【正文】 置的各種保護(hù)原理及故障判據(jù)電動(dòng)機(jī)常見的故障可分為對稱故障和不對稱故障兩大類。這種方法適用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部分耦合強(qiáng)的大型工業(yè)系統(tǒng)。這種方法比較適用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，各部分耦合少的情況。 故障診斷一般有兩種途徑:故障樹方法和專家系統(tǒng)方法。一個(gè)完善的PLC系統(tǒng)除了能夠正常運(yùn)行，滿足工業(yè)控制的要求，還必須能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)進(jìn)行故障診斷和故障處理。PLC作為一種成熟穩(wěn)定可靠的控制器，目前已經(jīng)在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞： 故障診斷 PLC 電機(jī) 1. 引言電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，電動(dòng)機(jī)常常運(yùn)行在惡劣的環(huán)境下，導(dǎo)致產(chǎn)生過流、短路、斷相、絕緣老化等事故。故障聲光報(bào)警后，按“報(bào)警復(fù)位按鈕”復(fù)位。運(yùn)行過程中，PLC依次循環(huán)檢測電機(jī)是否發(fā)生相間短路、斷相、低電壓、單相接地、過負(fù)荷、過電流等故障，若有發(fā)生，PLC進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作。在啟動(dòng)過程中，若發(fā)生一級(jí)故障，PLC進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。準(zhǔn)備開機(jī)時(shí)，按下開機(jī)按鈕后，首先檢測斷路器狀態(tài)，如果斷路器初始狀態(tài)為閉合，電機(jī)無法啟動(dòng)，并且聲光報(bào)警。PLC的選型與硬件配置 10 10 S7200 CPU的選擇 11 EM231模擬量輸入模塊 11 I/O點(diǎn)分配及電氣連接圖 13 JL400缺相繼電器 14 熱繼電器 175 保護(hù)裝置的軟件設(shè)計(jì) 19 PLC程序設(shè)計(jì)方法 20 梯形圖語言特點(diǎn) 22 STEP7Micro/WIN參數(shù)設(shè)置（通訊設(shè)置） 23 程序設(shè)計(jì) 24 266 控制電路的抗干擾設(shè)計(jì) 296. 1 電源設(shè)計(jì) 296. 2 信號(hào)濾波 306. 3 開關(guān)量輸出隔離 306. 4 地線設(shè)置 306. 5 印刷電路板布線 306. 6 元器件的選擇 316. 7 其他 317 結(jié)束語 31致 謝 32參考文獻(xiàn) 33附錄： 1A1　掘進(jìn)機(jī)電控系統(tǒng) 1A2　掘進(jìn)機(jī)綜合保護(hù)裝置實(shí)物圖 3A3　人機(jī)接口模件實(shí)物圖 4摘要 本文介紹了國內(nèi)電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及存在問題，同時(shí)介紹了可編程控制器的工作原理，選型依據(jù)。與系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9目 錄摘要 31. 引言 42 電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的各種保護(hù)原理及故障判據(jù) 4 電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置常見保護(hù)形式 4 礦用隔爆三相異步電動(dòng)機(jī)的故障保護(hù) 5 過載保護(hù) 5 短路故障分析及保護(hù)判據(jù)[15] 6 單相接地故障分析及保護(hù)判據(jù) 6 欠壓和過壓故障分析及保護(hù)判據(jù)[17][18] 7 礦用電動(dòng)機(jī)的其他保護(hù) 73 微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)采集 8 保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)采集電路 8 電壓形成回路 8 采樣電路 94 PLC的選取系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 9設(shè)計(jì)了一種基于PLC電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了所選用的西門子S7200 PLC以及同類型的S7300 S7400PLC，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對PLC的輸入輸出I/O進(jìn)行了分配，并且編寫系統(tǒng)運(yùn)行的梯形圖。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)。啟動(dòng)完成后，“電機(jī)開/關(guān)指示燈”亮，電機(jī)正常運(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。本設(shè)計(jì)的選題就是基于PLC的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對于應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場合的高壓電動(dòng)機(jī)、大功率電動(dòng)機(jī)來說，一旦發(fā)生故障所造成的損失無法估量。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。故障自診斷功能是工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化的一個(gè)重要標(biāo)志，對于工業(yè)控制具有較高的意義和實(shí)用價(jià)值。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。專家系統(tǒng)方法通過建立系統(tǒng)故障的知識(shí)庫與推理機(jī)，計(jì)算機(jī)借助現(xiàn)場的數(shù)據(jù)利用知識(shí)庫和推理機(jī)進(jìn)行深入的邏輯推理，找出故障原因。PLC是現(xiàn)在應(yīng)用較多的一種控制裝置，利用PLC豐富的內(nèi)部資源及強(qiáng)大的功能指令，編制故障檢測報(bào)警程序，不僅可以替代繼電器實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，還可以提高工作可靠性及其系統(tǒng)的靈活性。對稱故障包括:過載、堵轉(zhuǎn)和三相短路等，這類故障對電動(dòng)機(jī)的損害主要是熱效應(yīng)，使繞組發(fā)熱甚至損壞，其主要特征是電流幅值發(fā)生顯著變化。不對稱故障對電動(dòng)機(jī)的損害不僅僅是引發(fā)發(fā)熱，更重要的是不對稱引起的負(fù)序效應(yīng)能造成電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞。 電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置常見保護(hù)形式掘進(jìn)機(jī)的綜合保護(hù)主要是對電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，礦用隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)是掘進(jìn)機(jī)電氣系統(tǒng)的主要組成部分，它與液壓系統(tǒng)配合操作，可自如的實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種生產(chǎn)作業(yè)?，F(xiàn)對掘進(jìn)機(jī)常見故障和礦井下的實(shí)際需要投入的主要的保護(hù)形式介紹如下：1. 低壓線路漏電保護(hù)：當(dāng)AC220V、AC120V、AC24V低壓線路對地絕緣降低到規(guī)定值時(shí)保護(hù)動(dòng)作，顯示220V漏電、120V漏電或24V漏電?！?KΩ。 4. 不對稱故障保護(hù)：電動(dòng)機(jī)的不對稱故障主要有斷相、相間短路、匝間短路、不平衡運(yùn)行、接地短路等。因此，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行缺陷的早期診斷是非常重要的[30][31] 。下面對幾種主要保護(hù)的原理和實(shí)現(xiàn)方法分別加以詳細(xì)的闡述。但是如果是短時(shí)過載，電動(dòng)機(jī)積累的熱量能夠及時(shí)散發(fā)，根據(jù)過載程度的不同，電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行是可以保持一段不同的時(shí)間。 短路故障分析及保護(hù)判據(jù)[15]由于電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中，起動(dòng)電流很大，可以達(dá)到額定電流的7倍以上。a. 異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的速斷保護(hù)：欲使電動(dòng)機(jī)能滿載地起動(dòng)，要求必須大于電動(dòng)機(jī)滿載起動(dòng)電流，即： …………………………………………………………(220)式中：——保證電動(dòng)機(jī)滿載啟動(dòng)系數(shù)，～。 　——電動(dòng)機(jī)的額定線電流。 單相接地故障分析及保護(hù)判據(jù)在變壓器中性點(diǎn)不接地的礦井下的供電系統(tǒng)中，當(dāng)一相(如A相)發(fā)生直接接地故障，便有單相接地電流在接地點(diǎn)流過，并經(jīng)其它兩相的絕緣電阻和電容流回電源。但電源線電壓仍然平衡，并不影響負(fù)荷繼續(xù)工作。由于三相電網(wǎng)對地電壓不再平衡，三相電壓之和不為零，因而出現(xiàn)了零序電壓和零序電流。在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中的高壓電動(dòng)機(jī)，當(dāng)容量小于2MW，而接地電容電流大于10A；或容量等于2MW及以上，而接地電容電流大于5A時(shí)，應(yīng)裝設(shè)接地保護(hù)。 欠壓和過壓故障分析及保護(hù)判據(jù)[17][18]根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式可知，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)供電電壓有關(guān)。a. 欠壓保護(hù)當(dāng)電源電壓由于某種原因降低到額定電壓75％或長時(shí)間低于額定電壓85％時(shí)，稱為系統(tǒng)欠電壓。轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流必然相應(yīng)增大，溫升增高，致使電動(dòng)機(jī)過熱甚至燒壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成堵轉(zhuǎn)。欠壓保護(hù)的整定原則是：若在一定時(shí)限內(nèi)采樣到的線電壓有效值均低于保護(hù)整定值，則認(rèn)為有故障產(chǎn)生，應(yīng)進(jìn)行斷電保護(hù)。過電壓通常是由電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成的，當(dāng)然有時(shí)也是伴隨其它故障而產(chǎn)生的，如果負(fù)載星形連接且無中性線的電動(dòng)機(jī)定子繞組一相短路，則會(huì)造成其它兩相負(fù)載的電壓增大。過壓保護(hù)的整定原則是：若在一定時(shí)限內(nèi)采樣到的線電壓有效值均高于保護(hù)整定值，則認(rèn)為有故障產(chǎn)生，應(yīng)進(jìn)行斷電保護(hù)。 a. 起動(dòng)超時(shí)保護(hù)：對于直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，剛起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比較大，經(jīng)過一段時(shí)間，電流將下降到額定電流或以下的水平。b. 頻繁起動(dòng)保護(hù)：起動(dòng)過于頻繁將使電動(dòng)機(jī)繞組長時(shí)間流過數(shù)倍于額定電流的起動(dòng)電流。頻繁起動(dòng)保護(hù)主要用于限制電動(dòng)機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)的起動(dòng)次數(shù)，它可以根據(jù)電機(jī)的負(fù)載情況和散熱條件來整定允許起動(dòng)的次數(shù)。c. 超溫保護(hù)：超溫保護(hù)是通過電動(dòng)機(jī)內(nèi)部安裝的溫度傳感器直接對繞組溫度進(jìn)行測量，當(dāng)溫度達(dá)到整定的閾值時(shí)分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)線路，并報(bào)警。這種保護(hù)方式適合用于井下散熱條件極差的大容量電動(dòng)機(jī)，防止電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載情況下長時(shí)間積熱而燒壞。d. 漏電閉鎖保護(hù)：采用附加直流電源檢測回路絕緣電阻的阻值的保護(hù)原理，漏電閉鎖保護(hù)將在第4章硬件的粘連漏電檢測模塊部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。其中數(shù)字量信號(hào)包括斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的輔助接點(diǎn)以及其他繼電器接點(diǎn)的開關(guān)量信號(hào)，或者來自別的微機(jī)保護(hù)或數(shù)字設(shè)備的數(shù)字量信號(hào)。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)采樣定理對模擬