【正文】 PLC 的占有率已超過 50% , 而且保持著 10%～ 15% 的發(fā)展速度。企業(yè)投入大量的人力和財(cái)力建立起來的 PLC 控制系統(tǒng)已經(jīng)成型 ,如果要完全推翻再建立新的 DCS 或 FCS 控制系統(tǒng) ,需要更大的資金投入 ,將造成很大的浪費(fèi)。 (3) 目前 , PLC 的功能增強(qiáng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化 , IO 模塊趨向分散化、智能化 ,編程工具和編程語言更具標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化。 (5) 現(xiàn)在的 PLC 系統(tǒng)與 DCS 技術(shù)、現(xiàn)場總線 IO 技術(shù)相結(jié)合 ,結(jié)構(gòu)開放、擴(kuò)展方便、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格低廉。 可編程序控制器 PLC 的分類 PLC 產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。 （ 1） 按結(jié)構(gòu)形式分類：根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。小型 PLC 一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)?；締卧獌?nèi)有 CPU、 I/O 接口、與 I/O 擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或 EPROM 寫入器相連的接口等。賦予基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 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)） 塊（有的含 在 CPU 模塊中）以及各種功能模塊。模塊裝在框架或基板的插座上。大、中型 PLC 一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。疊裝式 PLC 其 CPU、電源、 I/O 接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。 （ 2） 按功能分類：根據(jù) PLC 所具有的功能不同，可 將 PLC 分為低檔、中檔、高檔三類。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。有些還可增設(shè)中斷控制、 PID 控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。高檔 PLC 機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 PLC—— I/O 點(diǎn)數(shù)小于 256 點(diǎn)；單 CPU、 8 位或 16 位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量 4K 字以下。 PLC—— I/O 點(diǎn)數(shù) 2048 點(diǎn)；多 CPU， 16 位、 32 位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量 8～ 16K . PLC 的系統(tǒng)模塊 PLC 系統(tǒng)模塊包括 CPU、 I/O、電源模塊和其他設(shè)備組成，各個(gè)模塊之間又有不同的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指 令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。 CPU 的控制德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 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)） 器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬量輸出（ AO）等模塊。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（ 420mA,020mA）、電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。 底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。小編 程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。 人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。工藝流程的特點(diǎn)和德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 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)） 應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間。 ． 1 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10%～ 20%的可擴(kuò)展 余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。 相應(yīng)模塊的選擇 估算好相應(yīng)的模塊之后，就要進(jìn)行相應(yīng)模塊的選擇。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/O 機(jī)架等。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。 德國西門子（ SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。 工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò) 通訊網(wǎng)絡(luò)是自動(dòng)化系統(tǒng)的支柱，西門子的全集成自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了從控制級(jí)一直到現(xiàn)場級(jí)的一致性通訊，“ SIMATIC NET”是全部網(wǎng)絡(luò)系列產(chǎn)品的總稱，他們能在工廠的不同部門，在不同的自動(dòng)化站以及通過不同的級(jí)交換數(shù)據(jù)，有標(biāo)準(zhǔn)的接口并且相互之間完全兼容。個(gè)人計(jì)算機(jī)（ PC）也可以作為 HMI 硬件使用。 SIMATIC S7 工業(yè)軟件 西門子的工業(yè)軟件分為三個(gè)不同的種類： （ 1）編程和工程工具 編程和工程工具包括所有基于 PLC 或 PC 用于編程、組態(tài)、模擬和維護(hù)等控制所需的工具。 （ 2）基于 PC 的控制軟件 基于 PC 的控制系統(tǒng) WinAC 允許使用個(gè)人計(jì)算機(jī)作為可編 程 序控制器（ PLC）運(yùn)行用戶的程序，運(yùn)行在安裝了 Windows 操作系統(tǒng)的 SIMATIC 工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。另一種是插槽 PLC（在用戶計(jì)算機(jī)上安裝一個(gè) PC 卡），它具有硬件 PLC 的全部功能。 （ 3）人機(jī)界面軟件 人機(jī)界面軟件為用戶自動(dòng)化項(xiàng)目提供人機(jī)界面（ HMI）或 SCADA 系統(tǒng)，支持大范圍的平臺(tái)。 ProTool 適用于大部分 HMI 硬件的組態(tài)，從操作員面板到標(biāo)準(zhǔn) PC 都可以用集成在 STEP 7 中的ProTool 有效地完成組態(tài)。 ProTool/Pro用于組態(tài)標(biāo)準(zhǔn) PC 和所有西門子 HMI 產(chǎn)品， ProTool/Pro 不只是組態(tài)軟件，其運(yùn)行版也用于 Windows 平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。 WinCC 操作簡單，系統(tǒng)可靠性高，與 STEP 7 功能集成，可直接進(jìn)入 PLC 的硬件故障系統(tǒng)，節(jié)省項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間。 S7200 系列 PLC 的硬件配置 S7200 系列 PLC 可提供 4 種不同的基本單元和 6 種型號(hào)的擴(kuò)展單元。 基本單元 S7200 系列 PLC 中可提供 4 種不同的基本型號(hào)的 8 種 CPU 供選擇使用，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見下表： 型 號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 可帶擴(kuò)展模塊數(shù) S7200CPU221 6 4 — 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 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)） S7200CPU222 8 6 2 個(gè)擴(kuò)展模塊 78 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或10 路模擬量 I/O 點(diǎn) S7200CPU224 14 10 7 個(gè)擴(kuò)展模塊 168 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或35 路模擬量 I/O 點(diǎn) S7200CPU226 24 16 2 個(gè)擴(kuò)展模塊 248 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或35 路模擬量 I/O 點(diǎn) S7200CPU226XM 24 16 2 個(gè)擴(kuò)展模塊 248 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或35 路模擬量 I/O 點(diǎn) 擴(kuò)展單元 S7200 系列 PLC 主要有 6 種擴(kuò)展單元，它本身沒有 CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展I/O 點(diǎn)數(shù)， S7200 系列 PLC 擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表 32 所示。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。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2022 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)） 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 PLC 在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。 S7200 系列 PLC 多種編程 第四章 電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 故障診斷系統(tǒng)建立在基于 PLC 和上位計(jì)算機(jī)組成的控制系統(tǒng)上。上位計(jì)算機(jī)由于具有強(qiáng)大 的科學(xué)計(jì)算功能，利用專家知 識(shí)和專家?guī)欤瓿蓮墓收咸卣鞯焦收显虻淖R(shí)別工作。 電機(jī)故障等級(jí)分類 電機(jī)的結(jié)構(gòu)同時(shí)包含電氣和機(jī)械兩部分，也可以說是電氣和機(jī)械的結(jié)合點(diǎn)。對(duì)電機(jī)的振動(dòng)故障原因也要分成兩部分。 轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡主要是轉(zhuǎn)子、耦合器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)輪（制動(dòng)輪）不平衡引起的。如果有大型傳動(dòng)輪、制動(dòng)輪、耦合器、聯(lián)軸器，應(yīng)與轉(zhuǎn)子分開單獨(dú)找好平衡。如：鐵心支架松動(dòng)，斜鍵、銷