电气测量技术课程设计初步稿

1、电气测量技术课程设计作业一一.查阅资料，写出文献综述PLC概述：PLC:可编程逻辑控制器(可编程控制器件)可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源，中央处理单元(CPU),存储器，输入输出接口电路，功能模块，通信模块。当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

2、在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。一、输入采样阶段，二、用户程序执行阶段，三、输出刷新阶段。可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。1.使用方便，编程简单，2.功能强，性能价格比高，3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强，4.可靠性高，抗干扰能力强，5.系统的设计、安装、调试工作量少，6.维修工作量小，维修方便。PLC控制系统的结构及特点：PLC的控制系统由硬件和软件两大部分组成，硬件指PLC本身及其外围设备，软件是指管理PLC的系统软件和PLC的应用程序。PLC与计算机的组成十分相似。只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口，以及更直接

3、的适应控制要求的编程语言。从硬件结构看，它由CPU、存储器、输入/输出接口、电源等组成。PLC的基本组成框图如下图所示。下面对PLC控制系统的主要硬件部分进行介绍。杆印机-人机用靳-上慢计算机-电湧1FT箱扎单元中央处理器存储器输入输出接口电源部分编程器扩展接口和外设通信接口特点：PLC控制系统硬件结构简单，PLC的控制逻辑更改方便，系统稳定，维护方便。PLC控制系统的应用：在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度，压力，流量的设定与控制等，采用PLC来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一。设计应用PLC对交流电机进行控制的系

4、统结构，画出系统原理图：(1)利用PLC实现对三相异步电机正反转的控制，按键输入，PLC采集按键信息，根据输入信息的要求输出相应数字量去控制交流电机PLC输出点与主电路隔离，避免破坏PLC系统。(2)基于PLC的电机速度闭环控制系统的组成框图如下图所示，系统组成包括速度环PLC模糊控制器、变频器、交流电机及速度反馈电路等。其中，速度反馈可以采用PLC高速计数模块与编码器的组合形式3。整个系统的工作原理为:控制器通过反馈通道检测电机的实际转速，计算出实际速度与设定值的偏差e和偏差变化率ec作为模糊控制器的输入，模糊控制器依据e和ec,根据模糊控制规则经查表和计算后得出输出值，再由D/A转换后输出

5、到变频器以驱动交流电,实现电机转速控制。二:以交流电机为被测对象，完成如下设计内容1采用交流电压互感器、交流电流互感器为传感器，对电机电枢电压和电流进行信号转换。给出12种交流电压互感器、交流电流互感器型号及其参数；选定的交流电压互感器、交流电流互感器与电机系统的连接方法和电路图。讹IHZMPT1D7电压互感器JHPTIO?律WSf.用戌筋-fiftff-BIF电11宀巾卡>1晞Phwi.HHHirIICT1»3系列轻密屯流花庸器vjflMl：ft|£IJftt术歩血cnosftoiwjfi.iM“b.ma.nii:um'ir驰滿人电ItZWHPT皿眦11査皿

6、4ItiwimQ网耳««!iUA2ni.紀创朋也曲ntttiHQJ1MV*-|ftn1岸亦屯鹭舟wn>mt曲和2%|沁4|晒也：|眇狀鳩？帕慣7制(H代船SWKlMt-Bi4M0V用崖ffMHHEFM.HK燃施m罪刪w-urqridK*褫输扎屯*5A记旳出电奴宓IHO1*1忖讥IB窒IfiAHl£诃“岡掘Ik也国卜1帖丨啦1也円WVflfl冷卅“料JfAMS工苹卫曲l:性图使用说期图:R输入CT103-C输丈CT103图I图21、产品的典型用法为询输出如閉DR为取样电陆（:和r用于相检补偿.2、产品可Fl接無过电IWI样,性用簡卑方搜41国応口使用说明图:M

7、I07UiFo4ooovu”.为输入电压U：为出电压Ui='旷为隈流电HI啮卑棒电班图1图2I*产品的具型用法为百源输岀4】图I）卍坤限流电阻.RW样电阪匚和用于相桩补偿.2, 严品可氏接通过电IllMr悝用简址方豐皿圈2八3、朋书仗供魁考“具休鑫敢以规格书隊认书）为准.将传感器输出信号转换为数字量，选定的传感器输出信号转换为数字量的基本方法；列举12种AD采集器（板）的型号及其参数；信号连接方法及基本电路图。使用AD转换器采样保持量化三个步骤。UCARD-20016SE是16通道循检式测量板卡，采用循环扫描的采集方式，最高扫描速率为200KSps,配置16Bit高精度A/D,可实现对

8、16通道的静态或动态模拟信号采集、记录，适用于对被测对象时间同步性要求不高的测试场合；数据掉电保护功能增加了数据安全性即使在使用过程中突然掉电，已经存于仪器中的单片机程序、门阵列码、采集数据、设置参数等都不会丢失。通信接口全兼容USB2.0标准，往下兼容USB1.1。随卡提供接口说明、二次开发包及相应联接件，方便嵌入到用户开发的系统中。芯片型号ADS1256IDB芯片品牌TI/德州仪器检测精度24位输入通道呂通道，可设成4组蓋分綸入输出速率最高可达3血SPS竜程区同了种可连非线性度±0.0010!通讯方式SPI肚LP用多种方式与之it讯技术指标參数说明通道数15个每通道最高采样率可同

9、时达到2D0KSpsA/D升辨率16Bit量程（输入范±1V.±2V.=5队±10V输入方式单端欢极咗电圧输入；针式播头眨连叢钱给出引脚罡义1方便连接传感器及外触发信输入信号带宽OHZ'lOOKHz直流精度0.5%信噪比>76dB有储深度256K字节通道间隔离度>100dB通這间相吐£0.3°(0-20KHz)増益和零点走全白校准工作浪度能够在8（rc以=的环境中（:小主二控机内，无风扇）穗定工作相对湿度5%-85%,不结露:Z转挟_1、MMW亠阶虑渡差分|敢大器i1限編1V1曹春掾二阶低通谡浪1*-A/D转換k总线数据线E

10、E片石NDUN交扳电摧IffKlK帖兮MD转義电躍图】A/D采集电路的基本结构13电流型模拟信号一殺电流型模拟信号有两个输入端，肖先采用梢密电阻进行I/V转换,将电流型信号转换为电压信号.并进行单线干扰的双线平衡并在双线上通过电容进行一阶滤波，之后通过精密增益差分放大誥将差分信号转化为单端倍号，平衡电阻保护采用差分放大器内部的精密电阻。为提高转换分辨率接人运算放大器.将电压值量化到设计范围之内同时进行有源二阶低通滤波去除干扰,保证测吐蒂度，提筒信噪比为A/D转换提供良好的输入信号。Id直流小电压模拟信号差分输人的小电压模拟信号，例如电压范国为5V以内或足毫伏级电压穩都为小电压模拟信号因此转换梢

11、度要求较高，该信号在A/D转换前必须先对其进行预处理，将差分小电压信弓转换为单端信号并将信号放大以提為分辨率，再通过滤波电路提高信噪比，为QD转换提供良好的输人倍号，为提高分拠率和测址精度；冋时使用隔离.保护等电路避免输人信号可能发生的超压等异常现象对模块内部器件的揃坏。1.3交流电压模拟童信号交流电压模拟垦信号，若交流电压范围0+115V,频率400H珀在A/D转换前需对具进行预处理，提高分别率,首先对交流电压信号的输入端进行分压限幅，将贰量化到设计范围之内，以满足A/D转换电路的蛀程要求，但由于仍保持其交流特性因此需进行直流转换，截取右效值直流分低，同时对于交流信号，先用二极管进行过圧保护

12、，防止损坏内部器件，同样为r改善滤波效果，采用典型二阶低通滤波电路进行滤波消除输人信号上桂加的噪声，提高信噪比，为A/D转换提供良好的输人信号。14选通电路不同模拟信号经过不同预处理电路，将各种类型的模拟輦信号转化为A/D芯片的设计输入电压信号，这竝电压信号通过多路选择器（即模拟开关）来选通需进行测量的通路，选通后的电压信号被送入A/D转换芯片卡按照A/D转换芯片的情度不同滾转换为不同位数的数据倍号，经锁存器锁存送人数据总线,最后由处理器来进行运算。三:利用DSP程序按照上位机的要求进行数据采集并把采集的结果发送给上位机进行处理。主程序：接收上位机命令?允许发送数据?发送数据屮初始优系统屮初始

13、化外设屮调用DealCmdO+JDSP通信模块（接收数据，发送数据）：判医磺类型采黛橈式启动采宾植时设宾采秦签范引妁化型冲县谆二TQ存二心:函誥逞叵ADC中断湖演时采彙.TO中臓实时采集启功TO后动ADDeal'Cmd1;配宜TO惶能刊申岳惶能AM四：误差分析1.针对上述所设计的测量系统，分析产生误差的主要原因（1）测量对象：在测量过程中，由于受到各种外在因素或者由于其自身的内在性质的影响，电机会参数发生变化，引起测量值的不准确（2）测量人员：被测数据可能处于变动之中，不同人员记录到的数据会有差异，或是记录错误都会在测量结果中引入误差。（3）测量原理和方法：使用交流电压互感器、交流电流

14、互感器测量会对电枢电压和电枢电流产生影响，AD转换时的误差。（4）测量仪器、设备和系统：交流电压互感器、交流电流互感器和AD转换器的分辨率及系统不稳定会给测量带来误差，还有测量仪器量化误差及AD转换器迟滞误差等。（5）测量环境：由于各种环境因素（如温度、湿度、振动、电源电压、电磁场等）与测量要求的条件不一致，对被测对象、测量系统和测量人员均会产生程度不同的、不可预测的影响，会产生影响误差。2. 分析消除或减小测量过程中的误差的基本方法；（1）采用符合实际的理论公式和测量方法，减小系统误差。（2）实验中严格保证仪器装置和实验的测量条件，消除仪器误差。 为了防止仪器的调整误差，在测量前要正确、严格地调整仪器。 为了防止测量过程中仪器零点变动，在测量开始和结束时，都需检查零点。 为了防止经长期使用导致仪器精度降低，就要定期进行严格的检定与维护。（3）严格控制环境条件，消除影响误差。对于测量环境的温度、湿度、大气压、电磁场等因素的要求