基于FX2N的电机型式试验系统设计*

赵巧妮

(1. 西南交通大学,四川 成都 610031; 2. 湖南铁道职业技术学院,湖南 株洲 412001)

基于FX2N的电机型式试验系统设计*

赵巧妮1,2

(1. 西南交通大学,四川 成都 610031; 2. 湖南铁道职业技术学院,湖南 株洲 412001)

分析了电机工作原理及控制流程，设计了基于三菱FX2N系列PLC的电机型式测试控制系统。该控制系统由晶闸管整流设备供电，通过直流电参数测量仪及测功机控制器，可以实时对电机的各项型式参数进行测试。该控制系统可在手动和自动间进行切换，极大地提高了电机的生产效率和生产质量。

三菱FX2N系列PLC； 电机型式试验； 控制系统

0 引 言

由于体积小、可靠性高以及使用灵活方便等优点，PLC在工业控制领域得到了广泛应用[1]。电机型式试验主要包括空载试验、功率扭矩试验、效率试验、堵转试验、温升试验、负载试验、M-S特性测试等。其测试项目较多，采用常用的控制方法难以实现将所有的测试项目集成在一个系统中。基于以上原因本系统采用PLC作为控制系统，测功机作为负载，通过电量测试仪测量采集电动机功率、电流、电压、频率、转矩、转速、效率、功率因数、温升等参数。计算机与电量测试仪和测功机进行通信，实时采集并显示数据和曲线，可对空载、负载测试、堵转测试结果进行分析处理，并进行曲线绘制。通过投入使用实现了生产测试自动化，减轻了劳动强度，提高了产品质量[2]。

1 电机型式测试控制系统设计要求

电机测试开始前，需要进行模式选择，在手动模式下，电机的测试是通过按压相应的手动按钮。型式测试控制系统流程如图1所示。按照图1所示每一个单独的动作进行选择，并且可以随时切换到自动控制模式。整个测试过程的动作按照步进方式循环执行，从开始到结束为一个周期，用户可以根据不同的产品调整每个工段所需时间的长短，同时可以对工作方式进行选择，各模式的设定非常方便。

通过以上对电机测试流程和工作原理的分析，电机测试控制系统主要要求如下[3]:

(1) 系统应具有手动控制和自动控制两种工作方式。

图1 电机型式测试控制系统流程图

(2) 在自动模式下，系统应能够随时调整各模式循环的次数及时间，以提高系统的通用性。

(3) 在控制过程中，每个动作之间应具有联锁功能，防止误操作。

(4) 系统应具有良好的人机界面。通过界面可以实时地观察各部分的测量参数，并对数据进行保存、绘图、分析。

(5) 系统应具备报警和故障处理功能。

2 电机型式测试系统硬件设计

电机测试系统硬件主要由以下几个部分组成： 晶闸管整流供电设备、控制系统、测功机系统、显示模块、上位机。

(1) 晶闸管整流供电设备： 该设备采用三相桥式电路，改变晶闸管元件的导通角度，即可改变直流输出电压的大小。触发电路集闭环控制、反馈采样、过流保护于一块印制线路板上，可以方便地实现调试与维修。该设备具有稳流、稳压两档控制功能，由面板开关操纵。直流过流、缺相都能发出声光报警信号。

(2) 控制系统： 通过用户对模式的选择，由PLC进行控制，从而达到不同的控制效果。

(3) 测功机系统： 测功机及显示设备连接图如图2所示。系统由测功机、测功机控制显示仪及输入电参数测试仪、负载调节仪组成。测功机转子采用空心杯磁滞材料结构，体积小、惯量大、制动平稳、无冲击、噪声低；采用高精度的悬梁式力矩传感器和非接触式光电转速传感器，测试精度高；由数字显示转矩、转速、输出功率，分辨率高，显示稳定，工作可靠；调节负载调节仪控制旋钮，即可改变负载转矩，能做电机制动及温升试验。

图2 测功机及显示设备连接图

(4) 显示模块： 如图2所示，显示模块由测功机控制器和直流电参数测量仪组成。直流电参数测量仪可实时显示电机输入电压、电流及功率。测功机控制器可实时监测电机转速、转矩、输出功率和效率,并可通过旋钮实时调节励磁大小。

(5) 上位机： 通过上位机与测试设备之间的通信，能自动接收仪器测试数据,显示及画曲线图，将原始数据和曲线图以报表形式打印，解决了手工的繁琐劳动，减轻了使用者的负担，提高了效益[4]。

3 控制系统的程序设计

根据电机型式的测试要求，按照模块化的程序设计思想，对电机型式测试系统程序进行设计。系统的控制方式有两种： 自动模式和手动模式。系统PLC控制系统的程序流程图如图3所示。图3中初始化程序是对系统初始化参数进行设置，对部分数据寄存器及定时器进行清零复位。手动程序供系统调试使用，自动程序根据预先设置的配方参数进入自动测试的控制。

图3 电机型式试验控制系统软件流程图

4 系统人机界面的设计

为了获得较理想的人机交互效果，满足人机界面显示的美观和易操作，上位机采用了图4所示的电机测试应用软件。它具有操作简单方便、符合人性化等优点。上位机屏幕分辨率为 1024×768，软件的运行环境为简体中文版win2000，winXP。根据系统要求，选用FX2N-30MR型号的PLC。

图4 设置测试条件

5 结 语

本文所设计的系统已投入实际使用，经实际

运行证明，采用PLC控制的电气控制系统可靠性高、稳定性好，产品的自动化水平和生产效率得到了显著提高，减轻了现场工人的劳动强度，取得了比较明显的经济效益。该控制系统可实时改变预设参数和模式，具有很好的通用性，可对不同型号的同类产品进行测试，降低了企业的生产成本。

[1] 张万忠，刘明芹.电气与PLC控制技术[M].北京： 化学工业出版，2008.

[2] 李振胜.在工业自动化生产过程中PLC控制系统的设计方法[J].工业仪表与自动化装置，2007(2)： 60-63.

[3] 王阿根.电气可编程控制原理与应用[M].北京: 清华大学出版社，2010.

[4] 肖艳军，李磊，周蜻，等.基于PLC的自动续料机械手[J].机械设计与制造，2011(2)： 152-154.

[5] 秦虹.PLC控制系统的编程方法简述[J].机床电器，2002(3)： 31-33.

Design of Motor Type Test System Based on FX2N

ZHAOQiaoni1,2

(1. Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031, China;2. Hunan Railway Professional Technology College, Zhuzhou 412001， China)

Through analyzing the working principle and control flow of motor, Design motor type testing Control System based on Mitsubishi PLC of FX2N serial the control system was powered by silicon controlled rectifier equipment and could observe the test parameters of ramming motor in real-time by DC measurement instrument and dynamometer controller. The control system could switch between manual and automatic, which greatly improved the production efficiency and quality of motor.

Mitsubishi PLC of FX2N serial； motor type test； control system

湖南省教育厅科学研究项目(14C0754)

赵巧妮

TM 306

A

1673-6540(2015)05-0048-03

2015-01-14