基于PLC的交流電機參數測試系統

2016-07-01 01:39:40江蘇省徐州技師學院

電子世界 2016年10期

江蘇省徐州技師學院陳斌

基于PLC的交流電機參數測試系統

江蘇省徐州技師學院陳斌

【摘要】近年來，交流電機在工業領域中得到了非常廣泛的應用，對于交流電機性能參數的測試也更為普遍。交流電機參數自動測試系統的原理是通過實驗獲取實驗數據來分析電機性能參數。其硬件可分為前向通道和后向通道兩個部分。本文主要通過電動機的測試實驗來驗證由傳感器、上位機、可編程控制器構成的電機參數測試系統的可靠性。

【關鍵詞】電機參數；PLC；傳感器

1　電機測試原理和相關檢測技術

交流電機參數自動測試系統是通過實驗獲取實驗數據來分析電機性能參數。電機的實驗數據不能直接讀取，需要一些相應的傳感器進行變送，才能轉換為可編程控制器或工控機能夠接收處理的信號。電機自動測試可以大幅減輕測試人員的勞動強度，大幅提高工作效率，而且測試精度高、重復性好，具有傳統測試方法所不可比擬的優點。

2　交流電機測試系統的硬件設計

本系統主要通過幾項基本的電機實驗來獲取電機的相關參，確定電機的性能狀況。系統實現主要是由傳感器直接測量電機參數，通過西門子可編程控制器 S7-200使現場數據信息采集與上位機軟件系統以及控制設備之間進行信息交換。

該測試系統的硬件由前向通道和后向通道兩個部分組成。前向通道主要對系統進行指令控制，它向上位機發出控制指令，由下位機對現場設備進行控制操作。其中的現場設備包括執行通斷控制的繼電器、控制輸入電壓的調壓器以及控制負載的負載調節器。調壓器和負載調節器的控制信號由S7-200 PLC的EM235模塊的輸出端提供。后向通道負責對測試系統的數據信號進行現場采集，再把信號傳入上位機分析處理。需要采集的數據信息包括：總功率、定子繞組電阻、轉矩、轉速、電機溫度、三相線電流、三相線電壓。測試系統構成如圖1所示：

圖1　測試系統構成示意圖

PLC是系統的核心部分，負責采集轉換存儲傳感器的輸出信息，并通過控制繼電器的分合以及負載調節器的輸入來控制被試電機的運行狀態，而且要與上位機進行通信；PLC采用SIMENS S7-200 CPU224 型，帶EM231熱電偶、熱電阻擴展模塊、EM235模擬量輸入、輸出模塊。

測量裝置由傳感器構成，這部分是負責直接測量電機參數并轉換成能被PLC直接接收的信息，因此選擇合適的傳感器是獲取準確參數的基礎，系統選用了電壓、電流、功率傳感器，電阻測試儀，轉矩、轉速測試儀。各個實驗根據電機實驗的標準，對異步交流電動機測試。采集被測試電機的電壓、功率、電流、轉矩、電阻、轉速等數據，再通過PLC發送給上位機。

執行部分包括：電壓調節器、負載調節器、繼電器。電壓調節器用來調節電機的輸入電壓大小，電壓的調節范圍以及輸出波形應能滿足實驗所需；負載調節器是用于調節被試電機的負載大小，它的調節范圍也應滿足實驗需要；繼電器就是PLC開關量的直接執行器，通過通斷來控制電機的啟停。

3　交流電機測試系統軟件設計

控制系統主程序的作用是對測試數據的采集、測量、分析處理、輸出進行控制和對試驗過程的實時控制，主程序由（VC和VB）高級語言編制。根據事先設定的負載、空載、堵轉等試驗項目，編制各實驗項目的主程序，試驗時，可直接調用相應實驗程序進行測試。

3.1上位機軟件流程

本系統上位機軟件主要包括通訊數據采集、接口協議、控制軟件、數據庫管理四部分。主程序流程如圖2所示。

圖2　上位機主程序流程圖

3.2實驗控制流程

電機自動測試系統需要完成多個實驗，由于完成不同的實驗時電機所處的工作狀態不同，實驗條件和調節參數也各不相同，因此不同的實驗項目應編制不同的主程序。這些主程序存放在計算機中，供實驗時調用。而一些子程序則可為各種實驗所共享，例如，數據采集、數據處理以及顯示、打印等。將這些公共部分編制成子程序，供各主程序調用。下面以負載實驗為例介紹一下實驗控制流程。

如圖3所示三相交流電動機自動測試系統的負載實驗主程序流程圖。負載實驗的主程序編制按以下步驟進行。

實驗前的準備實驗前準備階段的操作流程，首先應根據額定數據確定好各傳感器的量程。量程確定無誤后即可給系統上電，包括系統的主電源，控制電源等。然后即可調用實驗程序并輸入被試電機的銘牌數據等，準備開始進行實驗。

開始實驗實驗準備工作完成后，在確認系統各部分均處于正常工作狀態的情況下可以開始實驗了。此時，由上位機發送指令，調節電壓輸入和負載力矩，使被試電動機實現空載降壓起動。

負載調節、數據采樣及數據處理待被試電動機穩定運行后，開始執行負載調節、數據采樣及數據處理程序，其程序流程

圖如圖4所示。