【正文】 編號 : 畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 題 目 基于 PLC的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)教師 xx 學(xué)生姓名 xx 學(xué) 號 xxxxx 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 教學(xué)單位 xx 學(xué)院機(jī)電工程系 時 間 20xx 年 4 月 15 日 xx 學(xué)院 機(jī)電工程系 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 畢 業(yè)論文（設(shè)計） xx 學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告書 20xx年 4月 15日 院（系） 機(jī)電工程系 專業(yè) 機(jī)械式及制造及其自動化 姓 名 xx 學(xué)號 xx 論文（設(shè)計）題目 基于 PLC 的電機(jī)故障系統(tǒng)設(shè)計 一、選題目的和意義 目的： 絞車是配套鉆機(jī)來使用的，適用于各種井下作業(yè)。但是，在使用過程中，電子剎車經(jīng)常出現(xiàn)故障，自動暴死 ，電機(jī)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)容易燒壞。為了避免電機(jī)燒壞和人員傷亡，在絞車上安裝了 PLC檢測系統(tǒng)。因此， 本文簡單介紹了國內(nèi)電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計，以及存在問題，同時介紹了可編程控制器的工作原理，選型依據(jù)。設(shè)計了一種基于 PLC電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計，詳細(xì)介紹了所選用的西門子 S7200 PLC以及同類型的 S7300 S7400PLC，根據(jù)設(shè)計要求對 PLC的輸入輸出 I/O進(jìn)行了分配，并且編寫系統(tǒng)運(yùn)行的梯形圖。 準(zhǔn)備開機(jī)時，按下開機(jī)按鈕后，首先檢測斷路器狀態(tài)，如果斷路器初始狀態(tài)為閉合，電機(jī)無法啟動，并且聲光報警。如果斷路器初始狀 態(tài)為斷開，斷路器合閘，電機(jī)開始啟動。在啟動過程中，若發(fā)生一級故障， PLC進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動作。啟動完成后，“電機(jī)開 /關(guān)指示燈”亮，電機(jī)正常運(yùn)行。運(yùn)行過程中， PLC依次循環(huán)檢測電機(jī)是否發(fā)生相間短路、斷相、低電壓、單相接地、過負(fù)荷、過電流等故障，若有發(fā)生， PLC進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)動作。關(guān)機(jī)時， PLC接到關(guān)機(jī)命令后，斷路器跳閘，“電機(jī)開 /關(guān)機(jī)指示燈”滅。故障聲光報警后，按“報警復(fù)位按鈕”復(fù)位。本設(shè)計選題就是基于 PLC的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計。 二、本選題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 國內(nèi)外 PLC 發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨 勢： PLC 自問世以來，經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，世界上有 200 多個廠家生產(chǎn) PLC，較有名的：美國：AB 通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國：西門子公司；法國： TE 施耐德公司；韓國：三星、 LG 公司等。 xx 學(xué)院 機(jī)電工程系 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 畢 業(yè)論文（設(shè)計） 我國的 PLC 產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個階段： 順序控制器（ 1973～ 1979） 以微處理器為主的工業(yè)控制器（ 1979～ 1985） 以微 處理器為主的可編程序控制器（ 1985以后）。在對外開放政策的推動下，國外 PLC 產(chǎn)品大量進(jìn)入我國市場，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。隨著不斷的學(xué)習(xí)與不斷開拓的精神，現(xiàn)在，我國自主生產(chǎn)的 PLC 在國內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來越高。 PLC 的發(fā)展趨勢： （ 1）產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展 大： I/O 點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)、 32 位為微處理器、多 CPU 并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 （ 2） PLC 在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛 （ 3）不斷 加強(qiáng)通訊功能 （ 4）新器件和模塊不斷推出高檔的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高處理速度外，還有帶處理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模塊、高速計數(shù)模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊等專用化模塊。 （ 5）編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的 PLC 指令系統(tǒng)。 （ 6）發(fā)展容錯技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 （ 7）追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。 PLC 應(yīng)用于故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 PLC 作為一種成熟穩(wěn)定可靠的控制器，目前已經(jīng)在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 PLC 系統(tǒng)的設(shè)計直接影響著工業(yè)控制系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。一個完善的 PLC 系統(tǒng)除了能夠正常運(yùn)行，滿足工業(yè)控制的要求，還必須能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時進(jìn)行故障診斷和故障處理。故障自診斷功能是工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化的一個重要標(biāo)志，對于工業(yè)控制具有較高的意義和實(shí)用價值。 故障診斷方法 故障診斷一般有兩種途徑 :故障樹方法和專家系統(tǒng)方法。故障樹 方法利用系統(tǒng)的故障邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯推理，由錯誤的輸出找到可能的輸入錯誤。這種方法比較適用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，各部分耦合少的情況。專家系統(tǒng)方法通過建立系統(tǒng)故障的知識庫與推理機(jī)，計算機(jī)借助現(xiàn)場的數(shù)據(jù)利用知識庫和推理機(jī)進(jìn)行深入的邏輯推理，找出故障原因。xx 學(xué)院 機(jī)電工程系 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 畢 業(yè)論文（設(shè)計） 這種方法適用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部分耦合強(qiáng)的大型工業(yè)系統(tǒng)。 PLC 是現(xiàn)在應(yīng)用較多的一種控制裝置，利用 PLC 豐富的內(nèi)部資源及強(qiáng)大的功能指令，編制故障檢測報警程序，不僅可以替代繼電器實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，還可以提高工作可靠性及其系統(tǒng)的靈活性。 三、 課題設(shè)計方案 [主要說明：研究（設(shè)計）的基本內(nèi)容、觀點(diǎn)及擬采取的研究途徑和方法。 ] 可編程控制器（ Programmable Logical Controller）是 20世紀(jì) 70年代以來以微處理器為核心，綜合計算機(jī)技術(shù)，自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置，由于它具有功能強(qiáng)，可靠性高，配置靈活，使用方便以及體積小，重量輕等 它的優(yōu)點(diǎn)，使其在自動化控制的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來由于微電子技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，使具有完全功能的超大規(guī)模集成電路的價格日趨便宜，同樣也促進(jìn)可編程控制器成本大 大降低，對于采用可編程控制器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器 — 接觸器電氣控制的系統(tǒng)來改造傳統(tǒng)機(jī)床，無論從經(jīng)濟(jì)上，還是可靠性，維修性，工作壽命上來說，都是十分經(jīng)濟(jì)和劃算的，也是可行的優(yōu)選方案。 鑒于以上原因，本文設(shè)計了一個基于 PLC電機(jī)故障診斷系統(tǒng)。 本文采用的機(jī)型是德國西門子 S7200 系列 PLC。 型 號 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 可帶擴(kuò)展模塊數(shù) xx 學(xué)院 機(jī)電工程系 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 畢 業(yè)論文（設(shè)計） S7200CPU221 6 4 — S7200CPU222 8 6 2個擴(kuò) 展模塊 78 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或10路模擬量 I/O點(diǎn) S7200CPU224 14 10 7個擴(kuò)展模塊 168路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或35路模擬量 I/O點(diǎn) S7200CPU226 24 16 2個擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或35路模擬量 I/O點(diǎn) S7200CPU226XM 24 16 2個擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或35路模擬量 I/O點(diǎn) 四、計劃進(jìn)度安排 [主要說明：起止時間及分階段的進(jìn)度要求。 ] ． 完成開題報告并提交 上 查詢相關(guān)資料、進(jìn)行課題研究，在已完成研究的基礎(chǔ) ，撰寫畢業(yè)論文初稿。 提交初稿和期中檢查表 根據(jù)指導(dǎo)教師的修改意見進(jìn)行論文修改，并最終定稿。 將打印的論文交指導(dǎo)教師，由指導(dǎo)教師寫評語，并由評閱教師進(jìn)行評閱，根據(jù)評閱教師意見，進(jìn)一步修改論文，準(zhǔn)備答辯。 畢業(yè)論文答辯 xx 學(xué)院 機(jī)電工程系 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 畢 業(yè)論文（設(shè)計） 五、主要參考文獻(xiàn)（只列出最重要的 5— 6 種） [1] 張進(jìn)秋 .可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例 .機(jī)械工業(yè)出版社 [M].2020 [2] 李名雨 .電機(jī)與電器 .北京理工大學(xué)出版社 [M].1998 [3] 高和 .可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實(shí)例 .人民郵電出版社 [M].2020 [4] 韓常 .PLC 編程及應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社 [M].～ 40 [5] PLC 機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計技術(shù)。電子工業(yè)出版社 [M].2020 [6] 郝鴻安 .常用模擬集成電路應(yīng)用手冊 [M].人民郵電出版社 .1991 指導(dǎo)教 師意見及建議： 簽名： 年 月 日 教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見： xx 學(xué)院 機(jī)電工程系 20xx