机械工程测试技术实验指导书

院系：机电工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

课程：机械工程测试技术

编者：郭波

实验一三相异步电动机转速测控实验 (1)

实验二小车位移测控试验 (4)

实验一三相异步电动机转速测控实验

一、实验目的：

1、利用机械工程测试技术原理构建三相异步电动机转速测量系统。

2、理解控制测试技术在机电自动控制环节的作用。

二、实验原理与方法：

1．变频器的控制电路图

2.变频器通过模拟信号进行频率设定（电压输入），相关设置参数见FR-D700使用手册（基础篇）

3.5.3 P60.

3.转速模拟量的采集与频率模拟量的输出使用FX2N-3A可编程控制器模拟量输入输出模块，相关设置程序可见FX系列特殊功能模块用户手册。

1）接线

2）精度规格

3）缓冲存储器参数设置

4）模拟量输入程序例子

5）模拟量输出程序例子

4、利用PID指令实现输出的闭环控制，相关设置程序见FX2N编程手册

5、PID参数意义

本实验测试用参数

三、实验条件：

四、实验内容与步骤：

1．设计绘制控制电气图；

2.设计梯形图程序实现转速信号采集与频率模拟信号输出控制；

3.调谐给定PID参数，并记录转速稳态误差与进入稳态的时间。

五、实验注意事项：

1、实验时，人体不可接触带电线路。

2、接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。

3、根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，一般按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线。

4、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。

5、电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，是否有短路回路存在，以免损坏仪表或电源。

6、总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。

六、实验报告要求：

1、每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。

2、分别绘制控制电气图。

3、分析报告转速测量对工程控制的意义。

实验二小车位移测控试验

一、实验目的：

1、掌握机械传动原理及应用。

2、掌握接近开关原理和应用方法。

3、掌握PLC脉冲控制的基本方法。

二、实验原理与方法：

1．传感器：

(1)接近开关：接近开关有三根连接线（棕、兰、黑）棕色接电源的正极、蓝色接电

源的负极、黑色为输出信号，当与档块接近时输出电平为低电平，否则为高电平。与PLC 之间的接线图如下，当传感器动作时，输出端对地接通。PLC内部光耦与传感器电源构成回路，PLC信号输入有效。

2.光耦电路

当滑块经过时，输出一个低电平。给PLC一个输入信号

3．步进电机

采用二相八拍混合式步进电机，主要特点：

体积小，具有较高的起动和运行频率，有定位

转矩等优点。本模型中采用串联型接法，其电

气图如下图所示：

4．步进电机驱动器

步进电机驱动器主要有电源输入部分、信号输入部分、输出部分等。驱动器参数如下列图表所示：

（

（5）PLC控制器与步进电机驱动器连接的工作原理如图所示：

驱动器电源由面板上电源模块提供，注意正负极性，驱动器信号端采用+24V供电，需加1.5K限流电阻（见图中1.5K电阻）。驱动器输入端为低电平有效，在使用不同厂家的PLC 产品配套此模型使用时，要选择相应的输出方式，或者加入合适的电平转换板进行电平转换。

5.硬件保护电路：

本模型的两个行程开关是模型的硬件保护。当滑块把行程开关压下时，步进电机被锁定，以保护模型不被损坏。

三、实验条件：

四、实验内容与步骤：

1、模型按以下要求动作

①小车所停位置号小于呼叫号时，小车右行至呼叫号处停车；

②小车所停位置号大于呼叫号时，小车左行至呼叫号处停车；

③小车所停位置号等于呼叫号时，小车原地不动；

④具有左行、右行定向指示，启动前报警信号，报警5秒后方可左行或右行；

⑤小车到位后报警两次；

⑥小车具有左行/右行点动运行功能；在点动状态,且在小车运动有效运行范围内，按一次左行或右行,小车向左或向右运行一个位置，一直按左行或右行，小车向左或向右在有效运行范围内一直运行，松开后在运行的第一个定位点停车.

⑦具有小车行走位置的七段数码管显示。

2、按下面要求接线

2．用下载线将计算机的COM口与PLC主机的串口相连，打开PLC电源。运行编程软件，打开实验程序，设置好通信参数后下载程序到PLC中。

3、结束实验