【正文】 S7200 PLC 以及同類型的 S7300 S7400PLC，根據設計要求對 PLC 的輸入輸出 I/O 進行了分配，并且編寫系統運行的梯形圖。在啟動過程中，若發(fā)生一級故障， PLC進行相應的保護動作。故障聲光報警后，按“報警復位按鈕”復位。一個完善的 PLC 系統除了能夠正常運行，滿足工業(yè)控制的要求，還必須能在系統出現故障時及時進行故障診斷和故障處理。這種方法比較適用于系統結構相對簡單，各 部分耦合少的情況。 1968 年 美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller（ PC）。 PLC 具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。企業(yè)投入大量的人力和財力建立起來的 PLC 控制系統已經成型 ,如果要完全推翻再建立新的 DCS 或 FCS 控制系統 ,需要更大的資金投入 ,將造成很大的浪費。 (5) 現在的 PLC 系統與 DCS 技術、現場總線 IO 技術相結合 ,結構開放、擴展方便、技術先進、價格低廉。 （ 1） 按結構形式分類：根據 PLC 的結構形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。基本單元內有 CPU、 I/O 接口、與 I/O 擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或 EPROM 寫入器相連的接口等。 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模德州學院 機電工程系 2022 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計） 塊（有的含 在 CPU 模塊中）以及各種功能模塊。大、中型 PLC 一般采用模塊式結構。 （ 2） 按功能分類：根據 PLC 所具有的功能不同，可 將 PLC 分為低檔、中檔、高檔三類。有些還可增設中斷控制、 PID 控制等功能，適用于復雜控制系統。 PLC—— I/O 點數小于 256 點；單 CPU、 8 位或 16 位處理器、用戶存儲器容量 4K 字以下。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指 令規(guī)定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。 CPU 的控制德州學院 機電工程系 2022 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計） 器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。 CPU 速度和內存容量是 PLC 的重要參數，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 I/O 分為開關量輸入（ DI），開關量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。按 I/O 點數確定模塊規(guī)格及數量， I/O 模塊可多可少，但其最大數受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。 底板或機架大多數模塊式 PLC 使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，使 CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。 人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間。 相應模塊的選擇 估算好相應的模塊之后，就要進行相應模塊的選擇。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標準化，具有網絡通信能力，功能更強，可靠性更高。個人計算機（ PC）也可以作為 HMI 硬件使用。 （ 2）基于 PC 的控制軟件 基于 PC 的控制系統 WinAC 允許使用個人計算機作為可編 程 序控制器（ PLC）運行用戶的程序，運行在安裝了 Windows 操作系統的 SIMATIC 工控機或其它任何商用機。 （ 3）人機界面軟件 人機界面軟件為用戶自動化項目提供人機界面（ HMI）或 SCADA 系統，支持大范圍的平臺。 ProTool/Pro用于組態(tài)標準 PC 和所有西門子 HMI 產品， ProTool/Pro 不只是組態(tài)軟件，其運行版也用于 Windows 平臺的監(jiān)控系統。 S7200 系列 PLC 的硬件配置 S7200 系列 PLC 可提供 4 種不同的基本單元和 6 種型號的擴展單元。編程器主要用來進行用戶程序的編制、存儲和管理等， 并將用戶程序送入 PLC 中，在調試過程中，進行監(jiān)控和故障檢測。 S7200 系列 PLC 多種編程 第四章 電機故障診斷系統設計 故障診斷系統建立在基于 PLC 和上位計算機組成的控制系統上。 電機故障等級分類 電機的結構同時包含電氣和機械兩部分，也可以說是電氣和機械的結合點。 轉動部分不平衡主要是轉子、耦合器、聯軸器、傳動輪（制動輪）不平衡引起的。如：鐵心支架松動，斜鍵、銷釘失效松動，轉子綁扎不緊都會造成轉動部分不平衡。 （ 2） 與電機相聯的齒輪、聯軸器有毛病。而軸 與軸瓦間間隙過大或過小不僅可以造成振動還可使軸瓦的潤滑和溫度產生異常。本設計中系統故障分為兩個等級如上圖所示 :一級故障為高級。當發(fā)生此類故障時，斷路器不動作，電機繼續(xù)運行，只相應聲光報警。 系統故障結構的層次性為故障診斷提供了一個合理的層次模型。 為了得到系統的故障情況實現系統的故障自診斷， PLC 必須將所有故障檢測點的狀態(tài)反映給內部寄存器，圖 2 是用來記錄故障點的部分程序。如果有更多的故障需要記錄，可以設置多個寄存器字。 . 多次故障事件的記錄 由于系統實際長時間的運行中，可能會出現多次故障，為了檢修和維護方便，還需要 PLC 能夠將多次故障事件記錄下來。判斷故障發(fā)生與否的極限值根據實際系統相應的參數變化范圍確定。 PLC 收到命令幀后會做出響應，如果沒有錯誤則 向上位計算機發(fā)出響應幀，響應幀中包含了上位機需要查詢的寄存器 第五章 系統電源設計 PLC 控制系統的電源除交流電源以外，還包括給光電傳感器和直流電機供電的直流電源。配線結束偶把標簽移去，否則標簽將會堵住冷卻通道，阻礙空氣流通； RUN 輸出主要用于緊急停車的控制，使用時 RUN 接點應與被控電源串聯；使用隔離變壓器可提高電源的抗干擾能力。為了提高系統的可靠性和抗干擾性， PLC 的供電系統中一般采用隔離變壓器，這樣可以隔離掉供電電源中的各種干擾信號，從而提高抗干擾能力。 致謝 在整個畢業(yè)設計過程期間，我得到了賀廉云老師的 悉心指導 ，這才使我能夠順利 地完成畢業(yè)設計。電子工業(yè)出版社 [M].2022 [6] 郝鴻安 .常用模擬集成電路應用手冊 [M].人民郵電出版社 .1991 [7] 童詩白 .模擬電子技術基礎 [M].高等教育出版社 .2022， 1 [8] 陸坤，奚大順，李之權等著 .電子設計技術 [M].電子科學出版社 . 1997 [9] 姜德譚，范茂軍等 .新編電子電路大全 [M].卷 .計量出版社 .1985 [10] 曲學基，吳永章等 .常用電子電器電路 600 例 [M].電子工業(yè)出版社 .1990 [11] 王衛(wèi)兵 , 高俊山 . 可編程序控制器原理及應用 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 , 2022 [12] 周東華 ,孫優(yōu)賢 . 控制系統的故障檢測與診斷技術 [M]. 北京 :清華大學出版社 ,1994 德州學院 機電工程系 2022 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計） [13] 王有春，孫萌等 .電子報 .成都大學科技出版社 [J].1992 德州學院 機電工程系 2022 屆 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計） 德州學院畢業(yè)論文（設計）開題報告書 2022 年 4 月 15 日 院（系） 機電工程系 專業(yè) 機械式及制造及其自動化 姓 名 學號 論文（設計）題目 基于 PLC 的電機故障系統設計 一、選題目的和意義 目的： 絞車是配套鉆機來使用的，適用于各種井下作業(yè)。設計了一種基于 PLC 電機故障診斷系統設計，詳細介紹了所選用的西門子 S7200 PLC 以及同類型的 S7300 S7400PLC，根據設計要求對 PLC 的輸入輸出 I/O 進行了分配，并且編寫系統運行的梯形圖。啟動完成后，“電機開 /關指示 燈”亮，電機正常運行。本設計選題就是基于 PLC 的電機故障診斷系統設計。目前，世界上有 200 多個廠家生產 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。 PLC 的發(fā)展趨勢： （ 1）產品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展 大： I/O 點數達 14336 點、 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。 （ 6）發(fā)展容錯技術采用熱備用或并行工作、多數表決的工作方式。一個完善的 PLC 系統除了能夠正常運行，滿足工業(yè)控制的要求，還必須能在系統出現故障時及時進行故障診斷和故障處理。這種方法比較適用于系統結構相對簡單，各部分耦合少 的情況。 三、課題設計方案 [主要說明：研究（設計）的基本內容、觀點及擬采取的研究途徑和方法。 本文采用的機型是德國西門子 S7200 系列 PLC。 將打印的論文交指導教師，由指導教師寫評語，并由評閱教師進行評閱，根據評閱教師意見，進一步修改論文，準備答辯