【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。 如果 PLC 本身帶有可使用電源 時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。 存儲(chǔ)器的選擇 由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 要求 PLC 的存儲(chǔ)器容量，按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至少選 8K 存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。 第三章 電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與 PLC PLC 的選取及介紹 由于本文設(shè)計(jì)采用的機(jī)型是西門子生產(chǎn) 的 S7200 系列 PLC，下面對(duì)它進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 德國(guó)西門子（ SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（ SIEMENS）公司的 PLC 產(chǎn)品包括 LOGO， S7200， S7300， S7400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)， HMI 人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。 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。 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò) 通訊網(wǎng)絡(luò)是自動(dòng)化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了從控制級(jí)一直到現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的一致性通訊，“ SIMATIC NET”是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動(dòng)化站以及通過不同的級(jí)交換數(shù)據(jù)，有標(biāo)準(zhǔn)的接口并且相互之間完全兼容。 人機(jī)界面（ HMI）硬件 HMI 硬件配合 PLC 使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板 TD200（可顯示中文）， OP3， OP7， OP17 等；圖形 /文本操作面板 OP27， OP37 等，觸摸屏操 作面板 TP7， TP27/37， TP170A/B等； SIMATIC 面板型 PC670 等。個(gè)人計(jì)算機(jī)（ PC）也可以作為 HMI 硬件使用。 HMI 硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合 PLC 使用。 SIMATIC S7 工業(yè)軟件 西門子的工業(yè)軟件分為三個(gè)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(hù)等控制所需的工具。 STEP 7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包 SIMATIC S7 是用于 S7300/400， C7 PLC 和 SIMATIC WinAC 基于 PC德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 控制產(chǎn)品的 組態(tài)編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具， STEP 7Micro/WIN 是在 Windows 平臺(tái)上運(yùn)行的 S7200 系列 PLC 的編程、在線仿真軟件。 （ 2）基于 PC 的控制軟件 基于 PC 的控制系統(tǒng) WinAC 允許使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編 程 序控制器（ PLC）運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了 Windows 操作系統(tǒng)的 SIMATIC 工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。WinAC 提供兩種 PLC，一種是軟件 PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。另一種是插槽 PLC（在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè) PC 卡），它具有硬件 PLC 的全部功能。 WinAC 與 SIMATIC S7 系列處理器完全兼容，其編程采用統(tǒng)一的 SIMATIC 編程工具（如 STEP 7），編制的程序既可運(yùn)行在 WinAC 上，也可運(yùn)行在 S7系列處理器上。 （ 3）人機(jī)界面軟件 人機(jī)界面軟件為用戶自動(dòng)化項(xiàng)目提供人機(jī)界面（ HMI）或 SCADA 系統(tǒng)，支持大范圍的平臺(tái)。人機(jī)界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機(jī)器級(jí)的 ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級(jí)的 WinCC。 ProTool 適用于大部分 HMI 硬件的組態(tài)，從操作員面板到標(biāo)準(zhǔn) PC 都可以用集成在 STEP 7 中的ProTool 有效地完成組態(tài)。 ProTool/lite 用 于文本顯示的組態(tài)，如： OP3， OP7， OP17， TD17 等。 ProTool/Pro用于組態(tài)標(biāo)準(zhǔn) PC 和所有西門子 HMI 產(chǎn)品， ProTool/Pro 不只是組態(tài)軟件，其運(yùn)行版也用于 Windows 平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。 WinCC 是一個(gè)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(biāo)準(zhǔn) PC 上運(yùn)行。 WinCC 操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠性高，與 STEP 7 功能集成，可直接進(jìn)入 PLC 的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間。它的設(shè)計(jì)適合于廣泛的應(yīng)用， 可以連接到已存在的自動(dòng)化環(huán)境中，有大量的通信接口和全面的過程信息和數(shù)據(jù)處理能力，其最新的 支持在辦公室通過 IE 瀏覽器動(dòng)態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。 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(hào)的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。 基本單元 S7200 系列 PLC 中可提供 4 種不同的基本型號(hào)的 8 種 CPU 供選擇使用，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見下表： 型 號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 可帶擴(kuò)展模塊數(shù) S7200CPU221 6 4 — 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） S7200CPU222 8 6 2 個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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) 擴(kuò)展單元 S7200 系列 PLC 主要有 6 種擴(kuò)展單元，它本身沒有 CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O 點(diǎn)數(shù)， S7200 系列 PLC 擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表 32 所示。 表 32 S7200 系列 PLC 擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù) 類 型 型 號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM221 8 無 EM222 無 8 EM223 4/8/16 4/8/16 模擬量擴(kuò)展模塊 EM231 3 無 EM232 無 2 EM235 3 1 編程器 PLC 在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等， 并將用戶程序送入 PLC 中，在調(diào)試過程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。 S7200 系列 PLC 可采用多種編程 擴(kuò)展單元 S7200 系列 PLC 主要有 6 種擴(kuò)展單元，它本身沒有 CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O 點(diǎn)數(shù)， S7200 系列 PLC 擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表 32 所示。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 表 32 S7200 系列 PLC 擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù) 類 型 型 號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM221 8 無 EM222 無 8 EM223 4/8/16 4/8/16 模擬量擴(kuò) 展模塊 EM231 3 無 EM232 無 2 EM235 3 1 編程器 PLC 在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入 PLC 中，在調(diào)試過程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。 S7200 系列 PLC 多種編程 第四章 電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 故障診斷系統(tǒng)建立在基于 PLC 和上位計(jì)算機(jī)組成的控制系統(tǒng)上。 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(hào)檢測(cè)、預(yù)處理，轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)并傳輸給上位計(jì)算機(jī)。上位計(jì)算機(jī)由于具有強(qiáng)大 的科學(xué)計(jì)算功能，利用專家知 識(shí)和專家?guī)?，完成從故障特征到故障原因的識(shí)別工作。并通過 人機(jī)界面 ，給出故障定位，報(bào)告和解釋故障診斷結(jié)果，并為操作員給出相應(yīng)的排除故障的建議。 電機(jī)故障等級(jí)分類 電機(jī)的結(jié)構(gòu)同時(shí)包含電氣和機(jī)械兩部分，也可以說是電氣和機(jī)械的結(jié)合點(diǎn)。所以說，它的故障要一分為二的分析。對(duì)電機(jī)的振動(dòng)故障原因也要分成兩部分。 一般來講，電機(jī)振動(dòng)是由于轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡、機(jī)械故障或電磁方面的原因引起 的。 轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡主要是轉(zhuǎn)子、耦合器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)輪（制動(dòng)輪）不平衡引起的。 處理方法是先找好轉(zhuǎn)子平衡。如果有大型傳動(dòng)輪、制動(dòng)輪、耦合器、聯(lián)軸器，應(yīng)與轉(zhuǎn)子分開單獨(dú)找好平衡。再有就是轉(zhuǎn)動(dòng)部分機(jī)械松動(dòng)造成的。如：鐵心支架松動(dòng)，斜鍵、銷釘失效松動(dòng)，轉(zhuǎn)子綁扎不緊都會(huì)造成轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡。 機(jī)械部分故障主要有以下幾點(diǎn)： 圖 1 系統(tǒng)故障的兩個(gè)等級(jí)圖 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） （ 1） 聯(lián)動(dòng)部分軸系不對(duì)中，中心線不重合，定心不正確。這種故障產(chǎn)生的原因主要是安裝過程中，對(duì)中不良、安裝不當(dāng)造成的。還有一種情況，就是有的聯(lián)動(dòng)部分中心線在冷態(tài) 時(shí)是重合一致的，但運(yùn)行一段時(shí)間后由于轉(zhuǎn)子支點(diǎn)，基礎(chǔ)等變形，中心