华北电力大学控制装置与仪表实验报告

实验报告
院系：控制与计算机工程学院
实验名称：基于单片机控制的半导体温控实验系统指导教师：陆会明
学生姓名：洪怡婷
学号：1111190207
班级：创新自1101班
日期：2015年1月19日
实验一
一、实验目的及要求
实验一：变频器基本操作的实验目的：
1.认识变频器操作面板及各功能键的功能、操作方法；
2.认识调速系统信号流向。

二、实验仪器
ABB三相交流电动机一台，ABB_ACS150变频器一台，PID控制器，记录仪，万用表，电工工具，导线若干。

三、实验原理
1)控制器工作原理及使用及配置方法；
1）输入可自由选择热电偶、热电阻、电压及电流。

内含非线性校正表格，无需外部校正，测量精确稳定。

采用先进的AI人工智能PID
调节算法，无超调，具有自整定（AT）工能。

具有手自动无扰切换功能
及电软启动功能。

采用X3高精度电流输出模块，精度可达0.2%，提高
调节器的输出精度。

仪表使用前应该根据其输入、输出规格及功能要求
来设置正确的参数。

配置好参数才可以投入使用。

控制器输入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分流），A/D转换器每秒采样8次，控制周期0.5-120s可调。

2)变频器工作原理及使用及配置方法；
ABB ACS150是一种控制交流电机的变频器，可以安装在墙上或者柜体中。

它具有固定式控制盘和固定式电位器，面板操作简单，速度可
直观设定。

同时，其内部集成EMC滤波器，无需外接滤波器。

3）无纸记录仪工作原理及使用及配置方法；
多通道输入，支持多种输入类型，图形化界面，画面直观，可同时记录4个通道数据，具有上限下限报警功能。

控制器输
入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分
流），线性输入量程最大为-20000到20000。

四、试验方法和步骤
1.手动变频调速系统接线
1利用万用表检查硬接线是否完好，有无短路断路情况；
2变频器电源输入端接线，电源线火线（L）接变频器接线端子L，电源线零线（N）接变频器接线端子N；
3变频器接线端子U2、V2、W2分别接三相电动机的U、V、W端；
4检查所有接线是否正确。

2.变频器基本调速功能设置
1检查变频器操作面板输入旋钮是否最小，确认后接通电源；
2确认变频器处于本地工作模式（左上角显示LOC），如果不是，则按LOC/REM 按钮切换到LOC模式；
3确认变频器显示器右下角FWD（正转）/REV（反转）处于闪烁状态，并按键，确定可以相互切换；
4设置频率给定值，按键，按上下键选择，按键,出现，
按上下键选择11，按键，按上下键选择1109，按键，确认此值为0，此时频率给定值由旋钮调节；
5按住键，直到显示；
6变频器最大输出频率设置：
设置最大输出频率，同④选择，按住键，进入最大输出频率设置，
按上下键设置（电机实际最大输出频率为100HZ），按住键，直到显示，确定变频器操作面板输入旋钮是否最小，确认后按START启动变频器，增大旋钮并观察显示器输出频率变化；
7REF模式设置变频器给定值：
当变频器处于STOP状态下，按键，按上下键选择REF模式，按键，进入REF模式，启动变频器，按上下键设定输出频率。

3.设置加/减速时间
1检查变频器操作面板输入旋钮是否最小，确认后接通电源；
2确认变频器处于本地工作模式（左上角显示LOC），如果不是，则按LOC/REM 按钮切换到LOC模式；
3确认变频器显示器右下角FWD（正转）/REV（反转）处于闪烁状态，并按键，确定可以相互切换；
4设置加速时间：按键，按上下键选择，按键,出现，
按上下键选择22，按键，按上下键选择2202，按住键，按上下键设置加速时间；
5设置减速时间：按键，按上下键选择，按键,出现，按
上下键选择22，按键，按上下键选择2203，按住键，按上下键设置加速时间；
6确认定变频器操作面板输入旋钮是否最小，确认后按START启动变频器，测量电机正转加速时间与减速时间，反转加速时间与减速时间。

五、实验结果与数据处理
根据实验方法和步骤，操作变频器，基本得到了试验的要求。

学会了变频器的基本操作。

六、讨论与结论（对实验现象、实验故障及处理方法、试验
中存在的问题等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改进意见）
在REF模式设置变频器给定值和设置加减速时间这两个步骤时出现问题，后与研究生学长讨论未发现操作问题，故暂时结论是机器故障或者是实验说明有误。

试验及过于简单，没有什么得到什么实验结论，建议增加实验要求
七、实验打印输出结果
无
实验二
一、实验目的及要求
实验二：变频器应用宏设置的实验目的：认识变频器应用宏功能、设置方法。

二、实验仪器
ABB三相交流电动机一台，ABB_ACS150变频器一台，PID控制器，记录仪，万用表，电工工具，导线若干。

三、实验原理
1）变频器工作原理及使用及配置方法；
ABB ACS150是一种控制交流电机的变频器，可以安装在墙上或者柜体中。

它具有固定式控制盘和固定式电位器，面板操作简单，速度可
直观设定。

同时，其内部集成EMC滤波器，无需外接滤波器。

1.了解5种应用宏
应用宏是可编程的参数集。

2.ABB标准宏
该宏是默认宏。

该宏提供了一种通用的I/O配置，它有3种恒速。

四、试验方法和步骤
1功率线路连接，并确认正确；
2按键，按上下键选择，按键,出现，按上下键选择99，
按键，按上下键选择9902，按键，确认此值为1；
3按照接线图接线；
4按键，按上下键选择，按键,出现，按上下键选择12，
按键，按上下键选择1202，按键，，进入恒速1频率设置，按上下键设置；按键，按上下键选择，按键,出现，按上下键选择12，按键，
按上下键选择1203，按键，，进入恒速2频率设置，按上下键设置；按键，
按上下键选择，按键,出现，按上下键选择12，按键，按上下键选择1204，按键，，进入恒速3频率设置，按上下键设置；
Di3Di4操作参数
00通过电位器设置转速
10恒速1（1202）
01恒速2（1203）
11恒速3（1204）
图9参数组
5确认定变频器操作面板输入旋钮是否最小，变频器处于远程工作模式（左上角显示REM），如果不是，则按LOC/REM按钮切换到REM模式,确认后按START启动变频器；
6启动Di1，设置Di3、Di4为0、1，观看显示屏是否为恒速1设置频率；设置Di3、Di4为1、0，观看显示屏是否为恒速2设置频率；设置Di3、Di4为1、1，观看显示屏是否为恒速3设置频率。

五、实验结果与数据处理
应用ABB standard宏，通过Di3和Di4的操作得到三种恒速：恒速1、恒速2、恒速3。

即可以通过开关控制电机的不同转速
六、讨论与结论（对实验现象、实验故障及处理方法、试
验中存在的问题等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改进意见）
在实际中，通过简单地开关设定被控对象状态，简单有效，方便运行人员操作七、实验打印输出结果
实验三手动调速
一、实验目的及要求
实验三：手动调速的实验目的：掌握控制器手动输出模式,理解手动调速信号流向。

二、实验仪器
ABB三相交流电动机一台，ABB_ACS150变频器一台，PID控制器，记录仪，万用表，电工工具，导线若干。

三、实验原理
一、控制器工作原理及使用及配置方法；
1）输入可自由选择热电偶、热电阻、电压及电流。

内含非线性校正表格，无需外部校正，测量精确稳定。

采用先进的AI人工智能PID
调节算法，无超调，具有自整定（AT）工能。

具有手自动无扰切换功能
及电软启动功能。

采用X3高精度电流输出模块，精度可达0.2%，提高
调节器的输出精度。

仪表使用前应该根据其输入、输出规格及功能要求
来设置正确的参数。

配置好参数才可以投入使用。

控制器输入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分流），A/D转换器每秒采样8次，控制周期0.5-120s可调。

四、试验方法和步骤
1.将单相控制器电源线接控制器1、2号端子，把控制器11号端子与变频器模拟输入地端子相连，控制器13号端子与变频器AI端子相连；
2.检查所有接线是否正确；
3.系统上电，将变频器设置为ABB标准宏模式（如实验四）；
4.设置最高频率（如实验一），在外部控制器手动输入下最高频率由变频器参数1105决定，最高频率设为50HZ；
5.设置最低频率（如实验一），在外部控制器手动输入下最低频率由变频器参数1104决定，最低频率设为0HZ；
6.设置控制器手动输出调速
控制器输出设为0-20mA
7.设置记录仪
接通记录仪（如图10），按4.2.3，将记录仪的第1通道的输入信号设为0-5V，量程上限设为50，量程下限设为0，单位设为Hz。

设置记录仪记录间隔设为1s。

8.操作流程
1按控制面板A/M切换按钮，将控制器切换到手动模式，此时MAN指示灯亮；
2确定控制器输出最小，启动远程控制面板Di1按钮，启动变频器，观察变
频器显示面板是否为最小频率；
通过调节控制器控制面板上下按钮设定输出频率，观察变频器与记录仪显示面板频率变化是否一致
五、实验结果与数据处理
启动远程控制面板Di1按钮，启动变频器后，观察到显示面板为最小频率。

通过调节控制器控制面板上下按钮设定输出频率后，观察到变频器与记录仪显示面板频率变化是一致的。

由此可以说明以上操作均正确，仪器调校到了较好状态。

六、讨论与结论（对实验现象、实验故障及处理方法、试验中
存在的问题等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改
进意见）
1、在实验过程中一定要确保接线正确，以防出现难以理解的现象。

2、其次要保证控制器的各项参数都调整到最佳参数，防止控制器无法正常工作。

七、实验打印输出结果
实验四闭环调速
一、实验目的及要求
实验四：闭环调速的实验目的：了解闭环调速信号流向。

二、实验仪器
ABB三相交流电动机一台，ABB_ACS150变频器一台，PID控制器，记录仪，万用表，电工工具，导线若干。

三、实验原理
一、控制器工作原理及使用及配置方法；
1）输入可自由选择热电偶、热电阻、电压及电流。

内含非线性校正表格，无需外部校正，测量精确稳定。

采用先进的AI人工智能PID调节算法，无超调，具有自整定（AT）工能。

具有手自动无扰切换功能及电软启动功能。

采用X3高精度电流输出模块，精度可达0.2%，提高调节器的输出精度。

仪表使用前应该根据其输入、输出规格及功能要求来设置正确的参数。

配置好参数才可以投入使用。

控制器输入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分流），A/D转换器每秒采样8次，控制周期0.5-120s可调。

二、变频器工作原理及使用及配置方法；
ABB ACS150是一种控制交流电机的变频器，可以安装在墙上或者柜体中。

它具有固定式控制盘和固定式电位器，面板操作简单，速度可直观设定。

同时，其内部集成EMC滤波器，无需外接滤波器。

三、无纸记录仪工作原理及使用及配置方法；
多通道输入，支持多种输入类型，图形化界面，画面直观，可同时记录4个通道数据，具有上限下限报警功能。

控制器输入类型有热电偶，热电阻，线性电压，线性电流（需外接精密电阻分流），线性输入量程最大为-20000到20000。

三、试验方法和步骤
1．将单相控制器电源线接控制器1、2号端子，把控制器11号端子与变频器模拟输入地相连，控制器13号端子与变频器AI相连；
2．检查所有接线是否正确；
3．系统上电，将变频器设置为ABB标准宏模式（如实验四）；
4．设置最高频率（如实验一），在外部控制器手动输入下最高频率由变频器参数1105决定，最高频率设为50HZ；
5．设置最低频率（如实验一），在外部控制器手动输入下最低频率由变频器参数1104决定，最低频率设为0HZ；
6．设置控制器
按照2.2.3节的操作方式，设置控制器的如下参数：
1控制器输出设为0-20mA；
2控制器输入设为0-5V；
3设置控制模式为npid；
4设置参数P、I、D参数（待定）；
5设置控制周期（待定）；
7．设置记录仪
接通记录仪（如图10），按4.2.3，将记录仪的第1通道的输入信号设为0-5V，量程上限设为50，量程下限设为0，单位设为Hz。

设置记录仪记录间隔设为1s。

8．操作流程
此处是利用控制器的输出信号来模拟被控量电信号的反馈值，如下图接线，
闭环调速接线图
1系统上电，按控制面板A/M切换按钮，将控制器切换到手动模式，此时MAN
指示灯亮；
2确定控制器输出最小，启动变频器远程控制面板DI1按钮，启动变频器，
观察变频器显示面板是否为最小频率；
3通过调节控制器控制面板上下按钮设定输出频率，调节控制器的输出到
50%，观察变频器与记录仪显示面板频率变化是否一致；
按控制器控制面板的A/M切换按钮，将控制器切换到自动模式，在记录以上观察控制信号的输出曲线。

四、实验结果与数据处理
手动调节控制器的输出到50%：
按控制器控制面板的A/M切换按钮，将控制器切换到自动模式，在记录以上观察控制信
号的输出曲线如下：
六、讨论与结论（对实验现象、实验故障及处理方法、试验中存在的问题等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改进意见）
1、控制器与变频器的输出幅值范围应为一致，否则将出现控制器输出为零而电机有输出的异常情况。

2、控制器的各项参数要调整到最佳参数
3、设备兼容性差，只能用厂家给的U盘采集数据。

但是这也相对数据安全性高。

七、实验打印输出结果。