【正文】 ..............16 供電電源 ............................................... .....................................................17 第六章 結(jié)論 ...................................................... .........................................................18 致謝 .......................................................... .............................................................19 參考文獻 ......................................................... ............................................................20 xx 學院 機電工程系 20xx 屆 機械設(shè)計制造及其自動化 畢 業(yè)論文（設(shè)計） 基于 PLC 的電機故障系統(tǒng)設(shè)計 xx （ xx學院機電系，山東 xx 2530230） 摘要 ： 設(shè)計了一種基于 PLC電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)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(jù)設(shè)計要求對 PLC的輸入輸出 I/O進行了分配，并且編寫系統(tǒng)運行的梯形圖。啟動完成后，“電機開 /關(guān)指示燈”亮，電機正常運行。本設(shè)計的選題就是基于 PLC的電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計。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志，對于工業(yè)控制具有較高的意義和實用價值。 PLC 是現(xiàn)在應用較多的一種控制裝置，利用 PLC 豐富的內(nèi)部資源及強大的功能指令，編制故障檢測報警程序，不僅可以替代繼電器實現(xiàn)相應功能，還可以提高工作可靠性及其系統(tǒng)的靈活性。 個人計算機（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程 控制器的功能特點，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC）。 PLC 在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的 將來，是無法取代的。 (2) 基于以上市場需求 ,許多軟件廠商 (例如 : 華富惠通軟件公司 ) 正在考慮如何利用企業(yè)已經(jīng)成型的控制系統(tǒng)及新建的廠級網(wǎng)絡(luò) ,開發(fā)控制系統(tǒng)軟件 ,幫助企業(yè)實現(xiàn)工廠自動化、信息化 ,為企業(yè)提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)的集成。由以上分析可以預見 ,未來 PLC 將朝著多功能化、集成化、智能化、標準化、開放化的方向發(fā)展 ,故 PLC 雖然面臨其它自動化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn) ,但同時也在吸收它們的優(yōu)點 , 互相融合 ,不斷創(chuàng)新 ,在今后一段時間內(nèi)將與其它先進控制方式并存 ,共同發(fā)展。 xx 學院 機電工程系 20xx 屆 機械設(shè)計制造及其自動化 畢 業(yè)論文（設(shè)計） PLC 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點。擴展單元內(nèi)只有 I/O和電源等，沒有 CPU。模塊式 PLC由框架或基板和各種模塊組成。還有一些 PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。 PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。 PLC 除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。 2. 中型 PLC—— I/O點數(shù) 256～ 2048點；雙 CPU，用戶存儲器容量 2～ 8K。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。 I/O 模塊 圖 PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部 分（ I/O）完成的。 常用的 I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 電源模塊 PLC電源用于為 PLC各模塊的集成電路提供工作電源。 PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備：編程器是 PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC及 PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。 PLC 的系統(tǒng)模塊選擇方法 在 PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是 PLC工程設(shè)計選型。 相應模塊 的估算 工程設(shè)計選型應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作，和求價格比的 PLC和設(shè)計相應的控制系統(tǒng)最后選擇有較高性能價估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量。包 括輸入輸出模塊的選擇，電 源的選擇 輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一?？筛鶕?jù)應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平 和降低應用成本。 如果 PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設(shè)計外接供電電源。 第三章 電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計與 PLC PLC 的選取及介紹 由于本文設(shè)計采用的機型是西門子生產(chǎn)的 S7200系列 PLC，下面對它進行簡單介紹。 S7系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7200），小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7300）和中、高性能要求的PLC（如 S7400）等。 HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合 PLC使用。WinAC提供兩種 PLC，一種是軟件 PLC，在用戶計算機上作為視窗任務(wù)運行。人機界面軟件有兩種，一種是應用于機器級的 ProTool，另一種是應用于監(jiān)控級的 WinCC。 WinCC 是一個真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的 SCADA（ Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標準 PC上運行。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。 S7200系列 PLC可采用多種編程 擴展單元 S7200 系列 PLC 主要有 6 種擴展單元，它本身沒有 CPU，只能與基本單元相連 接使用，用于擴展I/O點數(shù)， S7200系列 PLC擴展單元型號及輸入輸出點數(shù)的分配如表 32所示。 PLC在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是完成輸煤系統(tǒng)設(shè)備故障信號檢測、預處理，轉(zhuǎn)化存儲并傳輸給上位計算機。所以說，它的故障要一分為二的分析。 處理方法xx 學院 機電工程系 20xx 屆 機械設(shè)計制造及其自動化 畢 業(yè)論文（設(shè)計） 是先找好轉(zhuǎn)子平衡。 機械部分故障主要有以下幾點： 圖 1 系統(tǒng)故障的兩個等級圖 （ 1） 聯(lián)動部分軸系不對中，中心線不重合，定心不正確。這種故障主要表現(xiàn)為齒輪咬合不良，輪齒磨損嚴重，對輪潤滑不良，聯(lián)軸器 歪斜、錯位，齒式聯(lián)軸器齒形、齒距不對、間隙過大或磨損嚴重，都會造成一定的振動。 （ 4）電機拖動的負載傳導振動。當發(fā)生此類故障，斷路器跳閘使電機停止運行， PLC 禁止其他控制輸出，并聲光報警（指示燈和電鈴）。 故障診斷程序 設(shè)計 在進行故障診斷設(shè)計時，首先必須對整個系統(tǒng)可能會發(fā)生的故障進行分析，得到系統(tǒng)的故障層次結(jié)構(gòu)，利用這種層次結(jié)構(gòu)進行故障診斷部分的設(shè)計。在進行系統(tǒng)的 PLC梯形 圖 2 程序圖 圖程序設(shè)計時，應充分考慮到故障結(jié)構(gòu)的層次，合理安排邏輯流程。 IO節(jié)點，表示 A側(cè)皮帶信號，當輸煤系統(tǒng)使用 A側(cè)皮帶正常運行時 1，當 0時，說明 A側(cè)皮帶信號出了故障，此時利用上升沿微分指令記錄這次的信號跳變。需要說明的是，有時引起故障的原因可能不止一個，往往一個故障會引起另一些故障的發(fā)生，因此還有關(guān)鍵的一點是程序要能記錄最先發(fā)生的故障。 OMRON C200H 型 PLC 的數(shù)據(jù)存儲區(qū) (DM 區(qū) )可以間接尋址，利用這一點，可以在DM區(qū)劃出一定的區(qū)域，用來記錄每次故障事件，包括故障類型和事件發(fā)生的時間 (日期，小時，分鐘，秒 )。 . 各種故障信息的串行通信 診上，位機通過串行通訊及時讀取 PLC的內(nèi)部寄存器區(qū)的各種故障信息。一般情況下，交流電源可直接與電網(wǎng)相連，而輸入設(shè)備的直 流電源和輸出負載的直流電 圖 4 系統(tǒng)電源設(shè)計圖 電源（ DC） 電源（ DC） 輸入設(shè)備 輸出負載 PLC ~220V xx 學院 機電工程系 20xx 屆 機械設(shè)計制造及其自動化 畢 業(yè)論文（設(shè)計） 源等最好分別采用獨立的直流供電電源，如上 圖所示： PLC電源單元的連接： 接線時，在電源單元和供電電源之間連接隔離變壓器，變壓器的副邊不接地，這樣可以減少 PLC和大地之間的噪聲，還可以保證人員的安全。為了改善隔離變壓器的抗干擾效果，一是將屏蔽層良好接地，二是變壓器的次級輸出線采用雙絞線，可減少電源線間的干擾； 供電電源 可編程控制器采用市電（ 220V， 50HZ）。 第六章 結(jié)論 按以上故障診斷原理構(gòu)造的 PLC 故障診斷控制系統(tǒng)，從實際運行來看，故障診斷系統(tǒng)能準確而迅速地判斷出故障的原因，方便運行人員維護和檢修，大大 提 高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和智能化水平。在老師身上，體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴謹求實的教學作風，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治