验,首先必须有一个总的构想:
  高压电机实验系统起主要推敲为被试电机供应一个可调的高压电源,有个可调高压电源,推敲本系统完成的是电机的负载实验,必须让负载变换,以是必须还得供应一个可调的大功率负载,而且这个负载必须腻滑可调。在本系统中,负载是应用与被测电机电压、功率类似的此外一台负载电机M2来完成的。为了让系统按设定的请求使命,必须接纳PLC对其控制,而且实验历程当中各个参数必须经由历程丈量系统和数据搜集才干上传至上位机,经由历程组态软件实验监控。
2.1系统所要完成的功效
1)系统能够使变频机组的频率在允许的规模内(保证负载电机不外载)腻滑可调;
2)系统能够完成被试电机负载腻滑可调;
3)系统能够凭证实验请求对变频电源和负载完成自动控制;
4)系统能够按请求实时搜集数据,并能把数据经由历程串行口传输到上位机,软件供应可视化菜单;
5)系统能够在遇到异常情形(如过压、过载等)自动切断电路或收酬金警旌旗暗记。
2.2 系统的组成
本智能实验系统与传统的电机实验系统有所差异,本系统不只需完成电机的实验,而且要完成控制自动化,数据搜集自动化,并能完成微机现场监控参数变换,更主要的是所触及的实验电机为10KV的高压电机,还要推敲高压掩护等,是以,勿庸置疑,本系统设计要触及更多控制和掩护模块。
  凭证系统的设计及控制请求,实验系统分为控制子系统、高压子系统、可调负载子系统、丈量系统、数据搜集子系统和组态监控系统等部门。
  控制子系统由上位机(工控机)、下位机(PLC)和控制装配三个部门组成。上位机接纳组态王组态软件阻拦现场监控;下位机接纳三菱PLC阻拦控制。
  数据采小我私人系推敲接纳传感器、变送器、A/D转换装配经由历程RS-485接口把数据传送到上位机或许经由历程自带RS-485接口的高精度智能仪表直接把数据上传到上位机,组态界面实时监控实验效果。
  同时,组态软件也为实验者供应了可视化监控画面,有益于实验者实时现场监控。
系统组成框图如图2所示:
2.3 系统的使命原理
图2中,虚线框中控制及其高压掩护装配、被试电机和可调负载组成了主回路系统。PLC按请求控制主回路系统的使命,当被试电机的电压和负载知足请求时,丈量系统启动,丈量主回路中被试侧和负载侧的各个参数,然后经由历程数据采小我私人系把数据传输到工控机,组态界面临数据阻拦监控。PLC和工控机之间经由历程串行接口毗连,工控机可经由历程PLC控制现场的使命流程。所有使命组成了一个智能化电机测试系统。
3.1 设计的主要性及头脑
1.主回路设计的主要性:
  完成高压电机实验首先必须处置赏罚赏罚的效果之一是主回路的设计,这步异常要害,控制系统和丈量系统都是基于主回路系统使命,并对它阻拦自动化、智能化控制及丈量,是所有系统设计的基石。
2.设计的基本头脑:
1)负载可调;
  推敲系统要完成的功效和设计的请求,既然是负载实验,首先必须处置赏罚赏罚负载效果,为了便利起见,接纳双电机系统,只需让负载电机使命在发电状态,即成为被试电机的负载,然则又必须处置赏罚赏罚负载在一定规模(被试电机允许的负载)以内腻滑可调,只需在一定频率规模内改变负载电机的频率,便可改变被试电机的负载,本系统中接纳变频机组来腻滑调治频率,这样到达改变被试电机负载的目的。
2)高压可调;
  系同浅易进线电压为380V,要完成所划定的高压,而且让其可调,必须用到升压变压器和调压侧,以是在两侧都要用升压变压器和调压器。
3)丈量仪表的选定;
  在本系统中丈量电流用电流互感器,推敲负载的大幅变换,被测电流的变换规模,要用到几组电流互感器来随电流的变换自动切换,前进电流丈量的精度。电压的丈量接纳电压互感器。 
4)稳压和稳频;
  主电路中进线电压为电网电压,难免会有所摇动,而且,调压历程当中电压也会略有哆嗦,是以,推敲在被试侧的高压侧接上稳压器件。负载侧由于变频机组自己具有稳压、稳频功效。以是不须要再接稳压器件。
5)高压掩护装配;
  由于两侧都是高压线路,以是在两侧必须装有高压断路器和高压隔脱离关,以便电路在异常情形下自动切断线路,也有益于手动控制线路。
3.2 主回路的硬件接线及使命原理
基于3.1节设计头脑主回路硬件接线如图3.1所示:
QF:高压断路器;QS:高压隔脱离关;TA:电流互感器;TV电压互感器;TB:调压器;T:变压器;FU:熔断器
  本系统接纳双路高压,一起为被试机(M1)供电,一起为作为负载用的负载电机(M2)供电。值得重视的是,在阻拦负载实验时,负载能量经电源机组、调压器回馈到高压侧电网。详细为:负载电机与被试电机同轴联接,经由历程电源机组调治负载电机的转速,使被试电机与负载之间组成一定的转速差,纵然负载电机的频率f<50HZ,处于发电状态,从而为被试电机加了负载,改变变频机组的输入频率,便可改变被试电机的负载巨细。由于M2以发电神秘领运转,则发生的电能经由历程电源机组经调压器回馈至电网。是以,从所有系统角度来看,系统消耗的能量主要为系统内各电机的消耗。以是,本系统具有运转效力高的优点。值得重视的是,要限制变频机组的频率变换规模,以防被试电机过载。在本系统中制订输入的变频规模为 8~50Hz。
  在主回路中,如被试电机在电念头状态使命时,首先在高压下让其改变偏向类似, 启动负载电机,将其电源频率和电压调到特殊值左右,随即被试电机通电,调治电压至特殊值,然后降低负载电机的电源频率,让被试电机徐徐加负载至特殊值,负载电机作发电运转,直至被试电机到达热稳固状态。接着在知足功率调治规模在1.25~0.25PN内用变频电源腻滑调治被试电机的负载, 测取数据的历程当中,被试电机应保持频率和电压稳固;赞助电机应保持特殊电压稳固。
3.3主回路相关装备的选择
一、高压实验对换压器的基本请求
  高压实验必须有一个能知足手艺尺度请求的可调实验电源。通常在高压实验变压器的前级选配合适的调压器,借助调压器的电压调剂,使高压实验变压器输入知足请求的、无级一连、匀称变换的实验电压。高压实验配用的调压器,除其输入容量、相数、频率、输入电压变换规模等基本参数应知足实验请求外,还请求调压器应具有以下性能。
  1)输入电压质量好 如请求调压器输入电压波形应尽能够靠近正弦波;输入电压下限最好为零;有些场所还请求输入电压与输入电压相位类似。
  2)调压特点好 如请求调压器阻抗不宜太高;调压特点曲线腻滑线性;调治便利、可靠。
  3)情形掩护好 如请求调压器运转噪声小。
2、调压器和变压器的选择
  高压实验用调压器,浅易接纳移圈调压器、感应调压器和接触调压器三种类型。在本系统中接纳柱式接触调压器。
  柱式接触调压器是一种输入电压一连可调的自耦变压器。它具有输入电压波形正弦性好,输入电压下限可以为零,调压特点腻滑、一连、线性;短路阻抗可以控制在较小规模内,运转噪声小和输入电压与输入电压相位基内幕不合优点,是一种较量理想的高压实验用调压器。
图3中主回路进线电压为380V,但是高压侧电机的特殊电压为10KV,必须经由历程调压器和升压变压器才干到达高压,制订调压规模为1KV~12KV,经由历程调压器使其电压在40~600V规模内变换,升压变压器的变比为0.4KV~10KV。值得诠释的是,调压器和变压器只划分给出了调压规模和变比,没有选择现实的型号。现实应用时必须按尺度选择型号。
以GB1032三相异步电念头实验措施为凭证,保证实验历程知足请求,凭证此请求设计电气控制系统。由控制系统由工控机(上位机) 、PLC(下位机)和控制装配等组成。上位机接纳组态王组态软件,下位机接纳三菱FX2N型PLC,通讯接纳RS - 232接口(实验用)。其中组态王软件供应可视化菜单,实验职员按组态界面的提醒,由工控机收回控制指令,经由历程可编法式模范模范控制器对系统完成控制。
4.1 上位机的设计
4.1.1 组态王软件功效剖析
本系统上位机接纳了组态王6.0x,该软件操作便利,结构清晰,易于上手。而且接纳了多线程、COM组件等新手艺,完成了实时多义务,软件运转稳固可靠。而且,它能充实应用Windows的图形编辑功效,便利地组成监控画面,并以动画要领显示控制装备的状态,具有报警窗口、实时趋势曲线等,可便利的天生种种报表。它还具有富厚的装备驱动法式模范模范和无邪的组态要领、数据链接功效。该软件把每台下位机看作是一台外部装备,在编程历程当中凭证“装备装备向导”的提醒一步步完成毗连功效。在运转时代,组态王经由历程驱动法式模范模范和这些外部装备交流数据,搜坎阱络数据和发送数据/指令。每个驱动法式模范模范都是一个COM工具,这类要领使通讯法式模范模范和组态王软件组成一个完全的系统,既保证了运转系统的高效运转,也可扩概略系的规模。工业自动化通用组态软件—组态王软件系统与事实工程职员应用的详细的PLC或现场部件有关。 关于不合的硬件行动措施,只需为组态王装备照顾的通讯驱动法式模范模范便可。组态王支持的硬件装备网罗:可编程控制器(PLC) 、智能模块、板卡、智能仪表、变频器等等。工程职员可以把每台下位机看作一种装备,而不用眷注详细的通讯协定,应用时只须要在组态王的装备库被选择装备的类型完成装配便可,使驱动法式模范模范的装备加倍便利。
4.1.2 组态王6.0x的组成及培植新法式模范模范的历程
“KINGVIW6.0”软件包由工程治理器、工程浏览器和画面运转系统TOUCHVEW三部门组成。其中工程浏览器用于新建工程、工程治理等。工程浏览器内嵌画面开发系统,即组态王开发系统。工程浏览器和画面运转系统是各自自力的Windows应用法式模范模范,都可伶仃应用;二者又相互依存,在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用法式模范模范必须在画面运转系统中才干运转。
  工程治理看主要用于KINGVIEW工程的治理。
  应用KINGVIW培植新法式模范模范的浅易历程是:
1)设计图形界面;2)结构数据库;3)培植动画毗连;4)运转和调试。
  在用KINGVIEW画面开发系统体例应用法式模范模范时要凭证此历程推敲四个方面:
  图形。就是怎样用笼统的图象画面来模拟现实的工业现场和照顾的监控装备。“KINGVIEW6.0”接纳面向工具的编程手艺,应用户可以便利地培植画面的图形界面。用户构图时可以像搭积木那样应用系统供应的图形工具完成画面的天生,同时支持画面之间的图形工具拷贝,可重复应用之前的开发效果。
  数据。怎样用数据来形貌工控工具的种种属性?也就是培植一个详细的数据库,此数据库中的变量反映了工控工具的种种属性,数据库是“KINGVIEW6.0”最焦点的部门。在TOUCVEW运转时,工业现场的临盆状态要以动画的形式反映在屏幕上,同时操作者在盘算机前宣布的指令也要迅速投递现场,所有这一切都是和时数据库为中介环节,数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的以后值,变量网罗系统变量和用户界说的变量。变量的荟萃笼统地称为“数据词典”,数据词典纪录了所有用户可应用 的数据变量的详细信息。
  动画毗连。所谓“动画毗连”就是培植画面的图素与数据库变量的对应关系,当变量的值改变时,在画面上以图形对应的动画效果体现出来;或许由软件应用者经由历程图形工具改变数据变量的值。这样,工业现场的数据当它们变换时,先经由历程I/O饰辞,惹起实时数据中变量的变换再经由历程“动画”在画面上反映出来。
  硬件接口。KINGVIEW软件系统与事适用户应用的详细的现场部件有关。关于不合的硬件行动措施,只需为组态王装备照顾的通讯驱动便可。
4.1.3系统组态界面的设计
凭证电机的负载变换,实验又分负载实验、空载实验、堵转实验等,在此系统设计中,由于时间无限,系统组态界面设计历程当中主要设计了负载实验、空载实验和对应参数的实时曲线界面。以下以培植主画面为例,讲述界面设计的历程。
  掀开组态界面,新建工程,工程名为电机敏能实验系统(主画面)。
详细法式模范以下:
  1)在工程治理器被选择菜单“文件/新建工程”,或许点击工具栏的“新建”按钮,泛起“新建工程向导之一”对话框。
  2)单击“下一步”按钮,弹出“新建工程向导之二”对话框。
  3)单击“浏览”按钮,选择所要新建的工程存储的蹊径。
  4)单击“下一步”按钮,弹出“新建工程向导之三”对话框:
    在对话框中输入工程称谓:“电机敏能实验系统”
    在工程形貌中输入:“测试电机的性能”
    单击“完成”。
  5)弹出对话框,选择“是”按钮,将新建工程设为组态王以后工程。
  6)在菜单项被选择“工具/切换到开发系统”,直接掀开组态王工程浏览器,则进入工程浏览器画面,此时组态王自动天生初始的数据文件。
  7)在工程浏览器中左边的树形结构被选择“画面”,在左边视图中双击“新建”。
  工程浏览器将弹出“新画面”对话框,然后在新画面中首先阻拦页面设置,如画面职位、画面气焰气焰等。
  画面中要新建的图素主要以主回路为凭证,以新建电压互感器为例:
  按F2键掀开图库治理器,选择你所要的图素—电压互感器(若无,用户可以自己凭证自己的须要培植新的图素),在工程画面上单击鼠标,泛起电压互感器,然后调剂巨细并放到适当的职位便可。
  空载实验界面如图4.1所示:
 
  负载实验组态界面如图4.2所示:
  实时趋势曲线以下图4.3所示:
  在本系统中,由于被测电机的容量可在一个较大规模内改变,测试的内容也有空载和负载之分,是以电机的电流变换的规模很大,从几安培到几十安培以致上千安培。推敲就职务要领为自动/手动两种要领。而且手动要领中由于用户的须要仍请求接纳指针式仪表读取实验数据,是以保证在大规模内都能准确读取电流值是本系统设计的难点之一。在本系统中,电流仍经由历程电流互感器来丈量。推敲到电流的变换规模必须要用到多组电流互感器。在本文中有代表性的选用了两组电流互感器,它们划分为5/5、30/5两种。如图4.1中红线框所示,便利起见,见下图4.4所示:
  其中TA1与TA2为不合量程的电流互感器,经由历程QF2、KM1和KM2之间的切换,可选择不合量程的电流互感器接入。可以经由历程电流继电器作照顾的切换,从而选择出对应的被测电流。由于电流互感器丈量时次级是禁绝可开路的,以是在阻拦电流换档时,请求将要换去的电流互感器,先短路原边丈量线圈,然后再断开副边线圈。而要换上的电流互感器则先接通副边线圈后断开原边线圈。
    在以上空载和负载组态控制画面上,操作职员可直接点击画面上的控制按钮,完成照顾的控制。
4.2 下位机的设计
4.2.1三菱FX2N型PLC的性能特点
  在本系统中接纳了三菱系列PLC,三菱系列PLC 是三菱公司较量主要的产物,它运转速率快、控制可靠、装配无邪、扩大利便、性能价钱比高,具有强盛的指令系统,而且接纳模块组件,用户可凭证控制须要,无邪地购置种种模块,防止了控制点数的铺张,是以在工业控制中取得了普遍的应用。
  三菱FX2N型PLC的性能特点:
  (1)可靠性高 I/O均接纳光电耦合, 二次电路设有C - R 滤波器, 防止混入输入接点的振动噪声和输入线的噪声惹起误行动, 具有很强的抗滋扰才干, 能用于较低劣的情形。
  (2)抗滋扰性好 接纳模块结构和软件控制,省去硬件开发使命,大大前进了系统的抗滋扰性。
  (3)通用性好, 应用便利、无邪。 在不改变硬件的情形下, 修改PLC外部软件可完成不合的控制请求, 大大增添调试的使命量, 前进使命效力,使系统的柔性大大前进。
  (4)增添RS —232BD 接口板, 便利地完成与上位机之间的通讯。
4.2.2 PLC的I/O输入输入装备
凭证系统控制请求PLC输入输入变量界说如表4.1所示:
  由变量名界说可知,输入点数为5,输入点数为8,选用PLC型号为FX2N-48MR。由于实验室条件和时间的限制,只是做了一小部门的变量界说。着实在现实控制历程当中还需更多的变量界说,在此不逐一枚举。
  输入输入装备如图4.5所示:
4.2.3 PLC控制系统的结构
PLC控制的工具主要为两侧的调压控制(网罗稳压控制)、变频机组频率控制(网罗稳频控制)和其它励磁控制。
  要完成电压可调,可经由历程PLC及其继电器控制线圈触头腻滑移动来控制。
  同时由于电网电压的摇动及其机械因素的影响,必须要有稳压措施。
  要完成频率腻滑可调,可用PLC匀称改变变频机组的励磁,本质是改变变频机组的电流。
  基本控制框图如图4.6所示:
4.2.4 PLC控制流程框图
本系统所要完成的是高压电机的实验, 电机实验的项目分为多种,在此推敲负载和空载实验。着实,空载实验是负载实验的一个特例,推敲情形特殊,阻拦划分实验。
1.空载实验
  空载实验,就是没有负载,在本系统设计中相当于把负载侧电机去掉落落,剩下被试侧线路,以后可以阻拦空载实验。
  其对应的软件流程图如图4.7所示:
                              图4-7 空载实验软件流程图
空载实验梯形图
2、负载实验
  负载实验必须保证变频机组的频率在划定规模8~50Hz内变换,其对应的软件流程图如图4.8所示:
图4-8 负载实验软件流程图
  梯形图法式模范模范
4.3 高压掩护设计
电机实验必须请求有严酷的掩护措施再加上本系统在高压电下阻拦实验,掩护效果变的加倍严重。推敲到实验系统的特殊性和被试样性能够存在误差,必须设置较严酷的掩护措施。在装备硬件老例掩护(例如被试侧和负载侧的断路器、高压隔脱离关等)的基础上,接纳软件设置无邪的掩护系统,以顺应被试样机规格、功率巨细纷歧的特点和适时监控的须要。完成电气掩护及自动检查。在组态王体例可设置界面,有电压、电流、功率指导及电源通断控制及显示,而且设置误差预警及警报,完成较完善的掩护功效网罗:过电压掩护、欠电压掩护、缺相掩护、短路掩护、过载掩护、过电流掩护、过转矩掩护等等。
  例如,在负载实验组态界面上,设置了过电压报警和过载报警。如图4.9所示:

  经由历程查找电机允许经由历程的下限电压,在组态界面上设置了过电压报警;当频率下调时,被试电性能够过载,经由历程设置过载报警保证线路的安然。着实在现实电机测试历程当中,还要推敲更多方面的掩护。
4.4 上位机和下位机的通讯
4.4.1 PLC和组态王的通讯简介
  组态王与PLC之间通讯接纳的是PPI通讯协定。组态王经由历程串行口与PLC 阻拦通讯,会见PLC相关的存放器地址,以取得PLC 所控制装备的状态或修改相关存放器的值。在现实编程历程不须要编写读写PLC存放器的法式模范模范,组态王供应了一种数据界说措施,在界说了IPO 变量后,可直接应用变量名用于系统控制、操作显示、趋势剖析、数据纪录和报警显示。
  上位机和下位机通讯原理图如图4.10所示:
 
4.4.2 通讯的完成法式模范
PLC与上位盘算机的通讯可以应用高等语言编程来完成,然则用户必须熟悉互连的PLC及PLC 群集接纳的通讯协定,严酷的凭证通讯协定划定为盘算机编写通讯法式模范模范,其对用户请求较高,而接纳工控组态软件完成PLC与上位盘算机之间的通讯则相对质朴,由于工控组态软件中浅易都供应了相关装备的通讯驱动法式模范模范,例如三菱系列PLC与工控组态王软件“组态王 6.0x”之间可阻拦毗连完成PLC与上位盘算机之间的通讯。
  下面简介组态王6.0与FX2N PLC 之间通讯的完成法式模范。
  PLC接纳RS-485或RS-232阻拦通讯,占用盘算机的一个串行口。在不添加扩大卡的情形下可以应用编程口和盘算机阻拦通讯。 
第一、装备毗连:
  应用PLC 与盘算机公用的F2 - 232CAB 型RS232C 电缆,将PLC 经由历程编程口与上位盘算机串口(COM 口) 毗连,阻拦串行通讯。串行通讯要领应用“组态王盘算机”的串口,I/O装备经由历程RS-232串行通讯电缆毗连到“组态王盘算机”的串口。在本系统通讯中操作以下:
  1)在组态王工程浏览器的左边选中“COM1”,在左边双击“新建”,运转“装备装备向导”。
  2)选择“PLC”下的 “三菱”中“FX2”的“编程口”项,单击“下一步”;
为外部装备取一个称谓,输入PLC,单击“下一步”;
  3)为装备选择毗连串口,设为COM1,单击“下一步”;
  4)填写装备地址,设为0,单击“下一步”;
(注:在现实毗连装备时,地址的设置要和在装备上装备的地址要不合。)
  5)设置通讯误差恢复参数(浅易情形下应用系统默许设置便可),单击“下一步”;
  6)检查各项设置,确认无误后,单击“完成”。
第2、装备装备:
  在组态王工程浏览器的工程目录显示区,点击“装备”纲目项下PLC 与上位盘算机所连串口(COM1 口) ,阻拦参数设置。
  然后在组态王浏览器目录内容显示区内双击所设COM1 口对应的“新建”图标,会弹出“装备装备向导”对话框。在此对话框中完成与组态王通讯的装备的设置。
第3、结构数据库
  界说变量如表4.2所示:
第四、培植动画毗连
  所谓“动画毗连”就是培植画面的图素与数据库变量的对应关系。
  1.在上表中培植I/O变量后,就必须培植画面图素与数据变量的对应关系。
例如:(1)界说界面上的“泉源”按扭
  在画面上双击该按扭,弹出该工具的动画毗连对话框。
  选择“敕令语言毗连”下的“弹起”选项,在敕令语言中,键入本站点\\泉源=1则代表假定在系统运转时,单击该按扭,系统才干照顾而且使命。
  (2)界说界面上的负载侧的电压输入
  在画面上双击电压输入对应的文本框,弹出该工具的动画毗连对话框。选择“值输入”下的“模拟值输入”选项,然后键入表达式 \\本站点\\增压132这样就界说好了该图素的动画毗连。
  其它图素的界说与下面两个例子类似,但必须图素与变量相对应。
2.敕令语言:
if(增大调压器2==1&&增压132<10) 负载侧调压器M2调压至特殊值;
{
增压132=增压132+1;
if(增压132==10)
{
增大调压器2=0;
\\本站点\m232=1;
}
else
\\本站点\m232=0;
}
if(\\本站点\增大频率==1&&增频率142<50) 变频机组调频至50HZ;
{
增频率142=增频率142+1;
if(增频率142==50)
{
\\本站点\增大频率=0;
\\本站点\m242=1;
}
else
\\本站点\m242=0;
}
if(\\本站点\增大调压器1==1&&增压131<10) 被试侧调压器调压至特殊值; 
{
增压131=增压131+1;
if(增压131==10)
{
\\本站点\增大调压器1=0;
\\本站点\m231=1;
}
else
\\本站点\m231=0;
}
if(\\本站点\减小频率==1&&增频率142>8) 变频机组往下调治频率;
{
增频率142=增频率142-1;
if(增频率142==8)
{
\\本站点\减小频率=0;
\\本站点\m241=1;
}
else
\\本站点\m241=0;
}
if(\\本站点\阻拦==1&&\\本站点\高压2==0)
增压131=0;
if(\\本站点\阻拦==1&&\\本站点\高压1==0)
{
增压132=0; 电压清零;
增频率142=0; 频率前往到初始值;
}
if(\\本站点\高压2==1&& 改变2<360) 负载侧电机运转;
改变2= 改变2+30;
else
改变2=0;
if(\\本站点\高压1==1&& 改变1<360) 被试侧电机运转; 
改变1= 改变1+60;
else
改变1=0;
if(\\本站点\高压2==1&&\\本站点\电流互感器高==0)
\\本站点\电流互感器低=1;
if(增频率142==35&&减小频率==1)
{
\\本站点\电流互感器低=0;
\\本站点\电流互感器高=1;
}
if(\\本站点\高压2==0)
{
\\本站点\电流互感器高=0;
\\本站点\电流互感器低=0;
}

第五、系统运转
  启动组态王运转系统TOUCHVEW; 运转电机敏能系统的控制。在写入PLC法式模范模范后,将PLC 开关指向“RUN”状态,按下“泉源”按钮,不雅不雅察负载实验和空载实验的控制效果。实验效果注解,系统运转正常,动画效果优胜。
4.4.3组态界面中系统完成控制功效形貌
参照组态界面图,先把空载和负载对应的PLC法式模范模范写入PLC内存中,在完成一次演示后,必须先扫除PLC中的内存后写入法式模范模范。
空载实验时,点击“泉源实验”按扭,先在被试侧检测有没有高高压旌旗暗记,如无,则高压侧开关KM1闭合,延时5秒,高压侧开关KM3闭合,电机运转。在本空载实验中,电流互感器的量程切换在负载实验中体现,然后再延时5秒,调压器泉源调治,调至被试侧电机特殊电压10KV时,调压阻拦,丈量系统启动泉源实验,实验完后,先关高压开关KM3,再关高压开关KM1,实验阻拦。
  负载实验时,点击“泉源”按扭,和空载一样,先在被试侧检查有没有高高压旌旗暗记,如无,高压开关KM2闭合,延时5秒高压开关KM4闭合,电流互感器先打到高量程30/5档,负载侧电机泉源运转,着实在现实现场控制历程当中,要凭证现场搜集电流旌旗暗记来选择合适的量程分档,在此只作体现。延时5秒,泉源调治变压器,电压从0~10KV时,调压器关闭,延时5秒,频率泉源从“6”泉源调治,在调治频率至35HZ时,电流互感器切换到高等5/5,等到频率调至50HZ后,延时5秒,被试侧高压开关KM1闭合,延时5秒,高压开关KM3闭合,被试电机泉源运转,再延时5秒,被试侧调压器泉源调压,等到调至10KV后,延时5秒,负载侧频率泉源从50HZ往下调治,在断定频率知足请求后,丈量系统启动,在35HZ下,电流互感器又切换到高等,等到调至8时,延时5秒后,按序掀开被试侧高压开关KM3→负载侧高压开关KM4→被试侧高压开关KM1→负载侧高压开关KM2,电流互感器开关KM5、KM6也同时掀开。如在5秒内按“阻拦”按扭,将手动阻拦控制。同时,也可切换到实时曲线,不雅不雅察各个参数的变换趋势。
 
5.1丈量系统的组成
丈量系统中被试电机侧的电参数、负载电机侧的电参数和变频机组的频率都必须传输到上位机,在组态界面上完成数据监控。
  下面那些参数首先必须经由历程传感器和互感器丈量,如主回路中用到的电压互感器用于丈量电压,电流互感器用于丈量电流。把测得的数据必须传输到上位盘算机阻拦监控。而且有些参数如温度等必须经由历程传感器丈量。
  基于下面的推敲设计丈量系统的基本框图如图5.1所示:
 
5.2 数据搜集及处置赏罚赏罚系统原理和组成
旌旗暗记采小我私人系以下图5.2所示,它由传感器 、旌旗暗记处置赏罚赏罚电路、A/D板、扭矩仪、工控机等组成。被试电无邪员负载电机,被试电机与负载电机之直接有转速传感器以测试在不合的施加负载下电机输入的转速、转矩和功率。3只电撒播感器用于检测三相电流;3只电压传感器用于检测电机的有功功率;一只三相无功功率传感器用于检测电机的无功功率。还设置了温度传感器用于检测电机温升。模拟旌旗暗记由旌旗暗记处置赏罚赏罚电路处置赏罚赏罚后,分两路,一起送数字仪表显示,此外一起由A/D板搜集后送工控机阻拦处置赏罚赏罚和组态监控。转矩转速传感器检测旌旗暗记由微机扭矩仪显示并经由历程RS-485串口送至工控机。旌旗暗记搜集处理由传感器、旌旗暗记处置赏罚赏罚电路、A/D板、扭矩仪、工控机合营完成。值得诠释的是,功率因数、电机的输入功率、电机效力不是直接丈量出来的,而是经由历程以上参数运算直接取得。
  以下对上述框图中主要硬件模块的作用划分予以简要简介。
  A/D搜集卡 A/D搜集接纳AC1820 高速数据搜集卡。该卡供应16路单端输入12位A/D转换,A/D 转换速率最快可达800kHz。该卡接纳板上RAM 存储要领,板上RAM 为128K字,可以脱机采样,合适WINDOWS系统的应用。该卡的以上特点完万能够知足高压电机实验的各项请求。
旌旗暗记处置赏罚赏罚电路 它的作用是将各传感器的输入旌旗暗记转换成为0~±5V的电压,以便A/D搜集卡搜集和计数。同时,也为A/D搜集卡供应适当的掩护。

  本文设计中接纳青岛青智公司的数字电参数丈量仪(自带RS-485接口)丈量,它能够替换图5.2虚线框中的模块。
  它的型号为8901F~8905F。它的使命原理:被丈量的电压、电流旌旗暗记首先变换成较小的电压旌旗暗记,送到高速模拟数字转换器,使之转换成单片机可以处置赏罚赏罚的数字量。单片机对搜集到的数字量进走运算处置赏罚赏罚,并将事实盘算的效果以数字的形式显示出来,与传统指针式仪表相比,数字电参数丈量仪具有以下优点:
1.所测旌旗暗记数值为真有用值;
2.直接数字显示,无读数误差;
3.关于波形掉落真的旌旗暗记异常适用;
4.用一台仪器可以丈量多个参数。
   扭矩仪接纳兰光NJY-20扭矩仪,结构原理以下:
  将待测产物结着实NJY测试仪的夹具上,该夹具与一个高精度的扭矩传感器慎密毗连,经由历程操作者手旋瓶盖,传感器将手旋扭矩转换成照顾的电压旌旗暗记,后由单片机吸收并剖析处置赏罚赏罚,最后出具实验效果。
  电参数丈量仪与工控机的硬件毗连如图5.3所示:
5.3.1 电流互感器的选择
1)电流互感器的选择准绳
  掩护用电流互感器的性能应知足继电掩护准确行动的请求。首先应保证在稳态对称短路电流下的误差不逾越划定值。关于短路电流非周期重量和互感器剩磁等的暂态影响,应凭证互感器所在系统暂态效果的严重水平、所接掩护装配的特点、暂态饱和能够惹起的效果和运转履历等因素,予以公正推敲。如掩护装配具有减缓电流互感器饱和影响的功效,则可凭证掩护装配的请求选用适当的互感器。
  在本系统中,系统在阻拦空载和负载实验时,由于被测电机的容量和负载可在一个较大规模内改变,是以电机的电流变换的规模很大,从几安培到几十安培以致几千安培。这给电流丈量带来了精度和量程选择的效果。虽然,电流的丈量浅易选用电流互感器,在本系统中,电流仍经由历程电流互感器来丈量。
  电流互感器是按电磁感应原理使命的,主要由逝世心、一次绕组和二次绕组等几个部门组成,电流互感器的一次绕组匝数很少,应用时一次绕组勾通在被测线路里。而二次绕组匝数较多,与丈量仪表和继电器等电流线圈勾通应用。
  按特殊变流比选择(一、二次特殊电流之比),其中一次电流是按耐久运转能知足允许发烧条件一定的。我国国家GB1202-97《电流互感器》中特殊一次电流尺度值。已对一次特殊电流划定了系列化尺度。有从1A至25000A等不合规格的电流互感器可供选择。
  推敲到电流的变换规模必须要用到多组电流互感器。在本文中有代表性的选用了两组电流互感器,变流比划分为5/5、30/5,品级精度均为0.2。在现实实验历程当中凭证现内情形会用到更多的电流互感器。
5.3.2 电压互感器的选择
电压互感器按其使命原理可以分为电磁感应原理可以分为电磁感应原理和电容分压原理两类。经常应用的电压互感器是应用电磁感应原理使命的,它的基本结构与浅易变压器类似,主要由逝世心、一次绕组、二次绕组组成。它一次绕组匝数较多,二次绕组匝数较少,应用一次绕组与被丈量电路并联,二次绕组与丈量仪表或继电器等电压线圈并联。
  在系统被选用JSJW-10型电压互感器,它为三相三绕组五逝世心柱式油浸电压互感器,特殊电压为10KV,供丈量电压、电能、功率、继电掩护、功率因数及绝缘监视应用。
由于时间和条件的限制,系统的设计有许多方面可以进一步刷新:
1)在PLC和组态王通讯历程当中,由于实验室装备和条件的限制,在通讯要领上只能接纳RS-232通讯,然则假定在现场系统通讯中可以推敲接纳RS-485接口。
  2)在本系统中,PLC与上位机的通讯虽然主要,然则电机丈量的有些参数必须经由历程数据采小我私人系传输到上位机,然则怎样能在组态界面上显示出来,是一个异常主要的效果。在系统组态界面上,电流、转速等没有显示,推敲经由历程板卡传输已往,首先把板卡插到工控机的主板上,与外部智能仪表相连,而且在组态王工程浏览器中新建板卡,而且选择对应智能仪表的型号,这样数据便可上传。便利组态实时监控。
  3)在此设计中,由于时间及条件的限制,只完成了系统设计的主要部门,在电机现实测试中,还必须要有对电机性能的评判,这就须要用到电机测试专家系统,对电机性能阻拦诊断。专家系统网罗知识库、推理机、数据库等组成。
  4)在现实实验中,要实时监控PLC的使命状态,可接纳VB6.0完成组态王软件实时监控可编程控制器PLC。浅易接纳的措施是:应用Visual Basic供应的串行通讯功效,完成与可编程控制器PLC之间的通讯,再应用VB的DDE功效完成组态王与Visual Basic之间的静态数据交流。 这样就把从可编程控制器PLC搜集到的外部旌旗暗记经由历程Visual Basic 直接静态地显示在组态王界面上。结构框图以下:

  数字旌旗暗记处置赏罚赏罚、系统辨识、专家系统是以后电机测试的生长偏向,随着电机种类的变多,功效增多、增强,对电机的测试请求也愈来愈高,而这些剖析措施对电机的状态有深刻的剖析,取得的信息大大增添,能够发现传统措施所不克不及发现的效果。
  
 
  本系统应用高压机构告成完成了10kV高电压电机的空载、负载实验,由于时间和条件限制,虽然没有在现实中取得现场测试,然则,此系统设计完全,网罗软件和硬件,组成了一个智能测试系统。工控机作为上位机,供应了优胜的人机界面,阻拦全系统的监控和治理, PLC作为下位机推行可靠有用的疏散控制, 而且告成的完成了组态王和三菱PLC之间的正常通讯,凭证我们设计的空载和负载软件流程图在组态界面上模拟了PLC对主回路的控制,动画效果温柔序控制优胜。
  本设计从现场应用的角度出发,说清晰了了电机实验系统中各功效模块的设计措施,网罗上位机、下位机、组态软件、通讯与检测模块、PLC的法式模范模范设计。对每功效模块给出了详细的设计法式模范,并供应了设计法式模范和法式模范模范。并为实验操作历程给出了须要的诠释与简介。本设计触及到的元件网罗传感器 、旌旗暗记处置赏罚赏罚电路、A/D板AC1820、扭矩仪NJY-20、互感器JSJW-10、工控机等,上位机法式模范模范接纳KINGVIE,下位机接纳了工业现场普遍应用的FX2n-48MR,通讯与监测及转换部门由集成模块8901F组成。
本设计内容详细,条理清晰,语言浅易,有较强的适用性,能够完成最基本的电机实验,并可进一步联络数字旌旗暗记处置赏罚赏罚、系统辨识、专家系统刷新知足高条理的电机实验,并应用于现实。
 
 
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