【正文】 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2020 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)） 參考文獻(xiàn) [1] 張進(jìn)秋 .可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例 .機(jī)械工業(yè)出版社 [M].2020 [2] 李名雨 .電機(jī)與電器 .北京 理工大學(xué)出版社 [M].1998 [3] 高和 .可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例 .人民郵電出版社 [M].2020 [4] 韓常 .PLC編程及應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社 [M].～ 40 [5] PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)。 同時(shí)，在這次畢業(yè)論文的資 料查閱和整理中，自己學(xué)會(huì)了很多課本當(dāng)中沒有學(xué)到的東西，是自己對(duì)于 PLC又有了更深刻的認(rèn)識(shí)。電網(wǎng)的瞬間變化也是經(jīng)常不斷發(fā)生的，由此產(chǎn)生的干擾也會(huì)傳播到可編程控制器系統(tǒng)中。這個(gè)標(biāo)簽可以防止絞線和其他異物進(jìn)入單元。通信時(shí)，上位計(jì)算機(jī)首先向 PLC發(fā)出一幀命令幀，包括操作命令、寄存器類型、起始地址與要讀取的寄存區(qū)數(shù)目等。 . 模擬量故障的診斷 對(duì)于模擬量信號(hào)例如犁煤車，給煤車電機(jī)電流的故障診斷，首先利用模擬量模塊，接收來自電流變送器的模擬信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后與整定值或系統(tǒng)允許的極限值比較 ,若在允許范圍之內(nèi)則表明對(duì)應(yīng)的設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)，如果實(shí)際值接近或達(dá)到極限值，則為不正常狀態(tài)。如上 圖所示。程序設(shè)計(jì)中將 IR31 作為 記錄底層故障信息的寄存器，由于內(nèi)部寄存器IR 有 16 位，所以能夠記錄 16種不同的故障原因。應(yīng)在系統(tǒng)允許的條件下盡 可能多的將最底層的故障輸入信息引入 PLC的程序中，以便得到更多的故障檢測(cè)信息為系統(tǒng)的故障自診斷提供服務(wù)。為了描述簡單，這里作了一定的簡化。二級(jí)故障為低級(jí)。 電氣部分的故障是由電磁方面的原因造成的 主要包括：交流電機(jī)定子接線錯(cuò)誤、繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路，同步電機(jī)勵(lì)繞組匝間短路，同步電機(jī)勵(lì)磁線圈聯(lián)接錯(cuò)誤，籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條，轉(zhuǎn)子鐵心變形造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均，導(dǎo)致氣隙磁通不平衡從而造成振動(dòng)。這種故障主要表現(xiàn)為軸頸橢圓，轉(zhuǎn)軸彎曲，軸與軸瓦間間隙過大或過小，軸承座、基礎(chǔ)板、地基的某部分乃至整個(gè)電機(jī)安裝基礎(chǔ)的剛度不夠，電機(jī)與基礎(chǔ)板之間固定不牢，底腳螺栓松動(dòng)，軸承座與基礎(chǔ)板之間松動(dòng)等。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，中心線又被破壞，因而產(chǎn)生振動(dòng)。再有就是轉(zhuǎn)動(dòng)部分機(jī)械松動(dòng)造成的。 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。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。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)。 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 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2020 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在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。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。 ProTool/lite用于文本顯示的組態(tài)，如： OP3， OP7， OP17， TD17等。 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。 STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包 SIMATIC S7 是用于 S7300/400， C7 PLC和 SIMATIC WinAC 基于 PC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。 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德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2020 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)） 等； SIMATIC面板型 PC670等。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。 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。 電源的選擇 PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn) PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般 PLC的德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2020 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)） 供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用 220VAC 電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商 PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 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、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)。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常用的為 24VDC）。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。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。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。在使用者看來，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 的構(gòu)成 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2020 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)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。 （ 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 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。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。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。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。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。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。 (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、高可靠性及開放式的通信發(fā)展。 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。在這時(shí)期， PLC在處理模擬量能力、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)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。故障樹方法利用系統(tǒng)的故障邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯推理，由錯(cuò)誤的輸出找到可能的輸入錯(cuò)誤。 PLC 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)直接影響著工業(yè)控制系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。關(guān)機(jī)時(shí)， PLC接到關(guān)機(jī)命令后，斷路器跳閘，“電機(jī)開 /關(guān)機(jī)指示燈”滅。如果斷路器初始狀態(tài)為斷開，斷路器合閘，電機(jī)開始啟動(dòng)。 畢 業(yè)論文答辯 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2020 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)） 五、主要參考文獻(xiàn)（只列出最重要的 5— 6 種） [1] 張進(jìn)秋 .可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例 .機(jī)械工業(yè)出版社 [M].2020 [2] 李名雨 .電機(jī)與電器 .北京理工大學(xué)出版社 [M].1998 [3] 高和 .可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例 .人民郵電出版社 [M].2020 [4] 韓常 .PLC 編程及應(yīng)用 .機(jī)械工業(yè)出版社 [M].～ 40 [5] PLC 機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)。 型 號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 可帶擴(kuò)展模塊數(shù)