【正文】 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。（2） 當輸入交流電斷電時，應(yīng)不破壞PLC內(nèi)部程序和數(shù)據(jù)。接著判斷是否發(fā)生欠壓故障，方法是：采集A相和C相的電壓量，求出其平均值，再與整定值相比較，若小于整定值，則跳轉(zhuǎn)至保護動作子程序段，電動機起動欠壓保護，警報器響，并且欠壓故障指示燈亮。接著判斷停止按鈕是否按下，若否，則繼續(xù)下面的程序，若是，則判斷是否存在電機停止命令執(zhí)行時電機仍然處于運行狀態(tài)的情況發(fā)生。根據(jù)以上技術(shù)數(shù)據(jù)，選擇兩個EM231作為模擬量輸入模塊，這樣共可以擴展42=8路模擬量輸入。一般采用的失磁保護元件為欠電流繼電器。電動機的過負荷保護元件可以是熱繼電器，小容量電動機可以是直接式，大容量電動機可以是間接式，；也可以用電流繼電器，按照電動機允許過載倍數(shù)及時間來整定。過流保護常用于直流電動機和繞線式異步電動機。2）過熱保護對于連續(xù)運行工作制的負載，當出現(xiàn)過載斷相或欠電壓運行時，設(shè)備可能會因過熱而損壞，需設(shè)置過熱保護。常用的短路保護元件有熔斷器和低壓斷路器。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。處理方法是先找好轉(zhuǎn)子平衡。使繞組發(fā)熱甚至損壞，其主要特征是電流幅值發(fā)生顯著變化；不對稱故障包括：斷相、逆相、相間短路、匝間短路等，這類故障是電動機運行中最常見的一類故障。 文本顯示器 文本顯示器TD200不僅是一個用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對某個量的數(shù)值進行修改，或直接設(shè)置輸入/輸出量。 編程器PLC在正式運行時，不需要編程器。50mV, 177。10V，電流：0～20mA數(shù)據(jù)字格式：電壓：32000～+32000V電流：0～+32000mA分辨率：電壓12位，電流11位EM235模擬量輸入/輸出擴展模塊輸入4路，輸出1路差分輸入，輸入范圍：電壓（單極性）：0～10V，0～5V，0～1V，0～500mV，0～100mV，0～50mV電壓（雙極性）：177。目前市場上CPU22X系列PLC已取代了第一代的CPU21X系列，并成為市場的主流產(chǎn)品。（2） 擴展單元：用于PLC系統(tǒng)的I/O擴展，包括數(shù)字量I/O模塊和模擬量I/O模塊。ProTool適用于大部分HMI硬件的組態(tài)，從操作員面板到標準PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成組態(tài)。 SIMATIC S7工業(yè)軟件西門子的工業(yè)軟件分為三個不同的種類：（1）編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于編程、組態(tài)、模擬和維護等控制所需的工具。在一個機架上最多可并排安裝8個模塊。 SIMATIC S7200 PLC S7200PLC是超小型化的PLC，它具有極高的可靠性、豐富的指令集、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實時特性、強勁的通信能力、豐富的擴展模塊，適用于各行各業(yè)、各種場合中的檢測、監(jiān)測及自動化控制的需要。（3） 經(jīng)驗設(shè)計法 經(jīng)驗設(shè)計法是一種類似于繼電器控制原理圖的設(shè)計方法，即將繼電器原理圖中的符號用可編程控制器的編程器件或功能器件表示，并將控制器件的對應(yīng)關(guān)系用梯形圖表示。（1） 邏輯設(shè)計法 邏輯法使用布爾代數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)工藝過程中各檢測元件的不同狀態(tài)，列出檢測元件的狀態(tài)表，確定所需要的中間記憶元件，再列出各執(zhí)行元件的動作節(jié)拍表。電源模塊的輸出額定電流必須大于CPU模塊、I/O模塊和其他特殊模塊等消耗電流的總和，同時還考慮今后I/O模塊的擴展等因素；電源輸入電壓一般根據(jù)現(xiàn)場的實際需要而定。根據(jù)輸入信號的類型不同，輸入模塊分為直流1248V等和交流11220V等形式。（4）其他特殊要求對可靠性要求極高的場合，應(yīng)考慮是否采用冗余或熱備系統(tǒng)。PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。（2） 少占內(nèi)存空間，減少掃描時間。系統(tǒng)硬件設(shè)計應(yīng)遵循的原則有如下幾方面。對于一些小型可編程控制器，外部設(shè)備接口還有與專用的編程器連接的并行數(shù)據(jù)接口。4)通信模塊 可編程控制器的通信模塊相當于局域網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)接口，通過通信模塊數(shù)據(jù)總線和可編程控制器的主機連接，用硬件和軟件一起來實現(xiàn)通信協(xié)議。模擬量的輸出模塊是將CPU處理后的二進制數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機構(gòu)。數(shù)據(jù)存儲器用來存放控制過程中不斷改變的信息，如輸入/輸出信號、各種工作狀態(tài)、計數(shù)值、定時值、運算的中間結(jié)果等。小型PLC大多采用8位微處理器或單片機，中型PLC大多采用16位微處理器或單片機，大型PLC大多采用高速位片式處理器。對輸出繼電器的掃描結(jié)果，也不是馬上去驅(qū)動外部負載，而是將其結(jié)果寫入元件映像寄存器中的輸出映像寄存器中，待輸出刷新階段集中批處理，所以執(zhí)行用戶程序階段也是集中批處理過程。在這個階段中，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信號，不論輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號寫到輸入映像寄存器中。常見的如三菱公司的A3M、A3N，立石公司的C2000H，AB公司的PLC5以及西門子公司的S5135U、S5155U、S7400等。用戶存儲容量小于2KB，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等功能，有些還有少量的模擬量I/O、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送、遠程I/O和通信等功能，可用于開關(guān)量控制、定時/計數(shù)控制、順序控制及少量模擬量控制等場合，通常用來代替繼電器接觸器控制，在單機或小規(guī)模生產(chǎn)過程中使用。在機架或母板的底板上有若干個模塊插座和連接這些插座的內(nèi)部系統(tǒng)總線。由以上分析可以預(yù)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。 第二代PLC，使用了8位微處理器及半導(dǎo)體存儲器，其產(chǎn)品逐步系列化，功能也有所增強，已能實現(xiàn)數(shù)字運算、傳送、比較等功能。到了20世紀60年代末，人們設(shè)想能否把計算機的通用、靈活、功能完善與“繼電接觸器控制系統(tǒng)”的簡單易懂、使用方便、生產(chǎn)成本低等特點結(jié)合起來，生產(chǎn)出一種面向生產(chǎn)過程順序控制、可利用簡單語言編程、能讓完全不熟悉計算機的人也能方便使用的控制器。（2）專家系統(tǒng)故障診斷方法專家系統(tǒng)故障診斷方法，是指計算機在采集被診斷對象的信息后，綜合運用各種規(guī)則，進行一系列的推理，必要時還可以隨時調(diào)用各種應(yīng)用程序，運行過程中向用戶索取必要的信息后，就可快速地找到最終故障或最有可能的故障，再由用戶來證實。PLC系統(tǒng)的設(shè)計直接影響著工業(yè)控制系統(tǒng)的安全可靠運行。關(guān)鍵詞：故障診斷；　PLC；　電機AbstractThis paper introduces the domestic electrical fault diagnosis system design , as well as existing problems and introduces programmable controller at the same time the working principle and selection basis．A PLCbased design of the electrical fault diagnosis system design and detail on the choice of Siemens S7200 PLC and the same type of S7300 S7400 PLC and according to the design requirements of the input and output of the PLC I/O for distribution and preparation of the ladder diagram system operation．Prepared to boot, press the button after boot, the circuit breaker status is detected first．If the circuit breaker initial state is closed, electrical doesn’t start and sound and light alarm．If the circuit breaker initial state is disconnected , the circuit breaker close and the electrical start．Start in the process, if a failure occurred, the protection PLC correspond action．Start after the pletion of “motor on/off indicator light” on , the electrical normal operate．Running process, PLC followed by motorcycle test whether there has been a phase short circuit, breaking phase, lowvoltage, singlephasetoground, overload, overcurrent fault and so on．If occurred, PLC protection act accordingly shut down．PLC received shutdown　orders,　tripping circuit breakers,“motor on /off indicator light” eliminate． Fault sound and light alarm at the “alarm reset button”　reset．This choice is based on the design of the motor PLC fault diagnosis system design．Key words：Fault Diagnosis；　PLC；　Motor目錄1　緒論 5 PLC的應(yīng)用以及選題的意義 5 PLC應(yīng)用于故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 6 62　PLC原理介紹及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)介紹 7 PLC發(fā)展歷程 7 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展前景 8 PLC的分類 8 PLC的工作原理 10 PLC的組成 113　可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計 15 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計原則 15 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計步驟 15 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容 17 可編程控制器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 17 可編程控制器控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 20 PLC的選取及介紹 21 SIMATIC S7200 PLC 21 SIMATIC S7300 PLC 22 SIMATIC S7400 PLC 23 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò) 23 人機界面HMI 23 SIMATIC S7工業(yè)軟件 24 S7200系列PLC的硬件配置 25 CPU模塊 25 數(shù)字量擴展模塊 26 模擬量擴展模塊 27 通信模塊 28 編程器 28 程序存儲卡 29 寫入器 29 文本顯示器 294 電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計 30 30 電機的保護 31 故障診斷系統(tǒng)設(shè)計 33 系統(tǒng)硬件設(shè)計 33 系統(tǒng)軟件設(shè)計 365 系統(tǒng)電源設(shè)計 47致謝 49參考文獻 50附錄 511　緒論 PLC的應(yīng)用以及選題的意義可編程控制器在發(fā)展初期由于價格較高，使它的應(yīng)用受到了限制。準備開機時，按下開機按鈕后，首先檢測斷路器狀態(tài)，如果斷路器初始狀態(tài)為閉合，電機無法啟動，并且聲光報警。啟動完成后，“電機開/關(guān)指示燈”亮，電機正常運行。PLC的主要應(yīng)用有如下幾方面：（1） 開關(guān)量的邏輯控制（2） 過程控制（3） 運動及位置控制（4） 數(shù)據(jù)處理（5） 通信聯(lián)網(wǎng)（6） 特殊功能隨著故障診斷技術(shù)的發(fā)展，以檢測、識別、預(yù)測和干預(yù)為核心的先進的故障診斷技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，不但能夠及時準確地診斷出故障，而且可以采取相應(yīng)的對策，保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。（1）基于小波分析的故障診斷方法小波分析是20世紀80年代發(fā)展起來的新的數(shù)學(xué)理論和方法，它被認為是傅里葉分析方法的突破性進展。2　PLC原理介紹及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)介紹 PLC發(fā)展歷程 在PLC產(chǎn)生之前，工業(yè)控制設(shè)備的主流產(chǎn)品是以繼電器、接觸器為主體的控制裝置，簡稱繼電器控制系統(tǒng)。1971年，日本從美國引進這項技術(shù)，開始生產(chǎn)可編程控制器。 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展前景 現(xiàn)在，雖然出現(xiàn)了性能更加優(yōu)越的DCS和FCS控制系統(tǒng)，PLC控制也終將會被先進的FCS控制所取代，但是目前以及今后相當長的一段時間，PLC還會與DCS和FCS共存，這主要基于以下原因：（1）現(xiàn)在企業(yè)的確正在朝著自動化、信息化、開放化的方向發(fā)展，但這并不意味著要將現(xiàn)有控制系統(tǒng)推倒重來，企業(yè)投入大量的人力和財力建立起來的PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)成型，如果要完全推翻再建立新的DCS和FCS控制系統(tǒng)，需要更大的資金投入，將造成很大的浪費。1. 按結(jié)構(gòu)形式分類按照結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為整體式PLC和模塊式PLC兩種。常見的有三菱公司的A1N、A2N、A3N系列，立石公司C系列C500、C1000H及C2000H和通用電氣公司的90TM70、90TM30等。中型PLC適用于既有開關(guān)量又有模擬