畢業(yè)論文---基于PLC的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2012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)） 編號(hào): 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目 基于PLC的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 賀廉云 學(xué)生姓名 周峰 學(xué) 號(hào) 201021703041 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 教學(xué)單位 德州學(xué)院機(jī)電工程系 時(shí) 間 2012年4月15日德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告書 2012年 4月 15日院（系）機(jī)電工程系專業(yè)機(jī)械式及制造及其自動(dòng)化姓 名周峰學(xué)號(hào)201021703041論文（設(shè)計(jì)）題目基于PLC的電機(jī)故障系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、選題目的和意義目的：絞車是配套鉆機(jī)來使用的，適用于各種井下作業(yè)。但是，在使用過程中，電子剎車經(jīng)常出現(xiàn)故障，自

2、動(dòng)暴死，電機(jī)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)容易燒壞。為了避免電機(jī)燒壞和人員傷亡，在絞車上安裝了PLC檢測(cè)系統(tǒng)。因此， 本文簡(jiǎn)單介紹了國(guó)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)。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S7-200 PLC以及同類型的S7-300 S7-400PLC，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)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。準(zhǔn)備開機(jī)時(shí)，按下開機(jī)按鈕后，首先檢測(cè)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。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)。在啟動(dòng)過程中，若發(fā)生一級(jí)故障，PLC進(jìn)行相應(yīng)的

3、保護(hù)動(dòng)作。啟動(dòng)完成后，“電機(jī)開/關(guān)指示燈”亮，電機(jī)正常運(yùn)行。運(yùn)行過程中，PLC依次循環(huán)檢測(cè)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。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。故障聲光報(bào)警后，按“報(bào)警復(fù)位按鈕”復(fù)位。本設(shè)計(jì)選題就是基于PLC的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二、本選題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1、國(guó)內(nèi)外PLC發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)：PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。目

4、前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)PLC，較有名的：美國(guó)：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國(guó)：西門子公司；法國(guó)：TE 施耐德公司；韓國(guó)：三星、LG公司等。我國(guó)的PLC產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段：1、順序控制器（19731979）2、以微處理器為主的工業(yè)控制器（19791985）3、以微處理器為主的可編程序控制器（1985以后）。在對(duì)外開放政策的推動(dòng)下，國(guó)外PLC產(chǎn)品大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。隨著不斷的學(xué)習(xí)與不斷開拓的精神，現(xiàn)在，我國(guó)自主生產(chǎn)的PLC在國(guó)內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來越高。PLC的發(fā)展趨勢(shì)：（1）產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方

5、向發(fā)展大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。小：由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。（2）PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛（3）不斷加強(qiáng)通訊功能（4）新器件和模塊不斷推出高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。（5）編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。（6）發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表

6、決的工作方式。（7）追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。2、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。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。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。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(duì)于工業(yè)控制具有較高的意義和實(shí)用價(jià)值。 3、故障診斷方法故障診斷一般有兩種途徑:故障樹方法和專家系統(tǒng)方法。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。這種方法比較適用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，各部分

7、耦合少的情況。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(chǎng)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。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)。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(cè)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。三、課題設(shè)計(jì)方案 主要說明：研究（設(shè)計(jì)）的基本內(nèi)容、觀點(diǎn)及擬采取的研究途徑和方法?？删幊炭刂破鳎≒rogrammable Logical Controller）是20世紀(jì)70年代以來以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展

8、起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，由于它具有功能強(qiáng)，可靠性高，配置靈活，使用方便以及體積小，重量輕等它的優(yōu)點(diǎn)，使其在自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來由于微電子技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，使具有完全功能的超大規(guī)模集成電路的價(jià)格日趨便宜，同樣也促進(jìn)可編程控制器成本大大降低，對(duì)于采用可編程控制器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器接觸器電氣控制的系統(tǒng)來改造傳統(tǒng)機(jī)床，無論從經(jīng)濟(jì)上，還是可靠性，維修性，工作壽命上來說，都是十分經(jīng)濟(jì)和劃算的，也是可行的優(yōu)選方案。鑒于以上原因，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于PLC電機(jī)故障診斷系統(tǒng)。本文采用的機(jī)型是德國(guó)西門子S7-200系列PLC。 型 號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7-200CPU2216

9、4S7-200CPU222862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)S7-200CPU22414107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)S7-200CPU22624162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)S7-200CPU226XM24162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)四、計(jì)劃進(jìn)度安排 主要說明：起止時(shí)間及分階段的進(jìn)度要求。2011.121-2011.12.31 完成開題報(bào)告并提交2012.1.1-2012.3.30 上查詢相關(guān)資料、進(jìn)行課題研究，在已完成研究的基礎(chǔ)，撰寫畢業(yè)論文初稿。2012.4.1-2012.

10、4.15 提交初稿和期中檢查表2012.4.16-2012.4.30 根據(jù)指導(dǎo)教師的修改意見進(jìn)行論文修改，并最終定稿。2012.5.4-2012.5.10 將打印的論文交指導(dǎo)教師，由指導(dǎo)教師寫評(píng)語，并由評(píng)閱教師進(jìn)行評(píng)閱，根據(jù)評(píng)閱教師意見，進(jìn)一步修改論文，準(zhǔn)備答辯。2012.5.15-2012.5.28 畢業(yè)論文答辯五、主要參考文獻(xiàn)（只列出最重要的56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.20052 李名雨.電機(jī)與電器.北京理工大學(xué)出版社M.19983 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.20044 韓常.PLC編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社M.2005.

11、30405 PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)。電子工業(yè)出版社M.20066 郝鴻安.常用模擬集成電路應(yīng)用手冊(cè)M.人民郵電出版社.1991指導(dǎo)教師意見及建議： 簽名： 年月日教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見：組長(zhǎng)簽名： 年月日德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表院(系)： 機(jī)電工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 2012-4-15 畢業(yè)論文題目：基于PLC的電機(jī)故障系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名周峰學(xué) 號(hào)201021703041指導(dǎo)教師 賀廉云職 稱教授計(jì)劃完成時(shí)間： 2012年4月15日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度計(jì)劃：2011年112012年1月 查閱相關(guān)資料，進(jìn)行課題研究2012年1月2012年2 對(duì)于PLC的電機(jī)故障進(jìn)

12、行設(shè)計(jì)，搞清楚故障原因2012年3月-2012年4月 在以研究的基礎(chǔ)上，撰寫論文初稿完成情況：到現(xiàn)在為止，我通過上網(wǎng)查閱資料，了解到PLC的常見故障排除方法，對(duì)電機(jī)故障的排除有了更深的了解。指導(dǎo)教師評(píng)議（指出優(yōu)點(diǎn)和不足，如有其它建議，可另附頁） 簽 名： 年 月 日備 注：目 錄第一章緒論.11.1 PLC應(yīng)用于故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀.11.2故障診斷法.1第二章 PLC原理介紹及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)介紹. .12.1 PLC發(fā)展歷程. 22.2 PLC 控制系統(tǒng)的發(fā)展前景.2.3可編程序控制器PLC的分類. 32.4 PLC的系統(tǒng)模塊. 3 2.5 PLC的選型方法.4第三章 電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)以

13、及PLC的選取.7 3.1 PLC的選取及介紹. .8 3.2系統(tǒng)框圖.9第四章 電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì).114.1電機(jī)故障等級(jí)分類.124.2 故障診斷程序設(shè)計(jì). 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì).16 5.1 供電電源.17第六章 結(jié)論.18致謝 .19參考文獻(xiàn).20基于PLC的電機(jī)故障系統(tǒng)設(shè)計(jì)周峰（德州學(xué)院機(jī)電系，山東德州 2530230）摘要 ：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S7-200 PLC以及同類型的S7-300 S7-400PLC，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)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。準(zhǔn)備開機(jī)時(shí)，按下開機(jī)按鈕后，首先檢測(cè)斷路器狀態(tài)，如果斷路器初

14、始狀態(tài)為閉合，電機(jī)無法啟動(dòng)，并且聲光報(bào)警。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)。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。啟動(dòng)完成后，“電機(jī)開/關(guān)指示燈”亮，電機(jī)正常運(yùn)行。運(yùn)行過程中，PLC依次循環(huán)檢測(cè)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。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。故障聲光報(bào)警后，按“報(bào)警復(fù)位按鈕”復(fù)位。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)。關(guān)鍵詞： 故障診斷 PLC 電機(jī) 第一章 緒論1.1 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

15、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。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。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。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(duì)于工業(yè)控制具有較高的意義和實(shí)用價(jià)值。 1.2故障診斷方法故障診斷一般有兩種途徑:故障樹方法和專家系統(tǒng)方法。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。這種方法比較適用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，各部分耦合少的情況。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

16、障檢測(cè)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。第二章 PLC原理介紹及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)介紹2.1 PLC發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。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。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。 個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）

17、發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。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)。 PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。國(guó)控制類產(chǎn)品市場(chǎng)PLC的占有率已超過50

18、% , 而且保持著10% 15% 的發(fā)展速度。2.2 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(zhǎng)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。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)。(2) 基于以上市場(chǎng)需求,許多軟件廠商(例如:

19、華富惠通軟件公司) 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(jí)網(wǎng)絡(luò),開發(fā)控制系統(tǒng)軟件,幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)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。(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。(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。(5) 現(xiàn)在的 PLC 系統(tǒng)與 DCS 技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)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。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(biāo)準(zhǔn)化、開放化的方向發(fā)展,故 PLC 雖然面臨其它自

20、動(dòng)化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn),但同時(shí)也在吸收它們的優(yōu)點(diǎn), 互相融合,不斷創(chuàng)新,在今后一段時(shí)間內(nèi)將與其它先進(jìn)控制方式并存,共同發(fā)展。2.3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。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。（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。1.整體式 PLC 整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。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。基本單元內(nèi)有

21、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。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU。賦予基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。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。2.模塊式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、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。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。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)

22、構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。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。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。（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。1.低檔PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。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)。2.中檔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

23、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。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)。3.高檔PLC 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。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。（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。 1.小型PLCI/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。2. 中型PLCI/O點(diǎn)數(shù)2562048點(diǎn)；雙CPU，用

24、戶存儲(chǔ)器容量28K。 3.大型PLCI/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816K .2.4 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)。2.4.1 CPU的構(gòu)成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。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

25、號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)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。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的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。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。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。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

26、制規(guī)模。2.4.2 I/O模塊 圖PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。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)。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。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。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bi

27、t,14bit,16bit等。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。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。2.4.3 電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。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。2.4.

28、4 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。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。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。人機(jī)界面：最簡(jiǎn)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。2.5 PLC的系統(tǒng)模塊選擇方法在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有

29、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(jī)、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)。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。2.5.1 相應(yīng)模塊的估算工程設(shè)計(jì)選型應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作，和求價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)最后選擇有較高性能價(jià)估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量。2.5.11 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?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展

30、余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。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。2.5.2 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。包括輸入輸出模塊的選擇，電源的選擇2.5.2.1 輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。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。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(zhǎng)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。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸

31、出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。考慮是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。2.5.2.2 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的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。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(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。2.5.2.3存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集

32、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。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。第三章 電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與PLC3.1 PLC的選取及介紹由于本文設(shè)計(jì)采用的機(jī)型是西門子生產(chǎn)的S7-200系列PLC，下面對(duì)它進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)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（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。西門子S7系列

33、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。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。3.1.4 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(chǎng)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。3.1.5 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TD20

34、0（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等；SIMATIC面板型PC670等。個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。3.1.6 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。STEP 7標(biāo)準(zhǔn)軟件包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制產(chǎn)品的組態(tài)

35、編程和維護(hù)的項(xiàng)目管理工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺(tái)上運(yùn)行的S7-200系列PLC的編程、在線仿真軟件。（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 NT4.0操作系統(tǒng)的SIMATIC工控機(jī)或其它任何商用機(jī)。WinAC提供兩種PLC，一種是軟件PLC，在用戶計(jì)算機(jī)上作為視窗任務(wù)運(yùn)行。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。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），

36、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。（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)。人機(jī)界面軟件有兩種，一種是應(yīng)用于機(jī)器級(jí)的ProTool，另一種是應(yīng)用于監(jiān)控級(jí)的WinCC。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/lite用于文本顯示的組態(tài)，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。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

37、臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。WinCC是一個(gè)真正開放的，面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）軟件，可在任何標(biāo)準(zhǔn)PC上運(yùn)行。WinCC操作簡(jiǎn)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。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WinCC5.0支持在辦公室通過IE瀏覽器動(dòng)態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)過程。3.2 S7-200系列PLC的硬件配置S7-200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。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、

38、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。3.2.1 基本單元S7-200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)S7-200CPU22164S7-200CPU222862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)S7-200CPU22414107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)S7-200CPU22624162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)S7-200CPU226XM24162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)3.2.2 擴(kuò)展單元S

39、7-200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)，S7-200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3-2所示。表3-2 S7-200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EM2218無EM222無8EM2234/8/164/8/16模擬量擴(kuò)展模塊EM2313無EM232無2EM235313.2.3 編程器PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。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)。S7-200系列PLC可采用多種編程3.2.2 擴(kuò)展

40、單元S7-200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)，S7-200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3-2所示。表3-2 S7-200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EM2218無EM222無8EM2234/8/164/8/16模擬量擴(kuò)展模塊EM2313無EM232無2EM235313.2.3 編程器PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。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)。S7-200系列PLC多種編程第四章 電機(jī)故障

41、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。PLC在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是完成輸煤系統(tǒng)設(shè)備故障信號(hào)檢測(cè)、預(yù)處理，轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)并傳輸給上位計(jì)算機(jī)。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)?，完成從故障特征到故障原因的識(shí)別工作。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。4.1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)。所以說，它的故障要一分為二的分析。對(duì)電機(jī)的振動(dòng)故障原因也要分成兩部分。 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。 1、轉(zhuǎn)動(dòng)部

42、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。 處理方法是先找好轉(zhuǎn)子平衡。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。再有就是轉(zhuǎn)動(dòng)部分機(jī)械松動(dòng)造成的。如：鐵心支架松動(dòng)，斜鍵、銷釘失效松動(dòng)，轉(zhuǎn)子綁扎不緊都會(huì)造成轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡。 2、機(jī)械部分故障主要有以下幾點(diǎn)：圖1 系統(tǒng)故障的兩個(gè)等級(jí)圖（1） 聯(lián)動(dòng)部分軸系不對(duì)中，中心線不重合，定心不正確。這種故障產(chǎn)生的原因主要是安裝過程中，對(duì)中不良、安裝不當(dāng)造成的。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)。 （2） 與電機(jī)相聯(lián)的齒輪

43、、聯(lián)軸器有毛病。這種故障主要表現(xiàn)為齒輪咬合不良，輪齒磨損嚴(yán)重，對(duì)輪潤(rùn)滑不良，聯(lián)軸器歪斜、錯(cuò)位，齒式聯(lián)軸器齒形、齒距不對(duì)、間隙過大或磨損嚴(yán)重，都會(huì)造成一定的振動(dòng)。 （3）電機(jī)本身結(jié)構(gòu)的缺陷和安裝的問題。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。而軸與軸瓦間間隙過大或過小不僅可以造成振動(dòng)還可使軸瓦的潤(rùn)滑和溫度產(chǎn)生異常。 （4）電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載傳導(dǎo)振動(dòng)。例如：汽輪發(fā)電機(jī)的汽輪機(jī)振動(dòng)，電機(jī)拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)、水泵振動(dòng)，引起電機(jī)振動(dòng)。 3、電氣部分的故障是由電磁方面的

44、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)。本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)故障分為兩個(gè)等級(jí)如上圖所示:一級(jí)故障為高級(jí)。當(dāng)發(fā)生此類故障，斷路器跳閘使電機(jī)停止運(yùn)行，PLC禁止其他控制輸出，并聲光報(bào)警（指示燈和電鈴）。只有按報(bào)警復(fù)位按鈕后聲光報(bào)警停止。二級(jí)故障為低級(jí)。當(dāng)發(fā)生此類故障時(shí)，斷路器不動(dòng)作，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，只相應(yīng)聲光報(bào)警。4.2 故障診斷程序設(shè)計(jì)在進(jìn)行故障診斷設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生的故障進(jìn)行分析，得到系統(tǒng)的故障層次結(jié)構(gòu)，利用這種層

45、次結(jié)構(gòu)進(jìn)行故障診斷部分的設(shè)計(jì)。以某廠電機(jī)輸送控制系統(tǒng)的故障結(jié)構(gòu)為例。為了描述簡(jiǎn)單，這里作了一定的簡(jiǎn)化。系統(tǒng)故障結(jié)構(gòu)的層次性為故障診斷提供了一個(gè)合理的層次模型。在進(jìn)行系統(tǒng)的PLC梯形圖2 程序圖圖程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到故障結(jié)構(gòu)的層次，合理安排邏輯流程。在引入故障輸入點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意:必須將系統(tǒng)所有可能引起故障的檢測(cè)點(diǎn)引入PLC，以便系統(tǒng)能及時(shí)進(jìn)行故障處理;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)。 4.2.1.故障點(diǎn)的記錄為了得到系統(tǒng)的故障情況實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障自診斷，PLC必須將所有故障檢測(cè)點(diǎn)的狀態(tài)反映給內(nèi)部寄存器，圖

46、2是用來記錄故障點(diǎn)的部分程序。IR4.02是輸入的IO節(jié)點(diǎn)，表示A側(cè)皮帶信號(hào)，當(dāng)輸煤系統(tǒng)使用A側(cè)皮帶正常運(yùn)行時(shí)4.02的值為1，當(dāng)4.02變?yōu)?時(shí)，說明A側(cè)皮帶信號(hào)出了故障，此時(shí)利用上升沿微分指令記錄這次的信號(hào)跳變。這樣這次事故就記錄在IR31.00中。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。如果有更多的故障需要記錄，可以設(shè)置多個(gè)寄存器字。需要說明的是，有時(shí)引起故障的原因可能不止一個(gè)，往往一個(gè)故障會(huì)引起另一些故障的發(fā)生，因此還有關(guān)鍵的一點(diǎn)是程序要能記錄最先發(fā)生的故障。這也需要通過PLC編程實(shí)現(xiàn)，程序只對(duì)最開始發(fā)生的故障敏感

47、。如上圖所示。4.2.2. 多次故障事件的記錄由于系統(tǒng)實(shí)際長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中，可能會(huì)出現(xiàn)多次故障，為了檢修和維護(hù)方便，還需要PLC能夠?qū)⒍啻喂收鲜录涗浵聛?。OMRON C200H型PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)(DM區(qū))可以間接尋址，利用這一點(diǎn)，可以在DM區(qū)劃出一定的區(qū)域，用來記錄每次故障事件，包括故障類型和事件發(fā)生的時(shí)間(日期，小時(shí)，分鐘，秒)。這一段DM區(qū)域可以循環(huán)記錄，實(shí)際使用中記錄了最后50次故障的情況，這些記錄是系統(tǒng)運(yùn)行的重要資料，方便了運(yùn)行人員了解設(shè)備情況，對(duì)其進(jìn)行檢修和維護(hù)。4.2.3. 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)。判斷故障發(fā)生與否的極限值根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)相應(yīng)的參數(shù)變化范圍確定。4.2.4. 各種故障信息的串行通信診上，位機(jī)