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1、交流电机变频调速与测速洪群欢2014年12月电气综合设计一、实训项目任务n实现对三相交流电机变频调速和测速，应用PLC通过USS指令控制变频器实现电机的加减速控制，并应用与电机同轴的编码器测出电机的实际转速。实训设备：PLCPLC变频器变频器带编码器的三相交流电机带编码器的三相交流电机8/20/20242浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院二、控制系统硬件接线8/20/20243浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院三、电机编码器空心轴空心轴K60K60电机编码器电机编码器工作原理工作原理： 光电旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为光电旋转编码器是用来测量转速的装置。它
2、分为单路输出单路输出和和双路输出双路输出两种。单两种。单路输出是指编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的编码器输出两组路输出是指编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的编码器输出两组相位差相位差90度度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。 当光电编码器的轴转动时当光电编码器的轴转动时A、B两根线都产生脉冲输出，两根线都产生脉冲输出，A、B两相脉冲相差两相脉冲相差90度相位角，由此可测出光电编码器转动方向与电机转速。如果度相位角，由此可测出光电编码器转动方向与电机转速。如果A相脉冲比相脉冲比B相脉冲相脉冲超前则光电
3、编码器为正转，否则为反转。超前则光电编码器为正转，否则为反转。Z线为零脉冲线，光电编码器每转一圈产线为零脉冲线，光电编码器每转一圈产生一个脉冲，主要用作电机旋转圈数的计数。生一个脉冲，主要用作电机旋转圈数的计数。A线用来测量脉冲个数，线用来测量脉冲个数，B线与线与A线线配合可测量出转动方向。配合可测量出转动方向。技术参数：技术参数：分辨率：600（即电机转一圈输出600个脉冲）工作电压：DC526V最高频率响应：300KHz输出端：A（绿）、B（白）、Z（黄）8/20/20244浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院（一）高速计数器占用输入端子（一）高速计数器占用输入端子S7-200
4、 PLC有六个高速计数器，其占用的输入端子如下表所示。 各高速计数器不同的输入端有专用的功能，如：时钟脉冲端、方向控制端、复位端、启动端等。四、PLC的高速计数器8/20/20245浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院（二）、高速计数器的工作模式（二）、高速计数器的工作模式1高速计数器的计数方式高速计数器的计数方式 （1）单路脉冲输入的内部方向控制加单路脉冲输入的内部方向控制加/减计数减计数：即只有一个脉冲输入端，通过高速计数器的控制字节的第控制字节的第4位位来控制做加计数或者减计数。该位为1，加计数；该位为0，减计数。 四、PLC的高速计数器8/20/20246浙江万里学院电子信
5、息学院浙江万里学院电子信息学院 （2）单路脉冲输入的外部方向控制加单路脉冲输入的外部方向控制加/减计数减计数：即有一个脉冲输入端，有一个方向控制端，方向输入信号等于1时，加计数；方向输入信号等于0时，减计数。如图所示为外部方向控制的单路加/减计数。该计数方式可调用当前值等预设值中断和外部输入方向改变的中断。四、PLC的高速计数器8/20/20247浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院（3）两路脉冲输入的单相加两路脉冲输入的单相加/减计数减计数。即有两个脉冲输入端，一个是加计数脉冲，一个是减计数脉冲，计数值为两个输入端脉冲的代数和，如下图所示。该计数方式可调用当前值等预设值中断和外部
6、输入方向改变的中断。四、PLC的高速计数器8/20/20248浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院（4）两路脉冲输入的双相正交计数两路脉冲输入的双相正交计数。即有两个脉冲输入端，输入的两路脉冲A 相、B相，相位互差90（正交），A 相超前B相90时，加计数；A 相滞后B相90时，减计数。在这种计数方式下，可选择1x模式（单倍频，一个时钟脉冲计一个数）和4x模式（四倍频，一个时钟脉冲计四个数）。四、PLC的高速计数器双相正交计数1x模式 8/20/20249浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院双相正交计数4x模式 四、PLC的高速计数器8/20/202410浙江万里学院电
7、子信息学院浙江万里学院电子信息学院四、PLC的高速计数器8/20/202411浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院高速计数器的控制字和状态字高速计数器的控制字和状态字8/20/202412浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院状态字节状态字节8/20/202413浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院（三）高速计数器指令及使用（三）高速计数器指令及使用1高速计数器指令高速计数器指令 高速计数器指令有两条：高速计数器定义指令HDEF和高速计数器指令HSC。 四、PLC的高速计数器8/20/202414浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院2高速计数器指令
8、的使用高速计数器指令的使用 （1）每个高速计数器都有一个32位初始值和一个32位预置值，初始值和预设值均为带符号的整数值。 除控制字节以及预设值和初始值外，还可以使用数据类型HC（高速计数器当前值）加计数器号码（0、1、2、3、4或5）读取每台高速计数器的当前值，如HC0。 四、PLC的高速计数器8/20/202415浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院3高速计数器指令的初始化高速计数器指令的初始化 （1）用SM0.1对高速计数器初始化。 （2）在初始化程序中，根据希望的控制设置控制字（SMB37、SMB47、SMB57、SMB137、SMB147、SMB157）。 （3）执行HD
9、EF指令，设置HSC的编号（05），设置工作模式（011）。如HSC的编号设置为1，工作模式输入设置为11，则为既有复位又有启动的正交计数工作模式。 （4）把初始值写入32位当前值寄存器（SMD38、SMD48、SMD58、SMD138、SMD148、SMD158）。如写入0，则清除当前值，用指令MOVD 0，SMD48实现。四、PLC的高速计数器8/20/202416浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院 （5）把预置值写入32位预置值寄存器（SMD42、SMD52、SMD62、SMD142、SMD152、SMD162）。若写入预置值为16#00，则高速计数器处于不工作状态。 （
10、6）为了捕捉当前值等于预置值的事件，将条件CV=PV中断事件（如事件13）与一个中断程序相联系。 （7）为了捕捉计数方向的改变，将方向改变的中断事件（如事件14）与一个中断程序相联系。 （8）为了捕捉外部复位，将外部复位中断事件（如事件15）与一个中断程序相联系。 （9）执行全局中断允许指令（ENI）允许HSC中断。 （10）执行HSC指令使S7-200对高速计数器进行编程。 （11）编写中断程序。3高速计数器指令的初始化高速计数器指令的初始化8/20/202417浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院8/20/202418浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院例： 采用测频方法测量电动机的转速。 分析：用测频法测量电动机的转速是指在单位时间内采集编码器脉冲的个数，因此可以选用高速计数器对转速脉冲信号进行计数，同时用时基来完成定时。知道了单位时间内的脉冲个数，再经过一系列的计算就可得到电动机的转速。下面的程序只是有关HSC的部分。8/20/202419浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院主程序 8/20/202420浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院中断程序 8/20/202421浙江万里学院电子信息学院浙江万里学院电子信息学院
