基于PLC的电机转速检测.docx

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- - PAGE 10 - 目 录 一、引言 ………………………………………………………第 3 页 二、设计任务 …………………………………………………第 4 页 三、设计方案选择及论证 ……………………………………第 5 页 四、电气控制电路原理设计 …………………………………第 5 页 五、程序 ………………………………………………………第 6 页 六、调试与总结 ……………………………………………第 14 页 七、参考文献 …………………………………………………第 17 页 一、引言 目前,PLC 是工业控制领域的主要控制设备, 为各种各样的自动化控制系统提供了安全可靠和比较完善的控制方案。转速是电动机重要的基本状态参数, 在很多运动系统的测控中, 都需要对电机的转速进行测量, 测量的精度直接影响系统的控制情况,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。电机转速的准确测量与显示极为重要, 现已成为工业自动化系统的重要组成部分。 目前工业中测量转速的方式主要有两种。一种是将转速转化为模 拟信号, 对模拟信号进行测量。如测速发电机是将转速直接转换为电压信号, 然后测量其电压。这种方法的缺点是被测信号易受电磁干扰和温度变化的影响。另一种是将转速信号转化为脉冲信号, 然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量。这种方法的优点在于抗干扰能力强、不受温度变化影响、稳定性好 。 工业现场往往存在许多的干扰因素 , 因此工业测控系统中普遍采用数字式转速测量方法。PLC因其高可靠性已经成为工业控制的一个重要设备。采用PLC测量电机转速可以保证测量的稳定性和高精度。 二、设计任务 任务概述 利用测频法测量电动机的转速,即在单位时间内采集编码器脉冲的个数,通过计算就可以得知电动机的转速。PLC 电机转速测量见图1: 编 编 S7--200 电动机 码 器 图1 PLC电机转速测量 电动机转动带动转速传感器(光电编码器,霍尔传感器)。当电机每转一圈, 输出转速测量N 个脉冲,PLC 高速计数单元在单位时间T 毫秒对脉冲计数为m., 则电机转速n 为:n=m/T*1000*60/N rpm(在本课题中,N取150,T取20)。 设计要求 用 PLC 测 量 电 动 机 转 速 要 达 到 以 下 要 求 : 1.按下启动按钮后,就开始不间断测量电动机转速,通过计算实时显示电 机转速。 采用四位数码管以显示转速。 设计任务 (1). 根据设计要求,完成PLC 硬件配置电路。 (2). 根据设计要求完成程序设计 (3). 利用PLC扩展模块设计模拟调试方案,并进行模拟调试。 (4) 编写设计说明书,内容包括:。 ① 设计过程和有关说明。 ② 基于 PLC 的转速测量系统电路图。 ③ PLC 控制程序(梯形图和指令表)。 ④ 其他需要说明的问题,例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。 三、设计方案选择及论证 常用的数字式转速测方法有: (一)M 法(频率法) 在规定的检测时间内, 检测光电脉冲发生器所产生的脉冲信号的个数来确定转速。频率计算公式为:f=N/T; 其中T 为规定的检测时间, N 为规定的检测时间内测得的脉冲信号的个数。虽然检测时间一定, 但检测的起止时间具有随机性, 因此M 法测量转速在极端情况下会产生士1 个转速脉冲的误差。 可见待测信号的频率越高, 频率测量的精度也越高; 信号的频率越低, 测量的精度也越低。当被测转速较高或电机转动一圈发出的转速脉冲信号的个数较大时, 才有较高的测量精度, 因此M 法适合于高速测量。 (二)T法(周期法) 它是测量光电脉冲发生器所产生的相邻两个转速脉冲信号的时间间隔来确定转速。相邻两个转速脉冲信号时间的测量是采用对已知高频脉冲信号进行计数来实现的。在极端情况下, 时间的测量会产生士1 个高频脉冲周期的误差。频率计算公式为:f=1/(n*T0)。其中T为高频脉冲信号的周期,n是高频脉冲的个数。 可见待测信号的频率越低,测量的精度越高; 待测信号的频率越高, 测量的精度越低。因此T 法在被测转速较低(相邻两个转速脉冲信号时间间隔较大) 时, 才有较高的测量精度, 所以T 法适合于低速测量。 (三)M/T 法(频率/ 周期法) 它是同时测量检测时间和在此检测时间内光电脉冲发生器所产生的转速脉冲信号的个数来确定转速。由于同时对两种脉冲信号进行计数, 因此只要“同时性” 处理得当, M/T下法实现测速具有较高的测速精度。 在本次课程设计中,因为要实现电机转速的测量。由于电机的转速脉冲频率较高,在1kHz~101kHz 左右,因此,应采用高速计数器指令,采用单相计数。所以综上所述,选择频率法,较为适合。 四、电气控制电路原理设计 (一

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