一、引言
转速传感器是一个永磁体同步发电机，其输出交流电压的幅值和频率均与转速成正比，转速传感器的性能试验是通过在不同转速下测量转速传感器的输出电压来试验转速传感器的性能。
二、性能试验技术条件
（一）转速传感器工作温度范围:(-55~150)℃。
（二）在正常工作环境下,传感器与一个星形连接的电阻负载相连,传感器输出电压如表1。
表1转速传感器输出电压
三、系统方案设计
（一）系统原理
转速传感器试验器主要由触摸屏、 PLC 控制器、伺服驱动、伺服电机、联轴器、加载电阻等部分组成,通过触模屏设定传感器试验转速和加载电阻阻值, PLC 将转速设定值传送至伺服驱动器,并切换至相应加载电阻,伺服驱动器驱动伺服电机按照设定转速转动,通过挠性联轴器带动转速传感器按照设定转速转动。转速传感器输出的相间电压,经过电压变送为标准信号,由 PLC 模拟量输入模块采集,在触摸屏上显示,当电压值超出工艺范围时,进行报警提示。
（二）硬件选型
1.PLC选型
PLC选用西门子200SMART PLC,该型PLC品种丰富，配置灵活，10种CPU模块，CPU模块最多60个I/O点，标准型CPU最多可以配置6个扩展模块，经济型CPU价格便宜。有4种可安装在CPU内的信号板，使配置更为灵活。CPU模块集成了以太网接口和RS-485接口，可扩展一块通信信号板。本设计选用ST20CPU模块，配置EMAE08模拟量输入模块。
2.触摸屏选型
触摸屏选用西门子SMART LINE系列触摸屏，该触摸屏采用高分辨率64K真彩色，画面更清晰，画质更好;800*480的宽屏显示设计和传统屏幕相比具有更大的可视面积，使得整个画面中可以显示更多的信息，也可以使用户感觉更舒适。西门子触摸屏SMART LINE系列采用LED背光，可以降低设备能耗，结合屏保功能可以延长操作屏的使用寿命;通过控制面板，可以实现西门子触摸屏的组态功能。西门子触摸屏SMART LINE系列采用高端的ARM处理器，主频高，使得数据处理速度快，画面显示流畅，增强的内存使得画面的切换速度更快。
3.伺服系统选型
SINAMICS V90 伺服驱动和 SIMOTICS S-1FL6 伺服电机组成了性能优化，易于使用的伺服驱动系统。SINAMICS V90 PN 版本集成了 PROFINET 接口，可以通过PROFIdrive 协议与上位控制器进行通讯。SIMOTICS-1FL6 为自然冷却的永磁同步电机，通过电机表面散热，自锁式快插接头使电机安装变得轻松快捷。1FL6 支持 3 倍过载，配合SINAMICS V90 驱动系统可形成功能强大的伺服系统。先进的一键优化及自动实时优化功能使设备获得更高的动态性能，支持自动抑制机械谐振频率，高达1 MHz 的高速脉冲输入，支持不同的编码器类型以满足不同的应用需求。
电机额定功率0.1kW,额定扭矩0.32N·m ,额定转速3000r/ min ,最大转速5000r/ min ,轴高20mm,电机配有2500ppr增量式编码器,伺服系统带预装配电缆。
4.加载电阻选型
加载电阻选用铝外壳线绕电阻器，线绕电阻器是用合金电阻丝绕在耐高温的绝缘基体上，表面被覆保护层构成的电阻元件，主要由电阻丝、结构基体、引出线、封装层四部分组成。电阻丝是形成阻值的部分，材料基本为铜镍和镍铬合金。结构基体是线绕电阻器的结构主体，为电阻合金提供骨架，并散热，为电阻器提供机械强度。引出线是线绕电阻器介入电路的连接电极，同时是某些型号线绕电阻器的安装方式。封装层是电阻器的外表面，为电阻体提供绝缘保护和散热，防止氧化和机械损伤。这种结构使线绕电阻器具有过功率性能优良、阻值稳定、可靠性高等优点。20Ω时电阻的功率为25W，40Ω时电阻的功率为50W。
（三）控制系统软件设计
3.1 PROFINET通讯协议
PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新，PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如PROFIBUS）技术，保护现有投资。PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案，其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。PROFINET的实时性，需要了解PROFINET的协议和工作机制。PROFINET具有RT和IRT两种等级的实时通讯。PROFINET区分两类不同性能的实时周期通讯，一种是实时（RT）通讯，主要用于工厂自动化，这一类没有时间同步要求，一般只要求响应时间为5-10ms。另一种是等时同步实时（IRT），主要用于有苛刻时间同步要求的场合例如运动控制，电子齿轮。与此对应，PROFINET提供两类实时通讯通道具体分为RT实时通道和IRT实时通道。另外还包括一个标准通讯通道，标准通道是使用TCP/IP协议的非实时通讯通道,主要用于设备参数化、组态和读取诊断数据。
3.2 程序编制
用经验法设计梯形图时，没有一套相对固定的容易掌握的设计方法可以遵循。特别是在设计较复杂的系统时，需要用大量的中间单元完成记忆、联锁等功能。由于需考虑的因素太多，且这些因素又往往交织在一起，给编程带来许多困难。
顺控编程的基本思想是将系统的一个控制过程分为若干个顺序相连的阶段。这些阶段称为步，也称为状态，并用编程元件来代表它。步的划分主要根据输出量的状态变化。在一步内，一般来说，输出量的状态不变，相邻两步的输出量状态则是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件与各输出量间有着极明确的逻辑关系。顺序控制编程方法规范，条理清楚，且易于化解复杂控制间的交叉联系，使编程变得容易，本文采用顺序控制编程发进行编程。
3.3操作界面组态
根据转速传感器性能试验的要求，设计试验器的操作界面，使用者通过操作界面可以实现试验的开始及停止，并可以自动生成试验报告，操作界面如图1所示。
图1操作界面
五、结束语
本设计充分利用了西门子200SMART PLC、V90伺服系统及西门子SMART LINE系列触摸屏的优势，系统设计投运后，能够满足转速传感器性能试验需求，且操作简单数据通讯正常、稳定，达到了预期的效果。
参考文献
[1]西门子公司.SIMATIC S7-200SMART系统手册.2002
[2]吴中俊.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2004
[3]廖常初.PLC编程及应用.北京:机械工业出版社，2002
