实验指导书(西门子)教材

1、运动控制系统综合训练实验指导书 西门子交、直流调速系统实验兰州理工大学电信学院运动控制实验室运动控制系统综合训练实验的特点1、实验工作电压高：远远超过了人身所允许的安全电压。易造成触电事故2、实验对象电流大、功率大，对设备、电器、电路等功率容量要求高；弱电 电子电路及控制软件的情况复杂，当发生实验失误或实验中因弱电硬、软件 意外失控引起工作异常时，极有可能导致设备、电路、器件等过度功率损耗、 剧烈温升、燃烧甚至爆炸等事故。3、被控制对象均为大功率交、直流电动机。电动机转速高、力矩大，控制涉 及各类复杂的线路、硬件、软件，系统状态与参数情况多变，在系统闭环时 情况尤其复杂。4、强电、弱电、硬件、

2、软件、测量、调试等混合交织，易发生强电、弱电、 硬件、软件互为交织的复杂故障。测量调试过程中，设备、线路、仪器意外 损坏以及触电伤亡事故的风险较大。17运动控制系统综合训练实验安全规范为了确保人身安全与设备安全，顺利完成实验任务，实验者必须严格遵守如 下安全规范：1严格遵守纪律，提高安全意识，必须时刻意识到：强电实验存在导致人身 伤害和死亡的高度危险性。（1）实验时，必须始终站在绝缘胶垫上操作。（2）严禁带电接线、带电拆线、带电改线。接线、拆线、改线都必须在确保 切断全部设备电源的情况下进行。否则将直接导致触电伤亡事故。（3）严禁用湿手操作各种电器开关、触摸设备。2实验过程中：（1）人体任何部

3、位不得接触带电线路，不得接触线路中的任何金属导体。（2）在线路连接、测试等操作时必须始终坚持单手操作，严禁双手操作。（3）绝对不允许双手同时接触任何位臵的线路插头、插座和端子，或将人体 作为负载使用。3每阶段接线完毕通电前：必须认真检查所接线路，接线必须完全正确！做 强电实验时，必须有两人以上方可进行。设备通电运行时必须设防护栏或防 护线，以免他人误入触电。线路接好后同组人员必须严格检查，确保接线无 误后方可通电，通电时做到： “一看，二问，三合闸” 。严禁未经检查盲目通 电！决不允许随意操作、调节、动用与实验无关的设备部件、仪器仪表及各 类调节元件与装臵等。实验中如发生报警、异常情况和电路故

4、障，应立即切断电源，仔细检查 线路以及各类硬、软件调节参数，查清问题和妥善处理故障，确定无误后才 能继续进行实验。4做实验时不能披长发，衣服上不能有裙带。接线、测试等必须严格注意导 线、身体衣裤以及发辫等，避免发生导线、身体衣裤以及发辫等被卷入旋转 体而造成严重的人身伤残事故。5总电源或实验台控制屏上的电源接通应由指导老师来控制，其他人只能由 指导老师允许后方可操作，不得自行合闸。6实验过程中，精神必须高度专注，严格按照拟定的步骤操作。同组同学分 工明确、相互监护。整个实验过程必须做到态度严肃，条理清晰，秩序井然。7实验过程中，须警惕关注设备仪表的状况，若遭遇设备、仪器仪表故障或损坏，必须立刻

5、停止实验，切断总电源并报告指导老师处理。严禁带故障操 作或自行随意处臵。8保持严肃认真的实验态度，维持实验室的安静秩序和整洁环境，不准玩游 戏、吸烟、嬉闹等，否则取消实验成绩。实验一西门子交直流传动系统的硬件构成及其基本原理、实验目的1、了解直流传动系统和交流传动系统的基本配置，了解实验用上位机的基本操作方法 以及相应的通信原理。2、加深对西门子全数字直流调速装置 SIMOREG DC Master 6RA70、西门子全数字矢量 控制变频器 SIMOVERT Master Drivers VC 6SE70 和西门子 SIMATIC S7-200 可编程 逻辑控制器的认识。、实验设备序号名称备注

6、1运动控制实验交流柜2运动控制实验直流柜3直流 机 组直流电动机：Z4-112/2-1，3KW,440V,他励 180V,1500r/mi n直流电动机，直流发电机和 光电编码器二 者同轴连接直流发电机：Z2-41,2.4KW,230V,他励,110V；1450r/mi n光电编码器：LF-100BM-C05D DC:5V连接基座4交 流 机 组交流电动机：Y100L-4,3KW,3QC380V,50H Z, 1430r/mi n交流电动机，直流发电机和 光电编码器二 者同轴连接直流发电机：Z2-41,2.4KW,230V,他励,110V；1450r/mi n光电编码器：LF-100BM-C0

7、5D DC:5V连接基座5PC机安装运动控制软件平台6SIMATIC S7-200三、实验线路1采用PC控制/PLC控制变频器交流传动控制系统硬件构成2、采用PC控制/PLC控制调速器的直流传动控制系统硬件构成四、实验内容1、根据实验设备确定系统配置。2、熟悉直流传动控制柜中的核心设备1）西门子全数字直流调速装置 SIMOREG DC Master 6RA7013-6DV62-0功率：6.3KW输入电压：3AC 380V 50Hz额定直流电压：420V额定直流电流：15A四象限运行2）西门子SIMATIC S7-200可编程控制器3、熟悉交流传动控制柜中的核心设备1）西门子全数字矢量控制变频器

8、 SIMOREG Master Drivers VC 6SE70功率：4KW输入电压：3AC 380V 50Hz额定输出电压： 3AC 0-380V额定输出电流： 10.2A2）西门子 SIMATIC S7-200 可编程控制器4、了解 4 种不同的控制方式五、实验报告1、简述西门子全数字直流调速装置 SIMOREG DC Master 6RA70、西门子全数字矢量 控制变频器 SIMOVERT Master Drivers VC 6SE70 的基本工作原理并画出其原理图。2、简述西门子 SIMATIC S7-200 通信模块 EM277 的作用。3、列出直流以及交流传动控制系统中电机铭牌参数

9、，以及主要元器件的型号。实验二 Drive Monitor软件的使用、实验目的：1. 了解Drive Monitor软件的基本功能2. 了解数字测速的原理及测速方法。、实验设备序号名称备注1交流传动实验柜2直流传动实验柜3直流 机 组直流电动机：Z4-112/2-1,3KW,440V,他励 180V,1500r/mi n直流电动机，直流发电机和 光电编码器三 者同轴连接直流发电机：Z2-41,2.4KW,230V,他励,110V；1450r/mi n光电编码器：LF-100BM-C05D DC:5V连接基座4交流 机 组交流电动机：Y100L-4,3KW,3QC380V,50H Z, 1430

10、r/mi n交流电动机，直流发电机和光电编码器三者同轴连接直流发电机：Z2-41,2.4KW,230V,他励,110V；1450r/mi n光电编码器：LF-100BM-C05D DC:5V连接基座5PC机安装运动控制软件平台6存储示波器选用三、实验内容1 学习Drive Monitor软件，并熟悉其操作流程2 学习各种数字测速方法，并进行比较分析。3了解本实验所用的光电编码器。四、实验方法1熟悉运动控制软件开发平台的系统结构图和基本单元。2连接实验线路，检查无误后给控制电路通电（通电时先加控制电路电源，后加高压 电源；断电时也应先断高压电源，后断控制电路电源），运行“ Drive monit

11、or”上位机软 件，检查通讯是否成功（在软件状态栏中显示）；如不成功请检查串口线和端口设置。3. Drive monitor 新建项目1）双击Drive monitor快捷图标打开画面2）通过 file / new / base on factory setting or empty parameter set新建一个项目.3）根据弹出的画面进行设置，如图所示：a. 根据实际装置的类型选择 UNIT TYPE交流调速实验选择 MASTERDRVIES VC（CUVC）直流调速实验选择 SIMOREG DC MASTERb. UNIT VERSION 应与装置的实际版本一致,可以读参数R069得

12、到（本实 验设置为03.3）c. BUS ADDRESS应与装置一致（本实验设置为0）d. PZD数量（本实验设置为2）e. 选择0K后，保存。4）选择 Basic functions/Direct to parameter list图标。诫鼻祜刪串M t c3 5| j S|E VRl W| J fclU Jh* 3*.tr.4ir4 ifrJsci * FK*i；ixr TwnB R *JlT rw-MKlKTLIhwc NniniltBE -AlBibsfit t Firlai-1. D iwdB Jid tKMt山 |twW 4 JkJk2SjJ卢1r1 utr-iL 41 fapMr

13、i-a耳為F畀密2站LjIkHH Frxrin CwrM +刮Umu rUiraD PwK：|tWBEMJtaisdH IhilIIhi- ddal*EJ匸urw vMmgrT点击 DIAGLOSTICS（诊断）的TRACE功能a. 点SETTING,弹出设置对话框b. 选 TRACE1c. 勾选记录项d. 选择连接量K参数e. 在 Recording中输入记录数据的时间（一般为10）。f. 触发前需记录的内容（如不需要记录触发前内容可设为0 ）g. 触发条件，当这个值大于/小于/等于设定值时，开始记录当前值.也可以设置二进 制条件.h. 设置完成后，点START按钮后就直接开始记录，如点GO

14、按钮后，当条件满足 后开始记录.例如 记录实际输出电流。（即有启动命令时） 点GO键，等待触发条件.r | ,it *p r g 91r p ”.甲-r pir .i|i t . g.i(. T j| e (i|i ,|. r | t q T”.b i* r-150-100-50050100ettinrjs.1 GnStartStoPfiHihq 口晡Eki(|E0.00DavitiB slalus 品|Conneclkn wih de we OKarr 4 1装置启动，开始记录- driw mcirtitiirgITtRD8lVES 讷T： Ptu苹(Aiir.: 3) : (FFPROM)

15、 OM IW.Fite VBw &tvb： tenatOi ParamfttwS gSrsM!. (3) BUS ADDRESS 设置为 0；PZD数量设为22、在线连接后，若Device status显示NO,通信未连接。变频器显示故障诊断为F056、F006 或O7.2等问题。则按如下参数值表修改参数列表中的对应参数的数值并按顺序修改 (避免 引发更严重的故障或危险，请勿随意修改其他参数 ):P51输入40P083输入3P100输入8.7P102输入1.51P082输入2P078.001输入380P078.002输入220P351输入-20P664选择B1P433选择K2002P671选择

16、B1P672选择B1P110输入6.472P111输入119.92P112输入74.1P155输入0.33P225输入6.37P226输入0.106P228输入106P654选择B2100P51输入0六、实验报告1. 分析转速、电流双闭环调速的控制原理。2. 分析速度调节器各参数调节时对系统的影响。3. 通过Trace功能记录速度控制模式下的启动、制动以及正反转波形，并分析电流、 转矩、转速之间的关系。实验四基于西门子矢量控制变频器6SE70的交流调速系统实验一、实验目的1、加深对现代高性能交流调速系统的认识。2、了解异步电机转子磁场位置检测电流模型法。3、了解异步电动机转子磁场定向控制原理中

17、实现矢量变换的方法及意义。、实验设备序号名称备注1运动控制实验交流柜2交流 机 组交流电动机：Y100L-4,3KW,3QC380V,50H Z, 1430r/mi n交流电动机，直流发电机和 光电编码器三 者同轴连接直流发电机：Z2-41,2.4KW,230V,他励,110V,1450r/mi n光电编码器：LF-100BM-C05D DC:5V连接基座3PC机安装运动控制软件平台4存储示波器选用三、实验原理异步电动机矢量控制系统的原理如下图所示。图中的给定和反馈信号经过类似于直流 调速系统所用的控制器，产生励磁电流的给定信号 焉和电枢电流的给定信号i；，经过反旋 转变换VR-1得到G和ip

18、，在经过2/3变换得到iA、i；和iC。把这三个电流控制信号和由控 制器得到的频率信号 1加到电流控制的变频器上，即可输出异步电动机调速所需的三相变 频电流。图4-1矢量控制系统原理结构框图建立动态数学模型，所示。使用除法环节进行解耦的按转子磁链定向的矢量控制系统如下矢量控制系统异歩电机矢绘图4-2用除法环节解耦的矢量控制系统变换模型四、实验内容1. 熟悉交流传动控制系统的硬件构成2. 速度调节器PI调节对系统性能的影响3. isd， isq波形观察，并与isdref，isqref作比较4. 异步电机转子磁场定向控制（FOC）得输入信号测量，ia、ib和转子磁场位置角计 算5. 电流信号的3/2变换（Park变换）及旋转变换五、实验方法实验方法同实验三的操作步骤，下面只说明参数设置中需注意的地方。1、Drive monitor 新建项目新建项目中: UNIT TYPE 选择 MASTERDRVIES VC(CUVC);(2) VERSION 设