工控机+数据采集卡实现电机正反转要点.docx

1、工控机+数据采集卡实现电机正反转要点燕山大学课 程 设 计 说 明 书题目：工控机+数据采集卡实现电机正反转控制 学院 (系)： 电气工程学院 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 摘要生产机械往往要求运动部件可以实现正反两个方向的起动，这就要求拖动电动机能作正、反向旋转。由电机原理可知，改变电动机三相电源的相序，就能改变电动机的转向。按下正转启动按钮SB1，电动机正转运行，完成正转启动。按下停止按钮SB2，电动机停止运行。按下反转启动按钮SB3，电动机反转运行，完成反转启动。研华MIC-2760是一款提供十个继电器输出、基于PC的模块化工业控制器，可以输出高达125V的电

2、压和1A的电流，完全可以满足电机正反转的控制要求，并且可以通过跳线设置控制是否延时输出，因此本次设计采用研华MIC-2760工控控制器进行设计。近年来，随着计算机和数据采集卡技术的不断提高，越来越多的企业以计算机和数据采集卡为平台，实现生产控制，这一系统比传统的PLC系统具有更低的成本，灵活的配置，更短的开发周期。 VB语言是目前流行的编程语言之一，利用VB，可在较短时间内开发出功能完善的数据采集卡应用程序。第一章 设计技术参数及要求1.1 设计技术参数1.2 工作计划1.3 工作量第二章 元件选择及方案设计2.1 电动机的选型2.2 控制方案的设计第三章 电机正反转主电路原理图3.1 电机正

3、反转电气原理分析3.2 电机主电路的保护措施第四章 研华MIC-2760基于PC的工业控制器介绍第五章 基于研华MIC-2760电机正反转控制电路图5.1 电机正反转MIC-控制回路设置5.2 基址选择开关控制5.3 延时输出开关控制第六章 vb语言控制研华数据采集卡介绍及设计第七章 控制编程第八章 结论第九章 参考文献第一章 设计技术参数及要求1.1、设计技术参数数据采集卡采用研华系列电机为5.5KW界面采用VB语言具备电机正反转、点动等基本功能1.2、工作计划确定系统总体设计方案（包括方案的选择和说明）选择PLC模块与外围器件，完成电气原理图绘制学习VB编程语言，完成程序开发撰写说明书，绘

4、制图纸完成课程设计考核1.3、工作量说明书一份不少于6000字，可手写也可打印A2图纸一张，手写打印均可参考文献不少于3篇 第二章 元件选择及方案设计2.1电动机的选型三相电机是指当电机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。本次设计采用Y132S-4型三相异步电动机作为控制对象，功率为5.5KW，满足设计要求。本型号电动机为四极电动机，同步转速为150

5、0 r/min，异步转速为1440 r/min。电动机同步转速公式如下：n=60f/p。f为频率,单位为Hz。n为转速，其单位为r/minp为磁极对数（注意是磁极对数而非磁极的个数，如本电机4极电机n=2）当然也可以选择其他的型号的电动机，不同型号的电动机并不影响控制电路的设计。2.2、控制方案的设计本设计采用PC工控机+研华基于PC的工业控制卡MIC-2760+电动机正反转控制主回路的设计方案。通过PC工控机发出电动机正反转的控制命令，MIC-2760工业控制卡通过PCI接口接收PC工控机的命令并产生继电器输出，控制电机正反转主回路线圈的得电与失电，从而达到实现电动机正反转的控制要求。第三章

6、 电机正反转主电路原理图3.1、电机正反转电气原理分析电机要实现正反转控制，将其电源的相序中任意两相对调即可（被称为换相），通常是V相不变，将U相与W相对调节器，为了保证两个接触器动作时能够可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相。由于将两相相序对调，故须确保二个KM线圈不能同时得电，否则会发生严重的相间短路故障，因此必须采取联锁。为安全起见，常采用机械联锁与电气联锁的双重联锁正反转控制线路。使用了按钮联锁，即使同时按下正反转按钮，调相用的两接触器也不可能同时得电，机械上避免了相间短路。另外，由于应用的接触器联锁，所以只要其中一个接触器得电，其长闭触点就不会

7、闭合，这样在机械、电气双重联锁的应用下，电机的供电系统不可能相间短路，有效地保护了电机，同时也避免在调相时相间短路造成事故，烧坏接触器。由于本项目采用研华控制卡和VB编程设置，所以可以通过VB程序逻辑设计实现电气联锁，有效的保护电动机的正常运行，防止短路发生。 图，主拖动电机的主电路图对于点动和长动的区别，由于本次项目采用VB语言编程进行控制，因此只需在程序中进行控制逻辑的设计。并且本设计采用点动长动开关进行点动与长动的选择，通过点动长动选择开关进行点动与长动的选择。3.2、电机主电路的保护措施在主电路中，除了KM1、KM2出点外，还有熔断器FU和热继电器FR做为主电路的保护元件，防止由于短路

8、或者过载、断相对电机的损坏。熔断器FU是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开,可以防止电路短路对电动机的损坏，以最小的成本来实现电动机的保护。热继电器FR是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护以及断相 第四章 研华MIC-2760基于PC的工业控制器介绍研华公司成立于1983年，是一家全球领先的电子平台产品和服务提供商。其业务范围包括完整的系统集成、

9、硬件、软件、以客户为中心的设计服务和全球后勤支持，均由产业领先的后端办公电子商务解决方案进行保障。本次设计要求实现电机的正反转及点动等基本控制要求，因此只需两个继电器输出就可以实现电机的正反转控制功能。结合本次设计要求及研华数据采集及控制卡的类型，本设计采用研华的一款基于PC的模块化工业控制器MIC-2760。研华MIC-2760提供10个继电器输出通道数，每个通道可由跳线设置为常开或者常闭接点。以下为MIC-2760参数列表：输出数通道： 10继电器类型： 单刀双掷(SPDT.C型)输出类型： 常开或常闭触点容量： 2A30VDC，1A125VAC继电器打开时间：5毫秒，典型的继电器闭合时间

10、：5毫秒，典型的接触电阻： 小于50毫欧姆指示模式： 逻辑“1”：灯亮 逻辑“0”： 研华MIC-2760实物图第五章 基于研华MIC-2760电机正反转控制电路图5.1、电机正反转MIC-控制回路设置由于只需控制电动机正反转，所以只需两个继电器输出接口来控制KM1、KM2的得电与失电。因为电机的正转和反转不能同时进行，因此需要KM2的常闭辅助触点与KM1线圈串联、KM1的常闭辅助触点与KM2线圈串联，形成硬件上的互锁，防止两个继电器输出接口同时输出，达到保护的作用。同时通过串接一个热继电器达到保护控制回路的目的。 控制回路接线图研华MIC-2760控制卡有一个功能选择开关和十个跳线设置开关。

11、可以通过这些开关实现基址配置及输出是否延时的控制。5.2、基址选择开关控制我们通过向MIC-2760的端口地址读取和写入数据来实现对MIC-2760的控制，因此MIC-2760需要一段连续的地址位置。通过SW1可以设置MIC-2760的基址。有效的基址范围为十六进制的000-3F0。通过基址设置来避免和系统上其他设备发生地址冲突。MIC-2760的出厂默认基址地址为0x300，可以通过SW1进行其他地址的设置，SW1设置选项如下图所示： 基址选择开关选择示意图5.3、延时输出开关控制通过设置JP1-JP10可以设置十个继电器输出为NC(normal close)或者NO(normal open

12、)，从而决定输出是否延时。 延时开关控制示意图第六章 vb语言控制研华数据采集卡介绍及设计整个电路包括一个启停控制按钮、一个电机、一个长动点动选择开关以及两个分别控制正转和反转的按钮。默认运行时，启停按钮处于启动状态，当将长动点动开关达到长动时，电机正反转按钮即可以实现电动机的正反转运行，电机停止按钮即可以实现电动机的停止；当将点动开关打到点动时，按住正转、反转按钮电动机才分别进行正转、反转运行，松开按钮，电动机停止。编程前的准备安装MIC_2760驱动程序，注意要安装DeviceManager程序，用它来进行一些设置。阅读用户手册（安装盘里面可以找到）。建立VB6工程。将Driver.BAS

13、文件添加到工程中，或者将其中的一些我们要用到的函数声明和定义输入到项目的其他module文件中。这个文件在研华驱动的安装文件夹中能找到。使用了如下函数：1)打开板卡板卡开始工作前，要打开，通过下面的函数完成：DRV_OpenDevice(参数1,参数2)参数1：板卡号，在DeviceManager中设置，如果计算机上只装了1块这样的板卡就为0，如果多块，就是不同的数字，它在程序中标识指定板卡。参数2：一个句柄，用来标识一个打开的设备。函数执行后才能够得到，后面的各种函数都要使用这个句柄。2）参数设置DRV_MAIConfig(参数1,参数2)参数1：设备句柄，即前面函数执行得到的。参数2：PT

14、_MAIConfig结构，用于设置各种参数。该结构说明如下：TypePT_MAIConfigNumChanAsInteger程序中将要使用的通道数，比如在我的程序中使用了2个通道StartChanAsInteger起始通道号，比如我的程序中从通道0开始的GainArrayAsLong各个通道的增益，某个通道的增益表示的该通道的的输入电压范围，不同的范围有不同的增益，这个值在用户手册中可以查到。EndType使用函数DRV_MAIConfig前要先将参数2的各个成员赋值。3）采集数据DRV_MAIVoltageIn(参数1,参数2)参数1：设备句柄。参数2：PT_MAIVoltageIn结构，用

15、于装载采集到的各种数据。该结构说明如下：TypePT_MAIVoltageInNumChanAsInteger通道数StartChanAsInteger起始通道号 GainArrayAsLong增益TrigModeAsInteger触发方式，我用的内部触发方式，值为0VoltageArrayAsLong读到的各个通道的电压值，是一个数组EndType使用DRV_MAIVoltageIn前要对参数2赋值，其中VoltageArray只是通过DRV_GetAddress函数获取一个数组的地址，函数执行后，具体的电压值才被写到该地址的相应位置。DRV_GetAddress的使用方法如下：先定义一个数

16、组（比如v），该数组用来存储读到的电压值，我的程序中要读两个通道，则该数组的元素为2。参数2的VoltageArray=DRV_GetAddress（v(0)），这条语句找到了v的地址，执行DRV_MAIVoltageIn后采集到的各个通道的电压值便被写入数组v中。4）关闭板卡板卡完成所有工作后，如果不再使用，则需要关闭，通过下面的函数完成。DRV_DeviceClose(参数)参数就是前面函数执行后得到的句柄。28将动态连接库与工程相连接在VC下面加入动态连接库比较简单的办法是：直接将所需的头文件和库函数拷贝到您的工程文件夹下面，然后再依照上面的方法将头文件和库函数导入您的工程。使用visu

17、alBasic来创建应用程序：要正确的使用DA&C函数，你必须按照下面的步骤来使用DA&C的动态连接库1择File|NewProject菜单创建工程，这一点同其他的类型的程序创建是完全一样的。创建新的VB工程为了能够使用研华的的驱动程序来开发数据采集工程，首先需要将研华驱动程序的头文件包含到工程中，具体方法是选择View|ProjectExplorer菜单3、单击ProjectExplorer按钮之后，弹出ProjectExplorer窗口，在该窗口中单击右键，显示了一些可选的菜单单击AddFile菜单添加Advantech为VisualBasic的库文件“Driver.bas“，随后会弹出文

18、件选择对话框。通常情况下着头文件是包含在驱动程序安装的默认路径下面。VB下面如何调用动态连接库请参考VB使用手册。加入库文件后就可以浏览工程中用到的常量，参数声明和动态连接库中的函数。创建您自己的应用程序代码，并且使用动态连接库中的函数。 第七章 控制编程#includeusing namespace std;void main() int M,a,b,A1,A2;cinM; A1=A2=1; while (M=0)if (a=0) A1=0; A2=1; if(b=0)A1=1;A2=0;M为点动开关，a为正传开关，b为反转开关第八章 结论通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关工控机与数

19、据采集卡方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！ 第九章 参考文献1.用VB编制数据采集卡控制软件（广东省科学院自动化工程研制中心 蔡治 唐去克）2.基于VB的数据采集系统 （张家口职业技术学院 白树森）3.数据采集卡的编程及应用4. (机械工业出版社）