【正文】 36 程序 流程圖 N Y Y N Y N 。 接著判斷停止按鈕是否按下，若否，則程序跳轉(zhuǎn)至短路故障，重新開(kāi)始掃描，若是，則判斷 KM 是否閉合。若否，則判為機(jī)殼帶電故障，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，警報(bào)器響，機(jī)殼帶電故障指示燈亮。若否，則繼續(xù)判斷是否發(fā)生機(jī)殼帶電故障。方法是：判斷是否存在振動(dòng)傳感器不等于整定值并且溫度傳 感器顯示數(shù)據(jù)大于整定值且扭距傳感器顯示數(shù)據(jù)大于零或小于整定值且 Ia 額定值。若是，則判為鐵芯故障，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，警報(bào)器響，鐵芯故障指示燈亮。若否，則繼續(xù)判斷是否發(fā)生鐵芯故障。方法是：扭距傳感器顯示數(shù)據(jù)是否不等于整定值并且 振動(dòng)傳感器顯示數(shù)據(jù)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，則判為轉(zhuǎn)子掃膛故障，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。若否則繼續(xù)判斷是否發(fā)生轉(zhuǎn)子掃膛故障。若否則繼續(xù)判斷是否發(fā)生轉(zhuǎn)子斷條故障，方法是： Ia 是否遠(yuǎn)大于整定值 并且扭矩傳感器扭矩傳感器顯示數(shù)據(jù)是否小于整定值，若是，則判為轉(zhuǎn)子斷條故障，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，警報(bào)器響，轉(zhuǎn)子斷條指示燈亮。 接著判斷是否發(fā)生過(guò)負(fù)荷故障，方法是：檢測(cè)三相電流，若到達(dá)整定時(shí)限后，電流仍大于整定值，則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，警報(bào)器響，并且過(guò)負(fù)荷故障指示燈亮。接著判斷是否發(fā)生接地故障，方法是：檢測(cè) I0，若大于整定值則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接地保護(hù)，警報(bào)器響， 并且接地故障指示燈亮。 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(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)欠壓保護(hù)，警報(bào)器響，并且欠壓故障指示燈亮。接著判斷是否發(fā)生斷相故障，方法是：檢測(cè)三相電流，判斷是否有某相電流為零，若有，則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)斷相保護(hù)，警報(bào)器響，并且斷相故障指示燈亮。 接著判斷是否發(fā)生短路故障，方法是：檢測(cè)三相電流，再判斷 Imax是否大于整定值，若是則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)短路保護(hù)，警報(bào)器響，并且短路故障指示燈亮。首先應(yīng)該根據(jù)操作系統(tǒng)所支持的編程語(yǔ)言，選擇最合適的語(yǔ)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(cè)試所編制的程序是否符合工藝要求。功能框圖是描述莫一種控制功能在程序中的具體實(shí)現(xiàn)方法及控制信號(hào)流程。 （ 2） 程序框圖 程序框圖包括兩種：程序結(jié)構(gòu)框圖和控制功能框圖。 ? 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(shè)計(jì) ? 軟件設(shè)計(jì)的基本要求 軟件設(shè)計(jì)的基本要求是由可編程控制器本身的特點(diǎn)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(jié)合生產(chǎn)工藝 （ 2） 熟悉控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) （ 3） 具備計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化方面的知識(shí) 軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容 （ 1）參數(shù)表 參數(shù)表是為編制程序做準(zhǔn)備，按一定格式對(duì)系統(tǒng)個(gè)接口參數(shù)進(jìn)行規(guī)定和整理的表格。 ?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。電網(wǎng)的瞬間變化可產(chǎn)生一定 的干擾傳播到可編程控制器系統(tǒng)中，電網(wǎng)的沖擊甚至?xí)o整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)毀滅性的破壞。充分考慮有利于人們很好的完成任務(wù)，既能減輕人的負(fù)擔(dān)又能改善人的工作條件 [12]。其設(shè)計(jì)過(guò)程必然涉及到人體測(cè)量尺寸，應(yīng)符合人的心理、生理特點(diǎn)，了解感覺(jué) 器官功能的限度和能力以及使用時(shí)可能出現(xiàn)的積勞成疾，以保證人、機(jī)器之間的最佳協(xié)調(diào)。 控制面板的作用是操作者與機(jī)器溝通的媒介，它通過(guò)顯示器向操作者傳遞機(jī)器的信息，再通過(guò)控制器向機(jī)器發(fā)布信息指令。人機(jī)工程學(xué)的最高目標(biāo)是使人機(jī)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，以獲得系統(tǒng)的最高效能。機(jī)器的各種顯示都“作用”于人，實(shí)現(xiàn)機(jī) 人信息傳遞；人通過(guò)視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)等感官接受來(lái)自機(jī)器的信息，經(jīng)過(guò)腦的加工、決策，然后作出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)人 機(jī)的信息傳遞。 ? 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(shù)碼管顯示器 控制面板的設(shè)計(jì) ?控制面板是人與機(jī)器的溝通通道，也稱為人機(jī)界面。下表為各故障類型所對(duì)應(yīng)的編碼： ?????????????????????????????????????????????????????????????????表 故障編碼 故障 ? 編碼 ? 故障 ? 編碼 ?短路故障指示燈 ? ????? 轉(zhuǎn)子斷條指示燈 ? ?????斷相故障指示燈 ? ????? 轉(zhuǎn)子掃膛指示燈 ? ?????欠壓故障指示燈 ? ????? 設(shè)備結(jié)構(gòu)安裝松動(dòng)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(zhuǎn)子或定子鐵芯故障指示燈 ??????過(guò)負(fù)荷故障指示燈 ?????? 轉(zhuǎn)軸損壞指示燈 ? ?????過(guò)壓指示燈 ? ????? 機(jī)殼帶電指示燈 ? ??????????本文所選譯碼器為 ?????? 譯碼器，共兩個(gè)，當(dāng)有一類故 障發(fā)生時(shí)， ???根據(jù)程序輸出相應(yīng)的編碼信號(hào)，使數(shù)碼管顯示其故障所對(duì)應(yīng)的數(shù)字，然后用戶可以根據(jù)故障編碼查詢電機(jī)發(fā)生的故障類型。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)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(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè) “8”可分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。對(duì)于需要模擬量驅(qū)動(dòng)的負(fù)載，則應(yīng)選用合適的 ???模塊。 ?（ ?）輸出電路 ??????對(duì)于只接受開(kāi)關(guān)量信號(hào)的負(fù)載，應(yīng)根據(jù)其電源類型和對(duì)輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)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。若為模擬量信號(hào)，應(yīng)首先將非標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)范圍的模擬量信號(hào)，如1???????????然后選擇合適的 ???轉(zhuǎn) 換模塊。若為數(shù)字量輸入信號(hào)，應(yīng)合理選擇電壓等級(jí)。若 28 為開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，應(yīng)注意開(kāi)關(guān)信號(hào)頻率。如下表所示，為本設(shè)計(jì)中 I/O 點(diǎn)的分配。于是就可以對(duì)系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)和種類作出較精確 的統(tǒng)計(jì)。本設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)運(yùn)行方式為自動(dòng)運(yùn)行方式。 （ 1） .PLC 控制系統(tǒng)類型 由 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)可分為集中控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中PLC 控制系統(tǒng)類型為集中控制系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)不但構(gòu)建了整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件部分 ，還為軟件設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)中可選擇 EM231 4 輸入模擬量擴(kuò)展模塊一個(gè)， EM231 8 輸入模擬量擴(kuò)展模 24 塊一個(gè)， EM223 數(shù)字量 16 輸入 16 輸出擴(kuò)展模塊一個(gè)。但由于有 9 路模擬量輸入，故需選擇模擬量輸入模塊。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，結(jié)合以上特點(diǎn)， SIMATIC S7200 CPU226 完全可以作為本系統(tǒng)的主機(jī)。 S7200 SMART 結(jié)構(gòu)緊湊、組態(tài)靈活且具有功能強(qiáng)大的指令集，這些優(yōu)勢(shì)的組合使它成為控制各種應(yīng)用的完美解決方案。 以下顯示 CPU 的不同型號(hào)。 下載用戶程序后， CPU 將包含監(jiān)控應(yīng)用中的輸入和輸出設(shè)備所需的邏輯。 S7200 SMART 系列微型可編程 邏輯控制器 (Micro PLC, Micro Programmable Logic Controller)可以控制各種設(shè)備以滿足您的自動(dòng)化控制需要。在本設(shè)計(jì)中一共包含 32 路開(kāi)關(guān)量和 9 路模擬量。 22 三項(xiàng)鼠籠式異步電機(jī)采樣S 7 2 0 0C P U 2 2 6控 制 面 板電 機(jī) 狀 態(tài) 信 號(hào)編 程 器溫 度 傳 感 器 T R / 0 2 0 1 3振 動(dòng) 傳 感 器 H S B G V 3 2 0 0 A扭 矩 傳 感 器 K R 8 0 1電 壓 互 感 器電 流 互 感 器電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)電機(jī)停止信號(hào)數(shù) 字 量 輸 出4 ～ 2 0 m A4 ～ 2 0 m A4 ～ 2 0 m A4 ～ 2 0 m A0 ～ 5 V EM231 圖 PLC 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖可知，此系統(tǒng)為集中控制系統(tǒng)，而且為單臺(tái)控制方式。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(kāi) /關(guān)機(jī)指示燈”滅。啟動(dòng)完成后，“電機(jī)開(kāi) /關(guān)指示燈”亮，電機(jī)正常運(yùn)行。如果斷路器初始狀態(tài)為斷開(kāi)，斷路器合閘，電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)。 基于 PLC 的電動(dòng)機(jī) 故障診斷 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 PLC 機(jī)型選擇及擴(kuò)展 選擇 PLC 機(jī)型應(yīng)考慮兩個(gè)問(wèn)題 [8]： （ 1） PLC 的容量應(yīng)為多大 。 8 調(diào)試。 6 設(shè)計(jì)電氣線路。 4 選擇可編程控制器。 2 制定電氣控制方案。 21 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟一般按下述幾個(gè)步驟進(jìn)行。 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 在改造老設(shè)備或設(shè)計(jì)新控制系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)以可編程控制器為核心的控制系統(tǒng)，必須要考慮三個(gè)問(wèn)題：一是保證設(shè)備的正常運(yùn)行；而是合理、有效的資金投入；三是在滿足可靠性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，應(yīng)具有一定的先進(jìn)性，能根據(jù)生產(chǎn)工藝的變化擴(kuò)展部分功能。 （ 1）邏輯關(guān)系簡(jiǎn)明、易讀、易改。 可編程控制器的軟件設(shè)計(jì)原則 可編程控制器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)就是編寫出能滿足生產(chǎn)控制要求的 PLC用戶應(yīng)用程序，即繪制出梯形圖、編制出指令語(yǔ)句表。 （ 3）保證控制系統(tǒng)安全可靠。 （ 1）充分發(fā)揮 PLC 的控制功能，最大限度地滿足控制系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及原則如下： 可編程控制器的硬件設(shè)計(jì)原則 可編程控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括 PLC 的選型、輸入 /輸出設(shè)備選擇、控制柜的設(shè)計(jì)及各種圖形的繪制等。 所以傳感器型號(hào)： 溫度傳感器： TR/02020 測(cè)量范圍： 50℃～ 400℃ 輸出信號(hào)： 4～ 20mA； 0～ 10V； 0～ 5V 振動(dòng)傳感器： HSBGV3200A 19 使用環(huán)境： 35℃～ 200℃ 頻率響應(yīng)： ～ 1000Hz 輸出信號(hào)： 4～ 20mA 扭矩傳感器： KR801 測(cè)量范圍： 0Nm～ 100000Nm 適應(yīng)溫度： 20℃～ 60℃ 輸出信號(hào)： 4～ 20mA 20 第四章 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 可編程控制器雖然是以微機(jī)技術(shù)為核心的一種控制裝置，但其工作方式與微機(jī)控制系統(tǒng)有很大的不同，與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比也有本質(zhì)的區(qū)別。 5V，177。 根據(jù)所選電機(jī)型號(hào)及其屬性，要選擇相應(yīng)的傳感器， Y2180M2電壓為 380V，電流為 41A。 保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)采集 綜合保護(hù)裝置要從被保護(hù)的線路或設(shè)備上的電流互感器、電壓互感器或其他電壓變送設(shè)備上取得信息，通常根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入范圍的要求，將互感器的二次側(cè)數(shù)值變換為 4～ 20mA的電流信號(hào)或 1～ 5V范圍內(nèi)的電壓信號(hào)，對(duì)于電流信號(hào)可以采用串聯(lián)一定阻值的電阻的方法變換為相應(yīng)的電壓信號(hào)。數(shù)據(jù)采集電路 內(nèi)部參與運(yùn)算的信號(hào)是二進(jìn)制的離散數(shù)字信號(hào)，模擬量輸入電路是綜合保護(hù)裝置中很重要的電路。而當(dāng)被采集的物理量是連續(xù)的模擬信號(hào)時(shí)，必須依據(jù)