基于PLC的交流电机参数测试系统

2016-07-01江苏省徐州技师学院

电子世界 2016年10期

江苏省徐州技师学院陈斌

基于PLC的交流电机参数测试系统

江苏省徐州技师学院陈斌

【摘要】近年来，交流电机在工业领域中得到了非常广泛的应用，对于交流电机性能参数的测试也更为普遍。交流电机参数自动测试系统的原理是通过实验获取实验数据来分析电机性能参数。其硬件可分为前向通道和后向通道两个部分。本文主要通过电动机的测试实验来验证由传感器、上位机、可编程控制器构成的电机参数测试系统的可靠性。

【关键词】电机参数；PLC；传感器

1　电机测试原理和相关检测技术

交流电机参数自动测试系统是通过实验获取实验数据来分析电机性能参数。电机的实验数据不能直接读取，需要一些相应的传感器进行变送，才能转换为可编程控制器或工控机能够接收处理的信号。电机自动测试可以大幅减轻测试人员的劳动强度，大幅提高工作效率，而且测试精度高、重复性好，具有传统测试方法所不可比拟的优点。

2　交流电机测试系统的硬件设计

本系统主要通过几项基本的电机实验来获取电机的相关参，确定电机的性能状况。系统实现主要是由传感器直接测量电机参数，通过西门子可编程控制器 S7-200使现场数据信息采集与上位机软件系统以及控制设备之间进行信息交换。

该测试系统的硬件由前向通道和后向通道两个部分组成。前向通道主要对系统进行指令控制，它向上位机发出控制指令，由下位机对现场设备进行控制操作。其中的现场设备包括执行通断控制的继电器、控制输入电压的调压器以及控制负载的负载调节器。调压器和负载调节器的控制信号由S7-200 PLC的EM235模块的输出端提供。后向通道负责对测试系统的数据信号进行现场采集，再把信号传入上位机分析处理。需要采集的数据信息包括：总功率、定子绕组电阻、转矩、转速、电机温度、三相线电流、三相线电压。测试系统构成如图1所示：

图1　测试系统构成示意图

PLC是系统的核心部分，负责采集转换存储传感器的输出信息，并通过控制继电器的分合以及负载调节器的输入来控制被试电机的运行状态，而且要与上位机进行通信；PLC采用SIMENS S7-200 CPU224 型，带EM231热电偶、热电阻扩展模块、EM235模拟量输入、输出模块。

测量装置由传感器构成，这部分是负责直接测量电机参数并转换成能被PLC直接接收的信息，因此选择合适的传感器是获取准确参数的基础，系统选用了电压、电流、功率传感器，电阻测试仪，转矩、转速测试仪。各个实验根据电机实验的标准，对异步交流电动机测试。采集被测试电机的电压、功率、电流、转矩、电阻、转速等数据，再通过PLC发送给上位机。

执行部分包括：电压调节器、负载调节器、继电器。电压调节器用来调节电机的输入电压大小，电压的调节范围以及输出波形应能满足实验所需；负载调节器是用于调节被试电机的负载大小，它的调节范围也应满足实验需要；继电器就是PLC开关量的直接执行器，通过通断来控制电机的启停。

3　交流电机测试系统软件设计

控制系统主程序的作用是对测试数据的采集、测量、分析处理、输出进行控制和对试验过程的实时控制，主程序由（VC和VB）高级语言编制。根据事先设定的负载、空载、堵转等试验项目，编制各实验项目的主程序，试验时，可直接调用相应实验程序进行测试。

3.1上位机软件流程

本系统上位机软件主要包括通讯数据采集、接口协议、控制软件、数据库管理四部分。主程序流程如图2所示。

图2　上位机主程序流程图

3.2实验控制流程

电机自动测试系统需要完成多个实验，由于完成不同的实验时电机所处的工作状态不同，实验条件和调节参数也各不相同，因此不同的实验项目应编制不同的主程序。这些主程序存放在计算机中，供实验时调用。而一些子程序则可为各种实验所共享，例如，数据采集、数据处理以及显示、打印等。将这些公共部分编制成子程序，供各主程序调用。下面以负载实验为例介绍一下实验控制流程。

如图3所示三相交流电动机自动测试系统的负载实验主程序流程图。负载实验的主程序编制按以下步骤进行。

实验前的准备实验前准备阶段的操作流程，首先应根据额定数据确定好各传感器的量程。量程确定无误后即可给系统上电，包括系统的主电源，控制电源等。然后即可调用实验程序并输入被试电机的铭牌数据等，准备开始进行实验。

开始实验实验准备工作完成后，在确认系统各部分均处于正常工作状态的情况下可以开始实验了。此时，由上位机发送指令，调节电压输入和负载力矩，使被试电动机实现空载降压起动。

负载调节、数据采样及数据处理待被试电动机稳定运行后，开始执行负载调节、数据采样及数据处理程序，其程序流程

图如图4所示。