【正文】 PLC常用的CPU有通用微處理器、單片機和位片式微處理器。 PLC的組成（CPU） 與通用計算機一樣，中央處理單元CPU是PLC的核心部件，它的主要作用是控制整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致地運行。當(dāng)CPU對全部用戶程序掃描結(jié)束后，將元件映像寄存器中各輸出繼電器的狀態(tài)同時送到輸出鎖存器中，再由輸出鎖存器經(jīng)輸出端子去驅(qū)動各輸出繼電器所帶的負載。對輸出繼電器的掃描結(jié)果，也不是馬上去驅(qū)動外部負載，而是將其結(jié)果寫入元件映像寄存器中的輸出映像寄存器中，待輸出刷新階段集中批處理，所以執(zhí)行用戶程序階段也是集中批處理過程。對其他信息，則是從PLC的元件映像寄存器中讀取。在執(zhí)行用戶程序階段，CPU對用戶程序按順序進行掃描。如果此時外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，也只能在下一個掃描周期的輸入采樣掃描階段去讀取。在這個階段中，PLC按順序逐個采集所有輸入端子上的信號，不論輸入端子上是否接線，CPU順序讀取全部輸入端，將所有采集到的一批輸入信號寫到輸入映像寄存器中。 公共處理包括PLC自檢、執(zhí)行來自外設(shè)命令、對看門狗定時器清零等。 由于可編程控制器的I/O點數(shù)較多，采用集中批處理的方法，可以簡化操作過程，便于控制，提高系統(tǒng)可靠性。 小型PLC的工作過程有兩個顯著特點：①周期性順序掃描；②集中批處理。常見的如三菱公司的A3M、A3N，立石公司的C2000H，AB公司的PLC5以及西門子公司的S5135U、S5155U、S7400等。I/O點數(shù)在512點以上，其中I/O點數(shù)大于8192點的又稱為超大型PLC，用戶存儲器容量在8KB以上，除具有中型機的功能外，還具有較強的數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、特殊功能函數(shù)運算、監(jiān)視、記錄、打印以及強大的通信聯(lián)網(wǎng)、中斷控制、智能控制和遠程控制等功能。常見的機型有三菱公司的A1S系列，立石公司的C200H、C500，西門子公司的S5115U等。（2）中型PLC 中型PLC的I/O點數(shù)通常在128點至512點之間，用戶程序存儲器的容量為2～8KB，除具有小型機的功能外，還具有較強的模擬量I/O、數(shù)字運算、過程參數(shù)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)傳送與比較、數(shù)值轉(zhuǎn)換、中斷控制、遠程I/O及通信聯(lián)網(wǎng)功能。用戶存儲容量小于2KB，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位及自診斷、監(jiān)控等功能，有些還有少量的模擬量I/O、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送、遠程I/O和通信等功能，可用于開關(guān)量控制、定時/計數(shù)控制、順序控制及少量模擬量控制等場合，通常用來代替繼電器接觸器控制，在單機或小規(guī)模生產(chǎn)過程中使用。這類PLC的規(guī)模較小，它的輸入/輸出點數(shù)一般從20點到128點。2. 按功能、點數(shù)分類按功能、輸入/輸出點數(shù)和存儲器容量不同，可分為小型、中型和大型PLC三類。這種模塊式結(jié)構(gòu)的可編程控制器配置靈活、裝配方便、便于擴展和維修，一般大、中型PLC都采用這種結(jié)構(gòu)，適用于復(fù)雜過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合。在機架或母板的底板上有若干個模塊插座和連接這些插座的內(nèi)部系統(tǒng)總線。小型PLC的主要型號有三菱FFFXFX0N等系列，OMRON C系列P型袖珍機，西門子S7系列等。（1） 整體式PLC 整體式可編程控制器又稱為單元式或箱體式。一般說來，PLC可以根據(jù)它的結(jié)構(gòu)形式、輸入/輸出點數(shù)以及功能范圍來進行分類。由以上分析可以預(yù)見，未來PLC將朝著多功能化、集成化、智能化、標準化、開放化的方向發(fā)展，故PLC雖然面臨其它自動化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，但同時也在吸收它們的優(yōu)點，互相融合，不斷創(chuàng)新，在今后一段時間內(nèi)將與其它先進控制方式并存，共同發(fā)展。（4）PLC的聯(lián)網(wǎng)通信能力增強，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。（2）基于以上市場需求，許多軟件廠商正在考慮如何利用企業(yè)已經(jīng)成型的控制系統(tǒng)及新建的廠級網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)控制系統(tǒng)軟件，幫助企業(yè)實現(xiàn)工廠自動化、信息化，為企業(yè)提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡(luò)的集成。 第四代PLC，不僅全面使用16位、32位微處理器作為CPU，內(nèi)存容量也更大，可以直接用于一些規(guī)模較大的復(fù)雜控制系統(tǒng)，而且編程語言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖，流程圖等，還可以使用高級語言，外設(shè)也更加多樣化。 第二代PLC，使用了8位微處理器及半導(dǎo)體存儲器，其產(chǎn)品逐步系列化，功能也有所增強，已能實現(xiàn)數(shù)字運算、傳送、比較等功能。從第一臺PLC誕生至今，大致經(jīng)歷了如下四次更新?lián)Q代。1973年，西德、法國等西歐國家也開始研制生產(chǎn)可編程控制器。根據(jù)以上要求，美國數(shù)字設(shè)備公司在1969年首先研制出了全世界第一臺可編程序邏輯控制器，并簡稱為“可編程控制器”。到了20世紀60年代末，人們設(shè)想能否把計算機的通用、靈活、功能完善與“繼電接觸器控制系統(tǒng)”的簡單易懂、使用方便、生產(chǎn)成本低等特點結(jié)合起來，生產(chǎn)出一種面向生產(chǎn)過程順序控制、可利用簡單語言編程、能讓完全不熟悉計算機的人也能方便使用的控制器。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，使用繼電器構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)的缺陷不斷地暴露出來。所謂繼電器控制系統(tǒng)就是用導(dǎo)線把各種繼電器、接觸器、開關(guān)及其觸點，按一定的邏輯關(guān)系連接起來所構(gòu)成的控制系統(tǒng)。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)部資源及強大的功能指令，編制故障檢測報警程序，不僅可以代替繼電器實現(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。（2）專家系統(tǒng)故障診斷方法專家系統(tǒng)故障診斷方法，是指計算機在采集被診斷對象的信息后，綜合運用各種規(guī)則，進行一系列的推理，必要時還可以隨時調(diào)用各種應(yīng)用程序，運行過程中向用戶索取必要的信息后，就可快速地找到最終故障或最有可能的故障，再由用戶來證實。因此，小波變換被譽為分析信號的顯微鏡。小波分析優(yōu)于傅里葉之處在于：小波分析在時域和頻域同時具有良好的局部化性質(zhì)。故障自診斷功能是工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化的一個重要標志，對于工業(yè)控制具有較高的意義和實用價值。PLC系統(tǒng)的設(shè)計直接影響著工業(yè)控制系統(tǒng)的安全可靠運行。PLC已被應(yīng)用到機械制造、冶金、礦業(yè)、輕工等各個領(lǐng)域，大大推進了機電一體化進程，被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。電機故障可能對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工業(yè)系統(tǒng)其它機組的安全運行帶來嚴重的影響，因此，電機的故障診斷顯得非常重要，本設(shè)計的選題就是基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計。目前，PLC已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保以及文化娛樂等行業(yè)。關(guān)鍵詞：故障診斷；　PLC；　電機AbstractThis paper introduces the domestic electrical fault diagnosis system design , as well as existing problems and introduces programmable controller at the same time the working principle and selection basis．A PLCbased design of the electrical fault diagnosis system design and detail on the choice of Siemens S7200 PLC and the same type of S7300 S7400 PLC and according to the design requirements of the input and output of the PLC I/O for distribution and preparation of the ladder diagram system operation．Prepared to boot, press the button after boot, the circuit breaker status is detected first．If the circuit breaker initial state is closed, electrical doesn’t start and sound and light alarm．If the circuit breaker initial state is disconnected , the circuit breaker close and the electrical start．Start in the process, if a failure occurred, the protection PLC correspond action．Start after the pletion of “motor on/off indicator light” on , the electrical normal operate．Running process, PLC followed by motorcycle test whether there has been a phase short circuit, breaking phase, lowvoltage, singlephasetoground, overload, overcurrent fault and so on．If occurred, PLC protection act accordingly shut down．PLC received shutdown　orders,　tripping circuit breakers,“motor on /off indicator light” eliminate． Fault sound and light alarm at the “alarm reset button”　reset．This choice is based on the design of the motor PLC fault diagnosis system design．Key words：Fault Diagnosis；　PLC；　Motor目錄1　緒論 5 PLC的應(yīng)用以及選題的意義 5 PLC應(yīng)用于故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 6 62　PLC原理介紹及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)介紹 7 PLC發(fā)展歷程 7 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展前景 8 PLC的分類 8 PLC的工作原理 10 PLC的組成 113　可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計 15 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計原則 15 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計步驟 15 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容 17 可編程控制器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 17 可編程控制器控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 20 PLC的選取及介紹 21 SIMATIC S7200 PLC 21 SIMATIC S7300 PLC 22 SIMATIC S7400 PLC 23 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò) 23 人機界面HMI 23 SIMATIC S7工業(yè)軟件 24 S7200系列PLC的硬件配置 25 CPU模塊 25 數(shù)字量擴展模塊 26 模擬量擴展模塊 27 通信模塊 28 編程器 28 程序存儲卡 29 寫入器 29 文本顯示器 294 電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計 30 30 電機的保護 31 故障診斷系統(tǒng)設(shè)計 33 系統(tǒng)硬件設(shè)計 33 系統(tǒng)軟件設(shè)計 365 系統(tǒng)電源設(shè)計 47致謝 49參考文獻 50附錄 511　緒論 PLC的應(yīng)用以及選題的意義可編程控制器在發(fā)展初期由于價格較高，使它的應(yīng)用受到了限制。故障聲光報警后，按“報警復(fù)位按鈕”復(fù)位。運行過程中，PLC依次循環(huán)檢測電機是否發(fā)生相間短路、斷相、低電壓、單相接地、過負荷、過電流等故障，若有發(fā)生，PLC進行相應(yīng)保護動作。在啟動過程中，若發(fā)生一級故障，PLC進行相應(yīng)的保護動作。準備開機時，按下開機按鈕后，首先檢測斷路器狀態(tài)，如果斷路器初始狀態(tài)為閉合，電機無法啟動，并且聲光報警。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書摘要本文介紹了國內(nèi)電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計以及存在的問題，同時介紹了可編程控制器的工作原理、選型依據(jù)。設(shè)計了一種基于PLC電機故障診斷系統(tǒng)，并且詳細介紹了所選用的西門子S7200PLC以及同類型的S7300、S7400PLC，根據(jù)設(shè)計要求對PLC的輸入輸出I/O進行了分配，并且編寫系統(tǒng)運行的梯形圖。如果斷路器初始狀態(tài)為斷開，斷路器合閘，電機開始啟動。啟動完成后，“電機開/關(guān)指示燈”亮，電機正常運行。關(guān)機時，PLC接到關(guān)機命令后，斷路器跳閘,“電機開/關(guān)指示燈”滅。本設(shè)計的選題就是基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)設(shè)計。近年來，PLC應(yīng)用范圍迅速擴大，主要原因是：一方面由于微處理器芯片及相關(guān)元件的價格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面，隨著PLC的功能大幅度提高，它能解決許多復(fù)雜的計算和通信問題，使得PLC的應(yīng)用范圍日益擴大。PLC的主要應(yīng)用有如下幾方面：（1） 開關(guān)量的邏輯控制（2） 過程控制（3） 運動及位置控制（4） 數(shù)據(jù)處理（5） 通信聯(lián)網(wǎng)（6） 特殊功能隨著故障診斷技術(shù)的發(fā)展，以檢測、識別、預(yù)測和干預(yù)為核心的先進的故障診斷技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，不但能夠及時準確地診斷出故障，而且可以采取相應(yīng)的對策，保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。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)部資源及強大的功能指令，編制故障檢測報警程序，不僅可以替代繼電器實現(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。 PLC應(yīng)用于故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀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。一個完善的PLC系統(tǒng)除了能夠正常運行，滿足工業(yè)控制的要求，還必須能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時進行故障診斷和故障處理。（1）基于小波分析的故障診斷方法小波分析是20世紀80年代發(fā)展起來的新的數(shù)學(xué)理論和方法，它被認為是傅里葉分析方法的突破性進展。小波分析方法是一種窗口大