模拟量控制直流电机转速实验
基于PLC和触摸屏实现模拟量控制电机调速
基于PLC和触摸屏实现模拟量控制电机调速孟志刚;刘丽芳【摘要】The design of the Analog motor open loop speed control system based on S7-200PLC、MM420 Inverter and Siemens SMART LINE touch screen is introduced.The design consists of local control and remote control, it enables to improve the reliability of the system. The control system is simple and practical.%本文介绍基于S7-200PLC、MM420变频器和西门子SMART LINE 触摸屏实现模拟量控制电机开环调速系统的设计。
该设计的控制方式分为本地控制和远程控制两种方式，可以通过机械按钮和触摸屏对电机的频率进行加1或减1控制，此系统采用两种控制方式可提高系统运行的可靠性，同时控制程序简单、实用。
【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)016【总页数】2页(P43-44)【关键词】PLC;变频器;触摸屏;组态【作者】孟志刚;刘丽芳【作者单位】开封大学电子电气工程学院，河南开封，475004;开封大学电子电气工程学院，河南开封，475004【正文语种】中文在一些工业领域常用到一些模拟量控制电机转速的生产设备，而通过变频器来改变电机的频率是最常用的方法。
本设计中要求用模拟量来控制电机以10～50HZ的频率运行，触摸屏作为上位机，有启动、停止、加速、减速按钮，运行指示灯，运行频率显示；PLC作为下位机，读取输入信号并进行处理，输出端给变频器的数字量输入端，控制变频器的启动，而扩展模块EM235输出0～10V电压给变频器的模拟输入端；变频器作为执行机构直接控制电机的频率，从而控制电机的转速。
基于Proteus仿真的直流电机控制
前言 (1)正文 (1)2.1 设计目的和意义 (1)2.1.1 设计目的 (1)2.1.2 设计意义 (1)2.2 设计方法 (1)2.3设计内容 (2)2.3.1 89C51单片机介绍 (2)2.3.2内容概要 (3)2.4电路分析 (3)2.4.1程序流程图 (3)2.4.2元件清单 (4)2.4.3程序电路图 (5)2.4.4程序运行结果 (5)2.4.5 Proteus调试与仿真 (5)结论 (6)总结 (7)参考文献 (8)直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂．功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。
采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
正文2.1 设计目的和意义2.1.1 设计目的作为理工科的学生应该在学习与动手实践中提高自己的专业技能知识，通过课程设计使我进一步熟悉了单片机的内部结构和工作原理，掌握了单片机应用系统设计的基本方法和步骤；通过利用AT89C52单片机，理解单片机在自动化装置中的作用以及掌握单片机的编程调试方法；通过设计一个简单的实际应用输入控制及显示系统，掌握protues和Wave以及各种仿真软件的使用。
现在的学习都是为以后的发展而做铺垫，通过课程设计提高自己的动手能力。
2.1.2 设计意义加深理解直流电机在单片机上的运用，增进对电路仿真的兴趣。
2.2 设计方法定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
8、PWM控制直流电机实验
南昌大学实验报告学生姓名：黄鹏飞学号：6100212197 专业班级：中兴通信121实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：2014-5-21 实验成绩：PWM 控制直流电机实验一、实验目的熟练掌握汇编语言程序的编辑、调试和运行的过程和方法。
了解汇编语言程序的汇编、运行环境。
1．熟悉直流电动机的工作特性。
2．学习PWM 控制直流电机转速的方法。
二、实验要求1．掌握常用的编辑工具软件（如WORD、EDIT）、MASM和LINK的使用；2．根据系统提供的直流电机驱动，使用单片机PWM 驱动直流电机，并通过简单扩展口74LS244 读入8 位开关量，来控制PWM 的占空比，从而控制直流电机的转速。
3．根据实验内容编写一个程序，并在实验仪上调试和验证；三、实验说明1．直流电机介绍：PWM 是单片机上常用的模拟量输出方法，用占空比不同的脉冲驱动直流电机转动，从而得到不同的转速。
本实验需要用到CPU 模块（F3 区）、直流电机模块（A6 区）、并行数模转换模块（D8 区）、8279 显示模块（E7 区）。
直流电机电路原理参见图22-1A。
2．学习教材的相关内容，根据实验要求画出程序流程图。
3．本例说使用的汇编的软件以一个高度集成的优化DOS软件—WinMasmV2.2。
四、实验程序;//*文件名: DCMotor FOR 8088;功能：PWM控制直流电机转速实验;接线：连接直流电机模块的V-DCMotor到8255模块的PC0；; 连接8255模块的CS_8255到CPU模块的200H；; 用导线连接CPU模块的208H到扩展输入模块的CS_244；; 用8位数据线连接八位逻辑电平输出模块的JD1E到扩展输入模块的JD2C;; 八位逻辑电平显示模块的JD4B到扩展输出模块的JD1C。
;//******************************************************************* *PA8255 EQU 200H ;8255PA口地址PB8255 EQU 201H ;8255PB口地址PC8255 EQU 202H ;8255PC口地址PCTL8255 EQU 203H ;8255控制口地址D244 EQU 208HCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART:PUSH CSPOP DSMOV DX,PCTL8255MOV AL,80H ;设置8255口为输出口OUT DX,ALMOV DX,D244 ; 并行输入口地址IN AL,DX ; 输入数据，读开关状态MOV AH,ALDRIVE: CALL PWMMOV DX,D244 ; 并行输入口地址IN AL,DX ; 输入数据，读开关状态CMP AL,AHJE DRIVEMOV AH,ALJMP DRIVEPWM:MOV DX,PCTL8255MOV AL,01H ;PC0: 置“1”OUT DX,ALMOV CH,0MOV CL,AHCALL DELAYMOV AL,00H ;PC0: 置“0”OUT DX,ALNOT AHMOV CH,0MOV CL,AHCALL DELAYRETDELAY: MOV AL,CLCMP AL,0JNZ TOLOOPINC CLTOLOOP:LOOP $RETCODE ENDSEND START五、实验步骤与结果1）系统各跳线器处在初始设置状态。
电气传动实验报告(手写)
实验一 直流电机转速特性测定一、实验目的1.了解转速开环直流调速系统的组成。
2.测定晶闸管-电动机调速系统的转速特性。
二、实验系统组成及工作原理采用闭环调速系统, 可以提高系统的静、动态性能指标。
转速开环直流调速系统是闭环系统的基础, 实验图1-1是转速开环直流调速系统的实验线路图。
实验图1-1 带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统图中电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式全控整流电路VT 供电, 转速给定信号 作为移相触发器GT的控制电压 , 由此组成转速开环直流调速系统。
三、实验设备及仪器 1.主控制屏MC012.直流电动机-负载直流发电机3.直流调压器 7.万用表 四、实验内容1.检查实验装置的有关单元2.测定晶闸管-电动机系统的开环转速特性 五、实验步骤及方法1.主控制屏开关按实验内容需要设置2.调压设备的检查和调整检查和调整电位器调节偏置电压, 使控制电压 -220, 并用万用表检测。
3.调压-电动机系统开环机械特性的测定（动机空载(发电机负载回路开路), 慢慢加电压, 使电动机转速慢慢上升至额定转速, 改变负载变阻器的阻值, 使主回路电流达到额定电流, 此时即为额定工作点（, ）。
然后再改变负载变阻器,使主回路电流从额定电流减少至空载电流, 画出转速特性。
n（r/min）I a（A）六、实验注意事项1. 调压电路正常后, 方可合上主回路电源开关SW。
2．不允许突加给定开关起动电动机, 这时, 每次起动时必须慢慢增加给定, 以免产生过大的冲击电流。
更不允许通过突合主回路电源开关SW起动电动机。
七、实验思考题n1. 电枢电压不变, 电机转速随电枢电流如何变化?答：根据Ua=CeΦn+RaIa , 由于电枢电压Ua不变, 电枢电流Ia增大, 电枢绕组等效电阻Ra上的分压变大, 而感应电动势CeΦn减小, 所以转速n下降。
实验二直流电机调压调速一、实验目的1.了解转速开环直流调速系统的组成。
光电传感器控制电机转速实验重点
实验二十八光电传感器控制电机转速实验一、实验目的：了解光电传感器(光电断续器—光耦)的应用。
学会智能调节器的使用。
二、基础原理：利用光电传感器检测到的转速频率信号经F/V转换后作为转速的反馈信号，该反馈信号与智能人工调节仪的转速设定比较后进行数字PID运算，调节电压驱动器改变直流电机电枢电压，使电机转速趋近设定转速(设定值：400转／分～2200转／分)。
转速控制原理框图如图28—1所示。
图28-1 转速控制原理框图三、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、+5V直流稳压电源；转动源、光电转速传感器—光电断续器(已装在转动源上)。
附：智能调节器简介：(一)、概述:主机箱中所装的调节仪表为人工智能工业调节仪，仪表由单片机控制，具有热电阻、热电偶、电压、电流、频率TTL电平等多种信号自由输入(通过输入规格设置)，手动自动切换，主控方式在传统PID控制算法基础上，结合模糊控制理论创建了新的人工智能调节PID控制算法，在各种不同的系统上，经仪表自整定的参数大多数能得到满意的控制效果，具有无超调，抗扰动性强等特点。
此外仪表还具有良好的人机界面，仪表能根据设置自动屏蔽不相应的参数项，使用户更觉简洁易接受。
(二)、主要技术指标：1、基本误差：≤±0.5%F.S±1个字，±0.3%F.S±1个字2 、冷端补偿误差：≤±2.0℃3 、采样周期： 0.5秒4 、控制周期：继电器输出与阀位控制时的控制周期为2～120秒可调，其它为2秒。
5 、报警输出回差（不灵敏区）： 0.5或56 、继电器触点输出： AC250V/7A（阻性负载）或AC250V/0.3A(感性负载)7 、驱动可控硅脉冲输出：幅度≥3V，宽度≥50μS的过零或移相触发脉冲（共阴）8 、驱动固态继电器信号输出：驱动电流≥15mA，电压≥9V9 、连续PID调节模拟量输出： 0～10mA(负载500±200Ω), 4～20mA(负载250±100Ω),或 0～5V(负载≥100kΩ), 1～5V(负载≥100kΩ)10 、电源： AC90V～242V（开关电源）, 50/60Hz，或其它特殊定货11 、工作环境：温度0～50.0℃,相对湿度不大于85%的无腐蚀性气体及无强电磁干扰的场所(三)、调节器面板说明：面板上有PV测量显示窗、SV给定显示窗、4个指示灯窗和4个按键组成。
《电机调速综合实训》课程标准
《电机调速综合实训》课程标准课程代码课程类别专业课程课程类型实践课程课程性质必修课程课程学分1学分课程学时24学时修读学期第4学期适用专业电气自动化技术合作开发企业长春发电设备有限公司执笔人陈丽敏、王涛审核人杨华1．课程定位与设计思路1．1课程定位本课程是电气自动化技术专业的一门单项技能训练课程，是专业必修课程。
其目标是通过对电动机的交直流调速综合实训深化交直流调速理论知识的实际应用，对学生进行交直流调速驱动设备的型号识别、外围电路接线、参数设置、交直流调速驱动设备的使用方法训练。
通过实训使学生具有直流调速装置及变频器的型号识别、外围端子接线、调速参数设置能力。
与后续电气控制柜装配等课程相衔接，共同培养学生对电动机交直流调速技术综合应用的实践能力。
1．2设计思路通过对电气自动化技术专业工作岗位分析，根据专业人才培养目标，确定本课程的学习内容为直流电动机的开环测速、交流电动机的变频调速。
采用项目化实训教学方式，把每一个项目设计成工作任务，通过完成典型工作任务，使学生了解交直流调速系统的工作原理、调速指标及调速方法；掌握变频器的参数分组设置；综合训练学生交直流调速驱动设备的型号识别、外围电路接线、参数设置操作等实践应用技能。
参考学时：24学时，参考学分：1学分。
2．课程目标通过本课程的学习，使本专业的学生能够进一步理解交直流调速技术的基础知识，掌握常用的交直流调速系统的组成、工作原理、调速指标、调速方法、具有交直流调速驱动设备的型号识别、外围电路接线、参数设置操作等实践应用技能。
培养学生独立思考分析与解决问题的能力，同时为学习电气控制柜装配等后续课程打下坚实的基础。
具体如下：2．1能力目标（1）能够正确识别与分析交直流控制系统的特性。
（2）能够熟练使用实验台进行直流电动机的开环测速。
（3）能够熟练使用变频器进行交流三相异步电动机的调速控制。
（4）能够按照交直流调速系统的控制要求进行设备的选型。
（5）能够根据系统功能进行系统调试和简单故障检修。
2014DVCC实验指导书
实验一指令系统和编程练习实验类型：验证一、实验目的进一步掌握汇编语言设计和调试方法。
二、实验内容把7000H、7001H的低位相拼后送入7002H，一般本程序用于把显示缓冲区的数据取出拼装成一个字节。
三、实验程序框图图1 拼字实验程序框图四、实验步骤1、双击桌面上DVCC实验系统图标，在源程序文件编辑窗口编辑实验源程序。
2、设定仿真模式。
选择“选项”菜单中的“系统设置”子菜单，将仿真方式设定为内程序、内数据。
3、PC机与DVCC实验系统联机。
首先，DVCC实验系统上电，按下DVCC实验系统的红色复位按钮，在数码管显示“P.”的状态下，按下监控键盘的PCDBG键，其次，点击DVCC联机软件调试工具栏的联接按钮。
若联机通过，在软件主窗口中显示源程序文件编辑窗口、寄存器窗口及反汇编窗口，表示可以进行后续的工作，否则，提示：联机失败！重试？此时，应查找原因，直至联机通过。
4、应用联机软件中将7000H单元数据置成03H，7001H单元数据置成04H。
操作如下：（1）选择“动态调式”菜单中的“填充数据”选项，出现数据块操作对话框。
（2）在数据块操作对话框中，点击”填充”项。
方法一：在参数输入选项中，选择相同数据，将起始地址设为7000，中止地址设为7000，填充数设为03。
操作对象选择仿真RAM。
“填充”项设定完毕，点击开始按钮后点击关闭，则将7000H单元数据置成03H，采用相同的方法可设置7001H单元为04H。
方法二：在参数输入选项中，选择增量数据，将起始地址设为7000，中止地址设为7001，数据上设为03，数据下设为04。
操作对象选择仿真RAM。
“填充”项设定完毕，点击开始按钮后点击关闭，则将7000H单元数据置成03H，7001H单元数据置成04H。
5、编译实验源程序。
点击调试工具栏编译按钮，若源程序没有错误，信息窗口应提示：NO ERROR FOUND。
否则，在信息窗口中显示相应的错误说明，此时，双击信息窗口中出错说明所在行回到源程序文件编辑窗口查错，直至编译通过，没有错误信息。
直流电机控制(PID)实验报告
s = speed1 % 100 / 10;
g = speed1 % 100 % 10;
sent(table[b]);
sent(table[s]);
sent(table[g]);
sent(0); sent(0);//预期值
sent(table[speedset/100]);
out=0;
uk1=uk;//为下一次增量做准备
e2=e1;
e1=e;
PWMTime=out; //out对应于PWM高电平的时间
return(0);
}
void PWMOUT()
{
//PWM=1;
if(cnt<PWMTime)//若小于PWM的设定时间，则输出高电平
PWM=1;
else//否则输出低电平
三、仪器及原理图
实验仪器：THKL-C51仿真器
四、实验代码
%增量式
#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ufloat unsigned float
sbit PWM=P1^2;
sbit DIN=P1^0;
sbit CLK=P1^1;
uint num;
float count=0;
uint cnt,n=0;
uint out;
uint PWMTime;
uchar code table[] = { 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x7B,0x71,0x00,0x40 };
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实验报告
课程名称单片机原理及应用
专业班级
姓名
学号
电气与信息学院
和谐勤奋求是创新
实验教学考核和成绩评定办法
1．课内实验考核成绩，严格按照该课程教学大纲中明确规定的比重执行。
实验成绩不合格者，不能参加课程考试，待补做合格后方能参加考试。
2．单独设立的实验课考核按百分制评分，考核内容应包括基本理论、实验原理和实验。
3．实验考核内容包括：1）实验预习；2）实验过程（包括实验操作、实验记录和实验态度、表现）；3）实验报告；权重分别为0.2 、0.4 、0.4；原则上根据上述三个方面进行综合评定。
学生未取得1）和2）项成绩时，第3）项成绩无效。
4．实验指导教师应严格按照考核内容分项给出评定成绩，并及时批改实验报告，给出综合成绩，反馈实验中出现的问题。
实验成绩在教师手册中有记载。
实验报告主要内容
一．实验目的
二．实验仪器及设备
三．实验原理
四．实验步骤
五．实验记录及原始记录
六．数据处理及结论
七．实验体会（可选项）
注：1. 为了节省纸张，保护环境，便于保管实验报告，统一采用A4纸，实验报告建议双面打印（正文采用宋体五号字）或手写,右侧装订。
2. 实验类别指验证、演示、综合、设计、创新（研究）、操作六种类型实验。
3. 验证性实验：是指为了使学生巩固课程基本理论知识而开设的强调演示和证明，注重实验结果（事
实、概念或理论）的实验。
4. 综合性实验：是指实验内容涉及本课程的综合知识或本课程相关的课程知识的实验。
5. 设计性实验：是指给定实验目的、要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。