【導讀】式異步電機常見的故障及故障表現出的癥狀。對PLC的選型做出了論述，介紹。對傳感器進行相應的。做出了一套基于PLC的電機多故障診。本文對基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)硬軟件的設計做出了詳細論述，做出了故障診斷系統(tǒng)的工藝圖及人機界面，做出了程序流程圖及梯形圖。

　　

【正文】 荷保護動作的整定值 Wop VD148 溫度傳感器整定值 Nop VD152 扭矩傳感器整定值 Zop VD156 振動傳感器整定值 輸入 /輸出電路 （ 1） .輸入電路 在生產過程控制系統(tǒng)中，常用的輸入信號有開關量、數字量和模擬量等。若 28 為開關量輸入信號，應注意開關信號頻率。當頻率較高時，應選用高速計數模塊。若為數字量輸入信號，應合理選擇電壓等級。電壓等級一般可分為交、直流 24V，交、直流 120V 和交、直流 230V 或使用 TTL 或與 TTL 兼容的電平。若為模擬量信號，應首先將非標準模擬量信號轉換為標準范圍的模擬量信號，如1???????????然后選擇合適的 ???轉 換模塊。當信號長距離傳送時，使用??????的電流信號為佳。 ?（ ?）輸出電路 ??????對于只接受開關量信號的負載，應根據其電源類型和對輸出開關信號的頻率要求，選擇繼電器輸出，晶體管輸出或雙向晶閘管輸出模塊。繼電器輸出電路可驅動交流負載，也可以驅動直流負載，承受瞬間過電流、過電壓的能力較強，但響應速度較慢，其開通與關斷延遲時間約為 ????；雙向晶閘管輸出電路的開通與關斷時間約為 ???和 ????，它只能帶交流負載；晶體管輸出電路的開通與關斷時間均小于 ???，但它只能帶直流負載。對于需要模擬量驅動的負載，則應選用合適的 ???模塊。 [10]? 顯示器 數碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。 數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數點顯示）；按能顯示多少個 “8”可分為 1 位、 2 位、 4 位等等數碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極 COM 接到 +5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為 高電平時，相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。 ? 29 ?????本文選用數碼管為顯示器當有故障發(fā)生時，對應相應的故障編碼，數碼管顯示相應的數字。下表為各故障類型所對應的編碼： ?????????????????????????????????????????????????????????????????表 故障編碼 故障 ? 編碼 ? 故障 ? 編碼 ?短路故障指示燈 ? ????? 轉子斷條指示燈 ? ?????斷相故障指示燈 ? ????? 轉子掃膛指示燈 ? ?????欠壓故障指示燈 ? ????? 設備結構安裝松動指示燈 ??????單相接地故障指示燈 ?????? 軸承損壞或缺油指示燈 ??????兩相接地故障指示燈 ?????? 轉子或定子鐵芯故障指示燈 ??????過負荷故障指示燈 ?????? 轉軸損壞指示燈 ? ?????過壓指示燈 ? ????? 機殼帶電指示燈 ? ??????????本文所選譯碼器為 ?????? 譯碼器，共兩個，當有一類故 障發(fā)生時， ???根據程序輸出相應的編碼信號，使數碼管顯示其故障所對應的數字，然后用戶可以根據故障編碼查詢電機發(fā)生的故障類型。下圖為 ?????? 譯碼器和氣短數碼管連接圖。 ? 30 A 1B 1C 1D 174LS48abcdefgabcdefg71263 5 4 1 61 41 591 01 11 21 38 G N D2 . 42 . 52 . 62 . 7EM223? 圖 七段數碼管顯示器 控制面板的設計 ?控制面板是人與機器的溝通通道，也稱為人機界面。人與機之間的信息交流和控制活動都發(fā)生在人機界面上。機器的各種顯示都“作用”于人，實現機 人信息傳遞；人通過視覺和聽覺等感官接受來自機器的信息，經過腦的加工、決策，然后作出反應，實現人 機的信息傳遞。人 機界面的設計直接關系到人機系統(tǒng)的合理性。人機工程學的最高目標是使人機系統(tǒng)相協調，以獲得系統(tǒng)的最高效能。而控制面板的設計目標是設計出一個友好、人性化的人機溝通界面，保證操作者與機器之間信息傳遞的準確順暢，提高機器的工作效率 [11]。 控制面板的作用是操作者與機器溝通的媒介，它通過顯示器向操作者傳遞機器的信息，再通過控制器向機器發(fā)布信息指令。因此控制面板的設計主要包括了顯示裝置和操縱裝置的選擇、布局及其整體配合設計，還有控制面板的整體布局設計。其設計過程必然涉及到人體測量尺寸，應符合人的心理、生理特點，了解感覺 器官功能的限度和能力以及使用時可能出現的積勞成疾，以保證人、機器之間的最佳協調。而這些正是人機工程學的研究內容，所以人機工程學是控制面板設計的設計準則和依據。充分考慮有利于人們很好的完成任務，既能減輕人的負擔又能改善人的工作條件 [12]。 本文根據以上要求所設計的人機界面如下： 31 啟 動 停 止 復 位開 關指 示燈狀 態(tài)指 示燈警 報 器故 障 序 號短路故障指示燈欠壓故障指示燈單項接地指示燈兩相接地指示燈過負荷故障指示燈斷相故障指示燈過壓指示燈轉子斷條指示燈設備安裝松動指示燈轉子掃膛指示燈軸承損壞指示燈鐵芯故障指示燈轉軸損壞指示燈機殼帶電指示燈 圖 控制面板 系統(tǒng)供電 ?????可編程控制器一般都是用市電（ ????， ????），電網的沖擊、頻率的波動將直接影響到實時控制系統(tǒng)的精度和可靠性。電網的瞬間變化可產生一定 的干擾傳播到可編程控制器系統(tǒng)中，電網的沖擊甚至會給整個系統(tǒng)帶來毀滅性的破壞。為了提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性能，在可編程控制器供電系統(tǒng)中一般可采用隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、 ???電源、晶體管開關電源等設施。 ?可編程控制器 ???所需的工作電源一般都是 ??直流電源，一般的編程接口 ?和通信模塊還需要 ????和 ???直流電源。這些電源都由可編程控制器本身的電源模塊供給，所以在實際應用中選擇電源模塊應注意以下幾點： ????電源模塊電壓 ????電源模塊的輸出功率 ????擴展單元中的電源模塊 ????電源模塊的接線 ?如下圖所示，為整個系統(tǒng)供電電源模塊 主回路。 ? 32 ? ????????????????????????????? 圖 圖為系統(tǒng)供電主回路 ? 33 第六章 可編程控制器的軟件設計 ? 軟件設計的基本要求 軟件設計的基本要求是由可編程控制器本身的特點及其在工業(yè)控制中要求完成的控制功能決定的，即基本要求如下 [13]： （ 1） 緊密結合生產工藝 （ 2） 熟悉控制系統(tǒng)的硬件結構 （ 3） 具備計算機和自動化方面的知識 軟件設計的內容 （ 1）參數表 參數表是為編制程序做準備，按一定格式對系統(tǒng)個接口參數進行規(guī)定和整理的表格。參數表的定義包括對輸入信號表、輸出信號 表、中間標志表和存儲單元表的定義。 （ 2） 程序框圖 程序框圖包括兩種：程序結構框圖和控制功能框圖。程序結構框圖是全部應用程序中各功能但愿的結構形式，可以根據此結構框圖去了解所有控制功能在整個程序中的位置。功能框圖是描述莫一種控制功能在程序中的具體實現方法及控制信號流程。 （ 3） 程序清單 程序的編制是程序設計最主要且最重要的階段，是控制功能的具體實現。首先應該根據操作系統(tǒng)所支持的編程語言，選擇最合適的語言形式，了解其指令系統(tǒng)；再按程序框圖所規(guī)定的順序和功能，編寫程序；然后測試所編制的程序是否符合工藝要求。 程序設計 的一般步驟 （ 1）了解系統(tǒng)的概況 （ 2）熟悉被控對象 （ 3）熟悉編程器、編程軟件和編程語言 （ 4）定義輸入 /輸出信號表 34 （ 5）框圖設計 （ 6）程序編寫 （ 7）程序測試 根據以上步驟得到主程序如下 主程序 當按鈕按下，程序開始運行，先開始判斷 KM 是否閉合，如果是，則電機正常啟動，如果否，則判為電機啟動按鈕為按下或已損壞。 接著判斷是否發(fā)生短路故障，方法是：檢測三相電流，再判斷 Imax是否大于整定值，若是則跳轉至保護動作子程序段，電動機起動短路保護，警報器響，并且短路故障指示燈亮。若否，則繼續(xù) 下面的程序。接著判斷是否發(fā)生斷相故障，方法是：檢測三相電流，判斷是否有某相電流為零，若有，則跳轉至保護動作子程序段，電動機起動斷相保護，警報器響，并且斷相故障指示燈亮。若否，則繼續(xù)下面的程序。 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。若否，則繼續(xù)下面的程序。接著判斷是否發(fā)生接地故障，方法是：檢測 I0，若大于整定值則跳轉至保護動作子程序段，電動機起動接地保護，警報器響， 并且接地故障指示燈亮。若否，則繼續(xù)下面的程序 11。 接著判斷是否發(fā)生過負荷故障，方法是：檢測三相電流，若到達整定時限后，電流仍大于整定值，則跳轉至保護動作子程序段，電動機起動過負荷保護，警報器響，并且過負荷故障指示燈亮。若否則繼續(xù)判斷是否發(fā)生過壓故障，方法是：電壓互感器 Ua是否大于整定值的百分之十五，若大于，則電機停止運轉，警報器響，過壓故障指示燈亮。若否則繼續(xù)判斷是否發(fā)生轉子斷條故障，方法是： Ia 是否遠大于整定值 并且扭矩傳感器扭矩傳感器顯示數據是否小于整定值，若是，則判為轉子斷條故障，電機停止運轉，警報器響，轉子斷條指示燈亮。若否，則繼續(xù)判斷是否發(fā)生設備結構安裝松動，方法是：振動傳感器顯示數據是否遠大于整定值并且 Ia是否等于整定值，若是，則判為設備結構安裝松動，電機停止運轉，警報器響，設備結構安裝松動指示燈亮。若否則繼續(xù)判斷是否發(fā)生轉子掃膛故障。 35 方法是：振動傳感器顯示數據是否大于額定值。若是，則判為轉子掃膛故障，電機停止運轉。若否，則繼續(xù)判斷是否發(fā)生軸承損壞或缺油故障。方法是：扭距傳感器顯示數據是否不等于整定值并且 振動傳感器顯示數據是否不等于整定值并且是否有 Ia=Ib=Ic 且 Ia不等于整定值。若是，則判為軸承損壞或缺油故障，電機停止運轉，警報器響，軸承損壞或缺油故障指示燈亮。若否，則繼續(xù)判斷是否發(fā)生鐵芯故障。方法是：振動傳感器顯示數據是否不等于整定值并且是否有 Ia=Ib=Ic和 Ia=整定值存在并且扭距傳感器顯示數據是否不等于整定值且溫度傳感器是否大于整定值。若是，則判為鐵芯故障，電機停止運轉，警報器響，鐵芯故障指示燈亮。若否，則繼續(xù)判斷是否發(fā)生轉軸損壞或彎曲故障。方法是：判斷是否存在振動傳感器不等于整定值并且溫度傳 感器顯示數據大于整定值且扭距傳感器顯示數據大于零或小于整定值且 Ia 額定值。若是，則判為轉軸損壞或彎曲故障，電機停止運轉，警報器響，轉軸損壞故障指示燈亮。若否，則繼續(xù)判斷是否發(fā)生機殼帶電故障。方法是：判斷零序電流是否為零。若否，則判為機殼帶電故障，電機停止運轉，警報器響，機殼帶電故障指示燈亮。若是則說明電機啟動和運行正常。 接著判斷停止按鈕是否按下，若否，則程序跳轉至短路故障，重新開始掃描，若是，則判斷 KM 是否閉合。若是則電機停止運轉，若否則判為停止按鈕未按下或已損壞。 36 程序 流程圖 N Y Y N Y N