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正文內(nèi)容

基于plc的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)-機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-12-23 21:22 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高, PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域,在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)。 PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位,在可預(yù)見(jiàn)的 將來(lái),是無(wú)法取代的。 國(guó)控制類產(chǎn)品市場(chǎng) PLC的占有率已超過(guò) 50% , 而且保持著 10%~ 15% 的發(fā)展速度。 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(huì)被先進(jìn)的 FCS 控制所取代 ,但是目前以及今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間 , PLC 還會(huì)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(dòng)化、信息化、開(kāi)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(lái)。企業(yè)投入大量的人力和財(cái)力建立起來(lái)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 或 FCS 控制系統(tǒng) ,需要更大的資金投入 ,將造成很大的浪費(fèi)。 (2) 基于以上市場(chǎng)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(jí)網(wǎng)絡(luò) ,開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)軟件 ,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)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。 (3) 目前 , PLC 的功能增強(qiáng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化 , IO 模塊趨向分散化、智能化 ,編程工具和編程語(yǔ)言更具標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化。 (4) PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信能力增強(qiáng) , 向高速度、多層次、大信息量、高可靠性及開(kāi) 放式的通信發(fā)展。 (5) 現(xiàn)在的 PLC 系統(tǒng)與 DCS 技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線 IO 技術(shù)相結(jié)合 ,結(jié)構(gòu)開(kāi)放、擴(kuò)展方便、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格低廉。由以上分析可以預(yù)見(jiàn) ,未來(lái) PLC 將朝著多功能化、集成化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化的方向發(fā)展 ,故 PLC 雖然面臨其它自動(dòng)化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn) ,但同時(shí)也在吸收它們的優(yōu)點(diǎn) , 互相融合 ,不斷創(chuàng)新 ,在今后一段時(shí)間內(nèi)將與其它先進(jìn)控制方式并存 ,共同發(fā)展。 可編程序控制器 PLC 的分類 PLC產(chǎn)品種類繁多,其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì) PLC的分類,通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O點(diǎn)數(shù)的多 少等進(jìn)行大致分類。 ( 1) 按結(jié)構(gòu)形式分類:根據(jù) PLC的結(jié)構(gòu)形式,可將 PLC分為整體式和模塊式兩類。 xx 學(xué)院 機(jī)電工程系 20xx 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)) PLC 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi), 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型 PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式 PLC由不同 I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元(又稱主機(jī))和擴(kuò)展單元組成?;締卧獌?nèi)有 CPU、 I/O 接口、與 I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口,以及與編程器或 EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 I/O和電源等,沒(méi)有 CPU。賦予基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平 電纜連接。整體式 PLC一般還可配備特殊功能單元,如模擬量單元、位置控制單元等,使其功能得以擴(kuò)展。 PLC是將 PLC各組成部分,分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊,如 CPU模塊、 I/O模塊、電源模塊(有的含在 CPU模塊中)以及各種功能模塊。模塊式 PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式 PLC的特點(diǎn)是配置靈活,可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng),而且裝配方便,便于擴(kuò)展和維修。大、中型 PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些 PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái),構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。疊裝式 PLC 其 CPU、電源、 I/O 接口等也是各自獨(dú)立的模塊,但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接,并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣,不但系統(tǒng)可以靈活配置,還可做得體積小巧。 ( 2) 按功能分類:根據(jù) PLC所具有的功能不同,可將 PLC分為低檔、中檔、高檔三類。 PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)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(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 PLC 除具有低檔 PLC 的功能外,還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、 算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、 PID控制等功能,適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 PLC 除具有中檔機(jī)的功能外,還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔 PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能,可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 ( 3) 按 I/O點(diǎn)數(shù)分類:根據(jù) PLC的 I/O點(diǎn)數(shù)的多少,可將 PLC分為小型、中型和大型三類。 PLC—— I/O點(diǎn)數(shù)小于 256點(diǎn) ;單 CPU、 8位或 16位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量 4K 字以下。 2. 中型 PLC—— I/O點(diǎn)數(shù) 256~ 2048點(diǎn);雙 CPU,用戶存儲(chǔ)器容量 2~ 8K。 PLC—— I/O點(diǎn)數(shù) 2048 點(diǎn);多 CPU, 16位、 32位處理器,用戶存儲(chǔ)器容量 8~ 16K . PLC 的系統(tǒng)模塊 PLC系統(tǒng)模塊包括 CPU、 I/O、電源模塊和其他設(shè)備組成,各個(gè)模塊之間又有不同的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)。 CPU 的構(gòu)成 xx 學(xué)院 機(jī)電工程系 20xx 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)) CPU是 PLC的核心,起神經(jīng)中樞的作用,每套 PLC至少有一個(gè) CPU,它按 PLC的系統(tǒng)程序的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并存入規(guī)定的寄存器中,同時(shí),診斷電源和 PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后,從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào),去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)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。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程 序及數(shù)據(jù),是 PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來(lái),不必要詳細(xì)分析 CPU的內(nèi)部電路,但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。 CPU的控制器控制 CPU工作,由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算,在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算,并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果,它也是在控制器指揮下工作。 CPU速度和內(nèi)存容量是 PLC的重要參數(shù),它們決定著 PLC的工作速度, IO數(shù)量及軟件容量等,因此限制著控制規(guī)模。 I/O 模塊 圖 PLC與電氣回路的接口,是通過(guò)輸入輸出部 分( I/O)完成的。 I/O模塊集成了 PLC的 I/O電路,其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài),輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng),輸出模塊相反。 I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入( DI),開(kāi)關(guān)量輸出( DO),模擬量輸入( AI),模擬量輸出( AO)等模塊。 常用的 I/O分類如下:開(kāi)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。模擬量:按信號(hào)類型分,有電流型( 420mA,020mA)、電壓型( 010V,05V,1010V)等,按 精度分,有 12bit,14bit,16bit等。除了上述通用 IO外,還有特殊 IO模塊,如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按 I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量, I/O模塊可多可少,但其最大數(shù)受 CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 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。同時(shí),有的還為輸入電路提供 24V的工作電源。電源輸入類型有:交流電源( 220VAC 或 110VAC),直流電源(常用的為 24VDC)。 底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式 PLC使用底板或機(jī)架,其作用是:電氣 上,實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,使 CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊,機(jī)械上,實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接,使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備:編程器是 PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件,用于編程、對(duì)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(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器 PLC一般xx 學(xué)院 機(jī)電工程系 20xx 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)) 有手持型編程器,目前一般由計(jì)算機(jī)(運(yùn)行編程軟件)充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 人機(jī)界面:最簡(jiǎn)單的人機(jī)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(yīng)用越來(lái)越廣泛 ,由計(jì)算機(jī)(運(yùn)行組態(tài)軟件)充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 PLC 的系統(tǒng)模塊選擇方法 在 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)確定控制方案,下一步工作就是 PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。 PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的,按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用 PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng),PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間。 相應(yīng)模塊 的估算 工程設(shè)計(jì)選型應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求,明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作,和求價(jià)格比的 PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)最后選擇有較高性能價(jià)估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量。 . 1 輸入輸出( I/O)點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?,通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù),再增加 10%~ 20%的可擴(kuò)展 余量后,作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)
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