毕业论文---基于PLC的电机故障诊断系统设计
基于PLC电机故障诊断系统
基于PLC电机故障诊断系统
何朝阳
【期刊名称】《数字技术与应用》
【年(卷),期】2018(036)002
【摘要】PLC电机控制系统是国内外最重要的工业生产设备机械自动化操作基础,生产设备自动化操作管理能否有效运行完全取决于PLC系统对电机故障的诊断和分析.利用调制PLC电机故障诊断控制系统,能够为整个系统设备解决错误控制的问题以及后期维修给予明确的系统操作指引与方向.
【总页数】2页(P13,15)
【作者】何朝阳
【作者单位】三峡电力职业学院,湖北宜昌 443000
【正文语种】中文
【中图分类】TM307
【相关文献】
1.基于PLC的电机故障诊断系统设计与实现 [J], 王荣娟
2.基于PLC电机故障诊断系统 [J], 毛行星;唐少臣;韩屹威
3.基于PLC的电机故障诊断系统设计 [J], 施鹏
4.基于PLC电机故障诊断系统 [J], 毛行星;唐少臣;韩屹威
5.基于PLC电机故障诊断系统 [J], 何朝阳[1]
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文献综述-基于PLC的电机故障诊断系统设计
文献综述-基于PLC的电机故障诊断系统设计文献综述电气工程及其自动化基于PLC的电机故障诊断系统设计前言对现代工业的远程监控、故障诊断技术是近几年来研究的热点。
统计显示大多数的故障都是一般性故障，通常情况下故障诊断有两种方法：故障树方法和专家系统方法。
故障树方法是利用系统的故障逻辑结构进行逻辑推理，发现错误的输出对应地找到可能的输入错误。
另外一种办法专家系统方法则是通过建立系统故障的知识库与推理机，计算机依据现场的数据依靠知识库和推理机进行深入的逻辑推理，最终找出相应的故障的原因。
PLC作为一种成熟稳定且可靠的控制器，现在已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用。
PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行。
一个完善的PLC系统除了能够正常运行，满足工业控制的要求，还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理。
故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志，对于工业控制具有较高的意义和实用价值。
PLC是现在应用非常多的一种控制装置，利用PLC丰富的内部资源以及其强大的功能指令，进行编制故障检测报警程序，不仅可以替代传统继电器能实现的相应功能，还可以提高工作可靠性以及其系统的灵活性。
PLC控制系统部分PLC作为控制部分的主要结构，其设计主要包括模块的估算与选取、PLC的选取、系统框图的设计。
下面围绕这三方面逐一介绍。
1、PLC的系统模块估算与选取。
通常在PLC的系统设计时，应该详细地分析工艺过程的各个环节的特点和控制要求，和求性价比的PLC和设计相应的控制系统最后选择有较高性能价估算输入输出点数、所需存储器容量。
估算好相应的模块之后，就要进行相应模块的选择。
包括输入输出模块、存储器和电源的估算与选择。
对I/O点数进行估算时应当充分考虑适当的余量，一般情况下是根据统计的输入输出点数，在其基础之上再增加10%～20%的可扩展余量，作为输入输出点数实际估算数据来使用。
在实际订货时，还需根据制造厂商PLC 的产品特点，对输入输出点数进行调整，输入输出模块的选择应当充分考虑与应用要求的统一。
探析PLC电机故障诊断系统的设计
探析PLC电机故障诊断系统的设计引言PLC系统的安全与否直接关系到整个工业控制系统的安全性。
一个完善的PLC系统必须满足以下两个要求：一是能够满足正常运行的控制要求，二是具备足够的自我诊断和故障处理的能力。
工业控制系统中故障自诊功能的实现代表着该系统已经全面进入了智能化阶段，对于工业控制的发展而言，故障自诊功能有着十分重要的意义。
一、设计思路分析电机的故障诊断主要包括两种方式：一种是专家系统法，这种方法是在已有的故障知识的基础上建立知识库并具备一定的推理能力，同时通过计算机对现场的故障情况进行采集和分析，进而找出故障产生的原因，目前这一诊断方法在复杂性和耦合性均较高的工业系统中应用广泛；还有一种故障诊断方法是故障树法，它是在逻辑推理的基础上，根据系统输出的错误逐步的推理并找到问题出现的根源，这一诊断方法常用于简单且耦合性低的工业系统中。
PLC在现代工业控制系统中应用广泛，其内部包含有大量的信息资源和指令功能，可以用于编制故障的检测和报警系统，在传统继电器功能的基础上，更加的灵活和稳定可靠。
二、基于PLC电机故障诊断系统的设计1系统硬件设计PLC在故障诊断系统中的主要作用是对输入系统的设备故障进行检测，并在此基础上进行预处理，再将上述信息传给上位计算机。
上位计算机根据已有的专家库中的相关知识识别相对于的故障特征并针对性的分析其产生的原因。
同时在故障位置确定后，在人机界面显示故障的诊断结果及其产生原因，并提出相应的建议来帮助操作员排除故障。
2系统软件设计在设计系统软件时，需要全面的分析系统中可能出现的各种故障，并根据故障特征对各故障划分不同的层次结构，依据这一层次结构进行故障诊断。
在进行程序设计过程中，需要充分地考虑到出现故障的系统中的结构特征，并且需要科学、合理地分析其逻辑流程。
在软件设计的故障引入点处要充分的考虑引入的全面性，这能够使系统快速的发现故障并及时处理。
同时，在系统的允许范围内，要尽可能的将最低级的错误引入系统中，以便于系统故障的自诊。
基于PLC电机故障诊断系统设计
基于PLC电机故障诊断系统设计摘要：随着经济的高速发展，现今社会自动化代替人工操作已经不是梦想，PLC可编程逻辑控制器（PLC）是实现自动化操作的基础。
一个完善的PLC控制系统不仅仅只是使整个自动化操作系统满足工业自动化控制的要求还可以在自动化生产系统出现故障时及时的对故障进行诊断和处理，保证了生产设备的正常运转。
PLC故障的诊断和处理是体现自动化控制系统代替人工操作实现自我诊断和处理的先进化程度，同时也是衡量自动化控制的智能化指标。
PLC 对于整个系统故障的自我诊断对于工业控制具有较的实用价值。
关键词：PLC电机故障诊断系统设计中图分类号：TM57 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）06-0278-02在当下的工业生产过程中，PLC控制系统在工业智能化的领域被大量的使用，是实现工业自动化控制的中间力量。
PLC的完善程度决定着整个自动化操作系统的安全性和可靠性，PLC故障诊断系统它在工业自动化控制中占有举足轻重的地位。
一、电机系统的组成和工作原理PLC电机系统主要由上位计算机和一套PLC监控系统组成[1]。
上位计算机为用户提供数据、图形和事件的显示。
PLC 通过外部变送器、互感器和发动机连接完成自动化系统设备的故障信号检测并将这些数据转化为通讯数据传输给上位计算机。
上位计算机通过对故障原因进行分析和判断，分析和判断后的结果通过数据传送给人机界面。
人机界面给出故障点解释故障的诊断结果，并在人机界面给出相应排除故障的建议。
电机故障诊断系统的框架图如下：当操作人员按下生产系统的开机按钮后，PLC电机故障诊断系统先对断路器的闭合或断开的形态进行判断，如果电机故障诊断系统监测到断路器初始状态为闭合那么电机将无法启动，并且伴随报警，反之则启动成功。
电机启动成功的标志是在控制柜上电机的“开/关”指示灯亮起，反之则电机出现故障。
在生产设备运行过程中，PLC不停的对电机有可能发生的故障进行循环的检测。
基于PLC的故障诊断系统的设计
目录1概述 (4)1.1 PLC故障诊断系统的发展现状 (4)1.2本设计研究的主要内容 (5)1.3本设计的实际意义 (6)2 PLC设计故障诊断系统的概述 (6)2.1 PLC简介 (6)2. 2 故障诊断技术 (8)2.3 PLC在故障诊断系统中的作用 (9)3轧钢生产设备故障的基本原理 (9)3.1基于数字量信号的故障诊断 (10)3.2基于模拟量信号的故障诊断 (10)3.3基于中断方式的故障诊断 (8)4 基于PLC实现故障诊断 (9)4.1利用PLC和操作站实现智能化诊断 (11)4.2 PLC程序设计 (12)4.3 借鉴专家系统故障诊断方法的实现 (15)4.4 PLC控制系统的故障自诊断 (16)5 应用效果 (20)5.1应用效果 (20)6 结语 (20)参考文献 (21)1．概述1.1 PLC故障诊断系统的发展现状智能诊断系统，是在常规故障诊断技术的基础上，结合人工智能技术的研究成果研制而成的自动化诊断系统。
智能诊断系统的开发历史并不长，美国自20世纪80年代开始首先在这方面开展研制工作，开发了多种智能诊断系统。
例如，1982年EGG．Idaha公司研制成功用于诊断和处理核反应堆的故障诊断系统。
此后，Westinghouse公司研制成功电厂人工智能在线诊断大型网络系统，其中包括汽轮机Turbin AID、发电机GenAID和水化学ChemAID三个人工智能在线诊断系统，以及电站数据中心PDC和诊断运行中心，它在电站机组的安全运行中发挥了巨大的作用，取得了很大的经济效益，被誉为在线智能诊断系统成功应用的代表。
国内在故障的智能诊断技术方面的研究起步较晚，但发展较快，并取得了不少成果，如华中理工大学研制成功汽车发动机故障诊断专家系统KB－SED和汽轮机组监测与诊断专家系统；哈尔滨工业大学研制成功大型旋转机械故障诊断专家系统MMMDES；另外，清华大学、上海交通大学、西安交通大学、郑州工学院、东南大学等院校也先后开展了故障智能诊断系统的研制工作。
基于PLC的电机故障诊断系统设计论文（西门子S7-200）25000字
目录摘要 (III)ABSTRACT (IV)第1章绪论 (1)1.1电机常见故障和诊断方法 (1)1.1.1 电机常见故障 (1)1.1.2电机诊断方法 (2)1.2PLC的应用以及选题的意义 (3)1.2.1.PLC控制系统故障诊断技术的基本原理 (4)1.2.2.PLC控制系统的故障类型 (4)1.2.3.PLC控制系统的故障诊断方法 (4)1.3系统的设计概要 (6)第2章 PLC结构工作原理和应用 (7)2.1PLC的发展历程 (7)2.2PLC控制系统的发展前景 (8)2.3可编程序控制器PLC的分类 (9)2.4CPU的构成 (10)2.4.1 I/O模块 (11)2.4.2 电源模块.. (12)2.5 PLC的选型方法 (12)2.5.1 输入输出（I/O）点数的估算 (15)2.5.2 存储器容量的估算 (15)2.6 机型的选择 (15)2.7STEP7编程软件介绍 (21)2.7STEP7概述 (21)2.7.1 STEP7-Mirco/WIN的安装 (22)2.7.2 STEP7-Mirco/WIN窗口组件 (23)2.8PLC编程语言的基本指令系统和编程方法 (26)第3章电机故障诊断系统设计 (28)3.1电机故障诊断系统设计原理 (28)3.2电机故障等级分类 . (29)3.3PLC的I/O地址分配 (29)3.4速度检测并整定 (31)3.4.1 设计的基本思路 (31)3.4.2 PLC内部计数器的选择 (32)3.4.3 计数器和定时器设定值的选取 (32)3.4.4 硬件电路 (33)第4章整体硬件电路与元器件选择 (34)4.1整体电路 (34)4.2PLC的CPU供电方式接线电路 (35)4.3PLC的继电器输出电路 (36)4.4电动机的选择及其工作情况 (37)4.5欠电压继电器的选择 (37)4.6过电流继电器的选择 (38)4.7低压断路器的选择 (40)第5章系统程序设计 (41)第6章设计体会与总结 (46)6.1设计总结 (46)6.2毕业设计体会 (46)参考文献 (48)致谢 (49)基于PLC的电机故障诊断系统设计摘要本文介绍了国内电机故障诊断系统设计方法，以及存在问题，同时介绍了可编程控制器的工作原理，选型依据。
基于PLC的电机故障诊断系统设计毕业论文
基于PLC的电机故障诊断系统设计毕业论文毕业设计论文题目基于PLC的电机故障诊断系统设计院系机电工程系专业机电一体化姓名 3学号 3指导教师 3任务与要求任务1明确控制要求确定控制方案2选择PLC类型3输入输出设备选择及输入输出点分配4设计调试5电机故障诊断控制系统的实现要求1介绍所使用PLC及控制系统涉及其它设备的基本情况2分析所设计控制系统的控制对象的工艺流程3确定IO表4设计硬件构成及接线5设计PLC控制程序6依照上述要求撰写毕业论文毕业设计论文进度计划表摘要本文介绍了国内电机故障诊断系统设计以及存在的问题同时介绍了可编程控制器的工作原理选型依据设计了一种基于PLC电机故障诊断系统并且详细介绍了所选用的西门子S7-200PLC以及同类型的S7-300S7-400PLC根据设计要求对PLC的输入输出IO进行了分配并且编写系统运行的梯形图准备开机时按下开机按钮后首先检测断路器状态如果断路器初始状态为闭合电机无法启动并且声光报警如果断路器初始状态为断开断路器合闸电机开始启动在启动过程中若发生一级故障PLC进行相应的保护动作启动完成后电机开关指示灯亮电机正常运行运行过程中PLC依次循环检测电机是否发生相间短路断相低电压单相接地过负荷过电流等故障若有发生PLC进行相应保护动作关机时PLC接到关机命令后断路器跳闸电机开关指示灯灭故障声光报警后按报警复位按钮复位本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计关键词故障诊断 PLC 电机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 PLC-based design of the electrical fault diagnosis system design and detail on the choice of Siemens S7-200 PLC and the same type of S7-300S7-400 PLC and according to the design requirements of the input and output of the PLC IO 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 doesnt 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 completion of motor onoff indicator light on the electrical normal operate．Running process PLC followed by motorcycle test whether there has been a phase short circuitbreaking phaselow-voltage single-phase -to -ground overload over-current fault and so on．If occurred PLC protection act accordingly shut down．PLC received shutdown orders tripping circuit breakersmotor 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 WORDFault DiagnosisPLC Motor目录第一章绪论 1第二章 PLC原理介绍及设备总体结构介绍 2 第一节 PLC发展历程 2第二节 PLC的分类3第三节 PLC的工作原理 4第四节 PLC的组成5第三章可编程控制器系统设计8第一节可编程控制器系统设计原则8第二节可编程控制器系统设计步骤8第三节可编程控制器控制系统的硬件设计 9 第四节 PLC的选取及介绍11第五节 S7-200系列PLC的硬件配置14第四章电机故障诊断系统设计18第一节电机的故障18第二节电机的保护19第三节故障诊断系统设计 21第五章系统电源设计33结论35致谢36参考文献37附录38第一章绪论可编程控制器在发展初期由于价格较高使它的应用受到了限制近年来PLC 应用范围迅速扩大主要原因是一方面由于微处理器芯片及相关元件的价格大大下降使得PLC的成本下降另一方面随着PLC的功能大幅度提高它能解决许多复杂的计算和通信问题使得PLC的应用范围日益扩大目前PLC已广泛应用于钢铁石油化工电力建材机械制造汽车轻纺交通运输环保以及文化娱乐等行业PLC作为一种成熟稳定可靠的控制器目前已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行一个完善的PLC系统除了能够正常运行满足工业控制的要求还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志对于工业控制具有较高的意义和实用价值PLC是现在应用较多的一种控制装置利用PLC丰富的内部资源及强大的功能指令编制故障检测报警程序提高工作可靠性及其系统的灵活性第二章 PLC原理介绍及设备总体结构介绍第一节 PLC发展历程随着工业自动化程度的不断提高使用继电器构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来首先是复杂的系统使用成百上千各种各样的继电器成千上万根导线只要一个电器一根导线出现故障系统就不能正常工作这就大大降低了这种接线逻辑系统的可靠性且系统维修及改造很不容易到了20世纪60年代末人们设想能否把计算机的通用灵活功能完善与继电-接触器控制系统的简单易懂使用方便生产成本低等特点结合起来生产出一种面向生产过程顺序控制可利用简单语言编程能让完全不熟悉计算机的人也能方便使用的控制器这一设想最早由美国最大的汽车制造商通用汽车公司于1968年提出根据以上要求美国数字设备公司在1969年首先研制出了全世界第一台可编程序逻辑控制器并简称为可编程控制器1971年日本从美国引进这项技术开始生产可编程控制器1973年西德法国等西欧国家也开始研制生产可编程控制器1974年我国开始研制可编程控制器并在1977年应用于工业生产从第一台PLC诞生至今大致经历了如下四次更新换代第一代PLC多数用1位机开发采用磁芯存储器存储仅具有逻辑控制定时计数等功能第二代PLC使用了8位微处理器及半导体存储器其产品逐步系列化功能也有所增强已能实现数字运算传送比较等功能第三代PLC采用了高性能微处理器及位片式中央处理单元工作速度大幅度提高同时促使其向多功能和联网方向发展并具有较强的自诊断能力第四代PLC不仅全面使用16位32位微处理器作为CPU内存容量也更大可以直接用于一些规模较大的复杂控制系统而且编程语言除了可使用传统的梯形图流程图等还可以使用高级语言外设也更加多样化许多软件厂商正在考虑如何利用企业已经成型的控制系统及新建的厂级网络开发控制系统软件帮助企业实现工厂自动化信息化为企业提供控制系统与管理网络的集成目前PLC的功能增强结构优化IO模块趋向分散化智能化编程工具和编程语言更具标准化和高级化PLC的联网通信能力增强向高速度多层次大信息量高可靠性及开放式的通信发展第二节 PLC的分类一按结构形式分类按照结构形式的不同可分为整体式PLC和模块式PLC两种1．整体式PLC 整体式可编程控制器又称为单元式或箱体式它将中央处理单元存储器单元输入输出单元输入输出扩展接口单元和电源单元等集中安装在一个机箱内这种整体式结构的可编程控制器结构紧凑体积小价格低一般小型PLC 如单体设备的开关量自动控制和机电一体化产品都采用这种结构小型PLC的主要型号有三菱F1F2FX2FX0N等系列OMRON C系列P型袖珍机西门子S7系列等2．模块式PLC 模块结构形式将PLC各部分分成若干个单独的模块如CPU模块IO模块电源模块和各种其他功能模块然后组装在机架或母板上在机架或母板的底板上有若干个模块插座和连接这些插座的内部系统总线一些产品的机架或母板上还安装了与输入输出扩展机连接的接口插座这种模块式结构的可编程控制器配置灵活装配方便便于扩展和维修一般大中型PLC都采用这种结构适用于复杂过程控制系统的应用场合常见的有三菱公司的A1NA3N系列立石公司C系列C500C2000H和通用电气公司的90TM-7090TM-30等二按功能点数分类按功能输入输出点数和存储器容量不同可分为小型中型和大型PLC三类1小型PLC 小型PLC又称为低档PLC这类PLC的规模较小它的输入输出点数一般从20点到128点用户存储容量小于2KB具有逻辑运算定时计数移位及自诊断监控等功能有些还有少量的模拟量IO算术运算数据传送远程IO和通信等功能可用于开关量控制定时计数控制顺序控制及少量模拟量控制等场合通常用来代替继电器-接触器控制在单机或小规模生产过程中使用常见的小型PLC产品有三菱公司的F1FX0系列欧姆龙SP20系列和西门子公司的S5-100US7-200等2中型PLC 中型PLC的IO点数通常在128点至512点之间用户程序存储器的容量为2～8KB除具有小型机的功能外还具有较强的模拟量IO数字运算过程参数调节数据传送与比较数值转换中断控制远程IO及通信联网功能中型PLC适用于既有开关量又有模拟量的复杂控制系统如大型注塑机控制配料和称重等中小型连续生产过程控制常见的机型有三菱公司的A1S系列立石公司的C200HC500西门子公司的S5-115U等3大型PLC 大型PLC又称为高档PLCIO点数在512点以上其中IO点数大于8192点的又称为超大型PLC用户存储器容量在8KB以上除具有中型机的功能外还具有较强的数据处理模拟调节特殊功能函数运算监视记录打印以及强大的通信联网中断控制智能控制和远程控制等功能由于大型PLC具有比中小型PLC更强大的功能因此一般用于大规模过程控制分布式控制系统和工厂自动化网络等场合常见的如三菱公司的A3MA3N立石公司的C2000HAB公司的PLC-5以及西门子公司的S5-135US5-155US7-400等第三节 PLC的工作原理小型PLC的工作过程有两个显著特点周期性顺序扫描集中批处理周期性顺序扫描是可编程控制器特有的工作方式PLC在运行过程中总是处在不断循环的顺序扫描过程中由于可编程控制器的IO点数较多采用集中批处理的方法可以简化操作过程便于控制提高系统可靠性因此可编程控制器的另一个主要特点就是对输入采样执行用户程序输出刷新实施集中批处理一公共处理扫描阶段公共处理包括PLC自检执行来自外设命令对看门狗定时器清零等二输入采样扫描阶段这是第一个集中批处理过程在这个阶段中PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号不论输入端子上是否接线CPU顺序读取全部输入端将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中在当前的扫描周期内用户程序依据的输入信号状态均从输入映像寄存器中去取而不管此时外部输入信号的状态是否变化如果此时外部输入信号的状态发生了变化也只能在下一个扫描周期的输入采样扫描阶段去读取三执行用户程序扫描阶段这是第二个集中批处理过程在执行用户程序阶段CPU对用户程序按顺序进行扫描每扫描到一条指令所需的输入信息状态均从输入映像寄存器中读取而不是直接使用现场的立即输入信号对其他信息则是从PLC的元件映像寄存器中读取在执行用户程序中每一次运算的中间结果都立即写入元件映像寄存器中这样该状态马上就可以被后面将要扫描到的指令所利用对输出继电器的扫描结果也不是马上去驱动外部负载而是将其结果写入元件映像寄存器中的输出映像寄存器中待输出刷新阶段集中批处理所以执行用户程序阶段也是集中批处理过程四输出刷新扫描阶段这是第三个集中批处理过程当CPU对全部用户程序扫描结束后将元件映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中再由输出锁存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载在输出刷新阶段结束后CPU进入下一个扫描周期第四节 PLC的组成一中央处理单元CPUPLC常用的CPU有通用微处理器单片机和位片式微处理器通用微处理器常用的是8位机和16位机如80808086M68008028680386等单片机常用的有803180518096等位片式微处理器常用的有AMD2901AMD2903等小型PLC大多采用8位微处理器或单片机中型PLC大多采用16位微处理器或单片机大型PLC大多采用高速位片式处理器PLC的档次越高所用的CPU的位数越多运算速度越快功能越强二存储器存储器主要用来存放系统程序用户程序和数据根据存储器在系统中的作用可将其分为系统程序存储器和用户存储器系统程序存储器用来存放制造商为用户提供的监控程序模块化应用功能子程序命令解释程序故障诊断程序及其他管理程序用户存储器是专门提供给用户存放程序和数据的所以用户存储器通常又分为用户程序存储器和用户数据存储器两个部分用户存储器有RAMEPROMEEPROM三种类型用户程序存储器用来存放用户编写的应用程序数据存储器用来存放控制过程中不断改变的信息如输入输出信号各种工作状态计数值定时值运算的中间结果等三输入输出模块及特殊功能模块1输入模块用来接收和采集输入信号输入信号有两类一类是由按钮开关行程开关数字拨码开关接近开关光电开关压力继电器等提供的开关量输入信号另一类是从电位器热电测速电机各种变送器送来的连续变化的模拟量输入信号输入模块还需要将这些不同的电平信号转换成CPU能够接收和处理的数字信号2输出模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号并把它转换成现场执行部件能接收的信号用来控制接触器电磁阀调节阀调速装置等控制的另一类负载是指示灯数字显示器和报警装置等3特殊功能模块随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展为了增强可编程控制器的功能扩大其应用范围生产厂家开发了许多供用户选用的特殊功能模块1 模拟量输入输出模块模拟量的输入在过程中应用很广泛如温度压力流量位移等工业检测都是对应电压电流大小的模拟量模拟量经传感器或变送器转换为标准信号输入模块用AD转换器将它们转换成数字量送给CPU进行处理因此模拟量输入模块又叫AD转换输入模块模拟量的输出模块是将CPU处理后的二进制数字信号转换为模拟电压或电流再去控制执行机构因此模拟量输出模块又叫DA 转换输出模块2 高速计数模块高速计数模块是工业控制中常用的智能模块之一它可以把过程控制变量如位置信号速度值流量值累计等送入可编程控制器这些参量的变化速度很快脉冲宽度小于可编程控制器扫描周期按正常扫描输入输出信号来处理会丢失部分参量因此使用脱离可编程控制器独立计数的高速计数器对这些参量进行计数高速计数模块可对几十kHz甚至上MHz的脉冲计数当计数器的当前值等于或大于预置值时输出被驱动3 PID过程控制模块比例积分微分控制模块是实现对连续变化的模拟量闭环控制的智能模块可将PID模块看作一个过程调节器在PID模块上有输入输出接口和进行闭环控制运算的CPU模块一般可以控制多个闭环4 通信模块可编程控制器的通信模块相当于局域网中的网络接口通过通信模块数据总线和可编程控制器的主机连接用硬件和软件一起来实现通信协议可编程控制器的通信模块一般配有几种接口可以通过通信模块上的选择开关进行接口选择实现与别的可编程控制器智能控制设备或计算机之间的通信四电源PLC配有开关式稳压电源模块用来将外部供电电源转换成使PLC内部的CPU 存储器和IO接口等电路工作所需的直流电源PLC的电源部件有很好的稳压措施因此对外部电源的稳定性要求不高小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体大中型PLC都有专用电源模块五外部设备接口外部设备接口是可编程控制器主机实现人－机对话机－机对话的通道通过它可编程控制器可以和编程器彩色图形显示器打印机IO扩展单元等相连也可以与其他可编程控制器或上位计算机连接外部设备接口一般是RS-232C或RS-422A 或RS-485串行通信接口该接口的功能是串行并行数据的转换通信格式的识别数据传输的出错校验信号电平的转换等六输入输出扩展单元输入输出扩展单元是可编程控制器输入输出单元的扩展部件当用户所需的输入输出点数或类型超出主机输入输出单元所允许的点数或类型时可以通过加接输入输出扩展单元来解决输入输出扩展单元与主机的输入输出扩展接口相连方式有两种类型简单型和智能型第三章可编程控制器系统设计第一节可编程控制器系统设计原则可编程控制器虽然是以微机技术为核心的一种控制装置但其工作方式与微机控制系统有很大的不同其主要区别是可编程控制器采用的是扫描工作方式和软继电器元件可编程控制器系统设计包括硬件设计与软件设计两个方面设计时可采用硬件与软件并行开发的方法这样可以加快整个系统的开发速度系统设计的主要内容及原则如下一硬件设计可编程控制系统硬件设计的内容主要包括PLC的选型输入输出设备选择控制柜的设计及各种图形的绘制等系统硬件设计应遵循的原则有如下几方面1充分发挥PLC的控制功能最大限度地满足控制系统的要求2力求控制系统经济实用操作方便3保证控制系统安全可靠4控制系统要具有可扩展性二软件设计可编程控制器系统软件设计的任务就是编写出能满足生产控制要求的PLC 用户应用程序即绘制出梯形图编制出指令语句表软件设计应遵循的原则有如下两方面1逻辑关系简明易读易改2少占内存空间减少扫描时间第二节可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计的一般方法和步骤的流程图如图31所示图31 PLC系统设计流程图第三节可编程控制器控制系统的硬件设计PLC的选择主要应从PLC的机型容量IO模块电源模块特殊功能模块通信联网能力等方面加以综合考虑一PLC机型的选择PLC机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下保证可靠维护使用方便力争具有最佳的性能价格比具体选择时应主要考虑以下几个方面1结构合理机型统一PLC主要有整体式模块式叠装式几种结构形式整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜且体积相对较小因此在控制规模不大工艺过程固定环境条件较好的场合应优先考虑采用整体式PLC但模块式PLC在功能扩展方面优于整体式模块式PLC的选择余地都比整体式PLC大维修更换模块判断故障方面较方便因此一般用于控制功能较复杂的控制系统2功能与任务相适应对于只有开关量控制的场合当对控制速度要求不高时可选用一般的低档小型机具有逻辑运算定时计数等基本功能能满足相应的控制要求对于控制比较复杂控制要求较高的大中型控制系统例如要求实现闭环控制PID调节通信联网等功能时可视控制规模及复杂程度选用扫描速度快控制功能强联网通信能力强的中高档PLC3响应速度要求如果设备的实时性要求高或者某些功能或信号有特殊的速度要求时则应考虑PLC的响应速度或响应时间可选用扫描速度高的PLC或选用具有快速响应模块如高速计数模块和中断响应处理功能的PLC等二PLC容量的选择PLC的容量包括两个方面一是IO点数二是用户存储器容量1IO点数的选择首先根据被控对象的IO设备对所需的IO点数进行统计开关量输入点数与开关量输出点数之比可按32估算通常IO点数是根据统计的点数数据再加上10％～15％的裕量来确定以防系统方案的修改或功能的扩展2存储器容量的估算用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的IO点数运算处理量程序结构控制要求等因素有关而且还与功能实现的方法程序编写水平有关通常采用经验估算方法来估算经验估算方法是根据每个功能器件类型和IO点数统计所需程序容量的估算公式是存储容量字节开关量IO点数×10模拟量IO通道数×100三输入输出模块的选择输入模块的主要任务是将输入信号转换为合适的电平信号根据输入信号的类型不同输入模块分为直流5122448V等和交流115220V等形式一般情况下信号传输距离在10m以内的可选择直流5V的输入模块信号传输距离在10～30m可选用直流12V或24V的输入模块48V以上的适用于信号传输距离更远的情况输出模块的任务是将PLC内部信号转换为外部的控制信号输出模块的输出方式有继电器输出晶体管输出晶闸管输出三种可根据实际需要选取对开关频繁功率因数低的电感性负载可选用晶闸管输出方式其缺点是价格高过载能力差继电器输出方式适用于电压范围宽导通压降小的负载且价格便宜带载能力强其缺点是寿命短响应速度慢晶体管输出方式比较适合开关频繁功率因数低导通压降小的负载四电源模块的选择电源模块的选择仅对于模块式结构的PLC而言对于整体式PLC不存在电源的选择电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压电源模块的输出额定电流必须大于CPU模块IO模块和其他特殊模块等消耗电流的总和同时还考虑今后IO模块的扩展等因素电源输入电压一般根据现场的实际需要而定五模拟量IO模块及特殊功能模块的选择PLC的模拟量IO模块的主要功能是数据转换模拟量输出模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出至变频器阀门等装置典型模拟量IO模块的量程为-10～10V0～10V1～5V电压型及0～20mA4～20mA电流型等第四节 PLC的选取及介绍德国西门子公司生产的可编程控制器在我国的应用也相当广泛在冶金化工印刷生产线等领域都有应用西门子S7系列PLC体积小速度快标准化功能更强可靠性更高S7系列PLC 产品可分为微型PLC如S7-200小规模性能要求的PLC如S7-300和中高性能要求的PLC如S7-400等一SIMATIC S7-200 PLCS7-200PLC是超小型化的PLC它具有极高的可靠性丰富的指令集易于掌握便捷的操作丰富的内置集成功能实时特性强劲的通信能力丰富的扩展模块适用于各种场合中的检测监测及自动化控制的需要S7-200PLC的强大功能使其无论单。
毕业设计（论文）-基于PLC控制的多段调速系统实现
摘要随着工业控制要求的发展，对电机速度的控制越来越高。
传统的模拟信号控制方式存在抗干扰能力差、对设备要求复杂、控制精度不高等问题，难以适应日益复杂的工业环境。
本文主要介绍了多段调速系统的结构，并完成了以PLC为控制器，以增量式光电编码器为速度采集的闭环PID控制系统，通过RS-485对变频器的控制实现了三相异步电机的多段调速。
关键字：PLC；RS-485；多段调速；光电编码器AbstractWith the requirements of the development of industrial control, the speed of motor control is more and more strict. The traditional analog signal control mode has poor capacity of resisting disturbance, the requirement of complex equipment, the control precision low and some other problems, it is difficult to adapt to the increasingly complex industrial environment. In this article, mainly introduces the structure of various speed system, and completed the closed loop PID control system through the PLC as controller and incremental photoelectric encoder for speed acquisition, achieve the multistage speed control three-phase asynchronous motor through Frequency converter based on RS-485.Key words: PLC; RS-485; multistage speed; encoder目录第一章概述 (4)1.1 课题研究的背景及意义 (4)1.2 课题研究现状 (5)1.3 本课题研究的主要内容 (6)第二章系统分析 (7)2.1 PLC基本知识 (7)2.1.1 PLC的基本功能 (8)2.1.2 PLC的特点 (9)2.1.3 PLC的展望 (11)2.2 变频器基本知识 (12)2.2.1 变频器的应用 (12)2.2.2 变频器的分类 (13)2.2.3 变频器控制的展望 (14)2．3 光电编码器 (15)2.3.1 增量式编码器 (15)2.3.2 绝对式编码器 (16)第三章系统设计 (19)3.1 总体方案 (19)3.2 硬件设计 (19)3.2.1 变频器的连接 (20)3.2.2 光电编码器的配置 (20)3.2.3 PLC输入输出口分配 (21)3.3 软件设计 (21)3.3.1 变频器的参数设置 (22)3.3.2 PLC的设计 (23)第四章结论 (28)结束语 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第一章概述1.1 课题研究的背景及意义随着计算机技术、电子技术的不断进步，PLC(可编程逻辑控制器)技术、变频(变频器)调速技术的发展极为迅速，已渗透到各个领域，以它们为主导的现代生产技术正以史无前例的速度迅猛发展。
基于PLC电机故障诊断系统
基于PLC电机故障诊断系统现代工业生产机械设备自动化比人力生产操作更有效率，在生产中逐渐代替了人力操作的作用。
所谓的机械化自动设备，其自动机能都受控于设备自动控制系统当中，PLC即可编程逻辑控制器就是这样一种应用于电机设备控制系统当中的控机基础，将集计算机技术处理、自动化操作以及通信技术完美融合的现代工业电机设备控制技术和逻辑控制技术。
相对于电机系统故障诊断需建立在PLC和上位机的计算机系统基础之上，PLC在电机系统故障诊断中的处理方式还是以发自按故障信号之后进行处理、将处理后的信息转化为数字信号存储，通过以上保障性操作之后将故障特征的判断完成，进而根据列出的相关问题，就专家系统程序给出完善的排除故障的建议。
1 电机系统基本构成原理PLC电机系统在操作过程中以上位计算机和PLC测控系统所组成，PLC连接变送器、互感器和电机组，根据变送器、互感器的交换比例计算机组运行量。
目前从理论上更受认可的识别管理是在将电机故障诊断出来的同时，再对对于整个系统进行排查，将可能存在的故障安全问题进行分层次化的管理，并利用层次结构做出故障诊断。
需要注意的是要将引起故障的检测点录入PLC 程序之中，是在检测电机故障诊断得出结果的过程中必要的操作。
在诊断系统允许的基础上，检测出的故障信息都需写入PLC控制程序中，继而通过这些检测记录的程序自动完成故障诊断操作。
日常诊断故障的方法一般分为两种，分别是数据推理法和诊断模型法，数据推理法常常需要在将输入之后的信号与之前数据库存档信息作出比较，以此判断电机系统设备的运转是否存在异常；诊断模型法是将电机设备输入输出的信号与信号之间做比较，通过信号之间的内在关联，对机械系统错误故障方面做出判断。
2 对PLC电机系统故障诊断的分析电机故障诊断系统是建立在PLC和上位计算机所组成的控制系统的基础之上，PLC在电机系统故障诊断中的主要功能是完成对输煤设备故障信号进行检测、实现对故障的预处理以及后续将信号转化存储并上传给上位计算机。
【开题报告】基于PLC的电机故障诊断系统设计
开题报告电气工程及自动化基于PLC的电机故障诊断系统设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义电机在工农业生产中应用广泛，为各种工农业设备提供原动力，是电气控制系统中的重要环节，给人们的生活带来了极大的便利。
电机故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，确定其整体或局部正常或异常，早起发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。
电机故障一旦发生，对工作人员的生命财产将会造成很大的损失和严重的后果，在一些特殊的行业甚至会对国家的经济、军事、政治等造成严重后果。
同时由于电机是应用于多行业的复杂系统，尽管在设计、研制阶段已经考虑了诸多因数、采取了有力措施，但由于设计、研制、加工工艺水平等因数等客观条件的影响，甚至还要工作在无人值守、恶劣环境下，难免会发生电机故障。
因此如何提高电机工作的可靠性和安全性已经成为诸多行业关注的热点问题。
电机故障诊断系统正是适应这一需求而发展起来的。
PLC，可编程逻辑控制器，作为一种数学运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，技术与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模仿式输入/输出控制各类型的机械或生产过称。
基于PLC的电机故障诊断系统应运而生。
PLC是现在应用最多最广泛的一种控制装置，利用PLC丰富的内部资源和强大的功能指令，编制故障检测报警程序，不仅可以替代继电器实现相应功能，还可以提高工作的可靠性和系统的灵活性。
PLC以被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化的进程，被人们称为现在工业控制三大支柱之一。
PLC作为一种控制器，具有成熟稳定可靠的性能，到目前为止其已经在工业控制中得到广泛的应用。
PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行。
一个完善的PLC系统除了能够正常运行外，满足工业控制的要求，还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理。
基于PLC的电机故障诊断系统的研究
收稿日期 ：２ １－１－ １ ００ １ ２ 作者简介：杨卓 （９ ５ １７ 一），女 ，辽宁 昌图人，讲师 ，本科 ，研究方向为 自动化控制 。
【Ｏ 第３ 卷 ５】 ３
第１ 期
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断路 器跳 闸 ，“ 电机开 ／ 机 指示灯 ” 。 关 灭
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３ 故障诊断程序设计
在 进 行故 障诊 断 设 计 时 ，首 先 必 须 对 整 个 系 统 可 能会 发生 的 故 障 进 行分 析 ，得 到 系统 的 故 障 层 次 结构 ，利 用这 种 层 次 结构 进 行故 障 诊 断 部分 的 设 计。 以 某厂 电机 输 送 控 制 系统 的故 障 结 构 为 例 。为 了描述 简单 ，这 里作 了一定 的简化 。 系统 故 障 结构 的层 次 性 为 故 障 诊 断提 供 了一 个合 理 的层 次 模型 。在 进 行 系统 的 Ｐ Ｃ梯形 图程 Ｌ 序设 计 时 ，应 充 分 考 虑 到 故障 结 构 的 层 次 ，合 理 安排 逻 辑 流 程 。在 引 入 故障 输 入 点 时 应 注 意 ：必 须 将 系统 所 有 可 能 引 起 故 障 的 检 测 点 引 入 Ｐ Ｃ， Ｌ
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基于Ｐ Ｃ 电机故障诊断系统的研究 Ｌ 的
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（ 郑州旅游职业学 院，郑州 ４ ０ ０ ） ５ ０ ９
以便 系统 能 及 时 进 行 故 障 处 理 ； 在 系统 允 许 的 应
释故 障诊 断结 果 ，并 为操作 员给 出相 应的排 除故障 的 建议 。鉴 于 此 ，本 文设 计 了一个 采 用 了 Ｐ Ｃ的 Ｌ 电机故 障诊断 系统 。其 系统框图 如图 １ 示 ： 所
基于PLC的电机故障诊断系统设计
基于PLC的电机故障诊断系统设计摘要随着工业自动化程度的不断提高，PLC控制系统已经广泛应用于各个行业中，电机是其中最为常见的使用对象之一。
因此，针对电机的故障诊断成为越来越重要的研究领域。
本文基于PLC的电机故障诊断系统，设计开发了一个完整的故障诊断系统。
首先介绍了故障诊断的概念和方法，然后详细讨论了系统的硬件和软件设计，最后通过实验验证了系统的可行性和有效性。
关键词：PLC；电机故障诊断；故障分类；故障诊断系统AbstractWith the increasing degree of industrial automation, PLC control system has been widely used in various industries,and motor is one of the most common objects of use. Therefore, motor fault diagnosis becomes an increasingly important research field. Based on the PLC motor fault diagnosis system, this paper designs and develops a complete fault diagnosis system. Firstly, the concept and method of fault diagnosisare introduced. Then, the hardware and software design of the system are discussed in detail. Finally, the feasibility and effectiveness of the system are verified through experiments.Keywords: PLC; motor fault diagnosis; fault classification; fault diagnosis system引言随着工业自动化程度的不断提高，电机成为各个行业中最为常见的使用对象之一。
基于PLC的步进电机控制系统故障诊断设计毕业设计
基于PLC的步进电机控制系统故障诊断设计毕业设计介绍本毕业设计旨在设计基于PLC的步进电机控制系统故障诊断方法。
步进电机是一种常用的精密定位装置，广泛应用于工业自动化领域。
然而，由于长时间使用和其他因素，步进电机控制系统可能会出现故障，影响到正常的工作效果和生产效率。
因此，研究如何快速准确地诊断步进电机控制系统的故障，具有重要的理论和实际意义。
设计目标本设计的目标是设计一种基于PLC的步进电机控制系统故障诊断方法，实现以下功能：- 实时监测步进电机的运行状态和参数；- 自动诊断步进电机控制系统的故障类型和位置；- 提供故障处理建议，辅助工程师进行及时修复。
设计步骤1. 确定监测点：通过分析步进电机的工作原理和控制系统的结构，确定需要监测的重要参数和信号。
2. 选择PLC：根据步骤1的结果，选择合适的PLC控制器，并搭建步进电机控制系统的硬件平台。
3. 编写PLC程序：使用PLC编程语言，编写程序实现步进电机的控制和监测功能。
4. 故障诊断算法设计：基于步骤1的监测数据和步进电机控制系统的工作原理，设计故障诊断算法，并将其嵌入到PLC程序中。
5. 测试和优化：使用真实的步进电机和模拟故障场景，对设计的控制系统进行测试，并根据测试结果进行优化和改进。
预期成果通过设计和实现基于PLC的步进电机控制系统故障诊断方法，预期实现以下成果：- 实现对步进电机运行状态和参数的实时监测；- 能够准确诊断步进电机控制系统的故障类型和位置；- 提供故障处理建议，便于及时修复故障。
参考文献以下是本毕业设计可能涉及到的一些参考文献，供进一步研究和深入了解使用：1. Smith, J. K., & Johnson, M. A. (2018). PLC programming using RSLogix 5000: Understanding ladder logic and the studio 5000 environment. CRC Press.2. Gurevich, K. I., & Andronov, V. A. (2017). Control systems PLC-prn based on mathematical modeling. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 189, No. 1, p. ). IOP Publishing.以上是对基于PLC的步进电机控制系统故障诊断设计毕业设计的简要介绍。
电动机故障诊断系统设计毕业设计
电动机故障诊断系统设计毕业设计目录第一章绪言 (1)第一节电动机的发展 (1)第二节电动机的结构及分类 (2)第三节电动机的原理 (5)第二章电动机的用途及常见故障 (7)第一节电动机的运行方式及参数 (7)第二节电动机的用途 (8)第三节电动机的常见故障及维修 (8)第三章电动机的故障诊断 (16)第一节电动机的故障诊断方法 (16)第二节PLC原理介绍及设备总体结构介绍 (16)第三节电动机的故障分析 (20)第四节电动机故障检测系统设计 (20)第五节硬件设计 (22)第六节软件设计 (25)第四章电动机的电气保护及维护 (29)第一节电动机的电气装置保护 (29)第二节电动机的日常维护 (32)结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (39)第一章绪言第一节电动机的发展电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。
它是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。
从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。
电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。
在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。
拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。
由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。
毕业论文-基于PLC的电机故障诊断系统设计
编号:毕业论文(设计)题目基于PLC的电机故障诊断系统设计指导教师学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化教学单位德州学院机电工程系时间 2014年4月15日目录第一章绪论 (1)1.1 PLC应用于故障诊断系统的发展现状 (1)1.2故障诊断法 (1)第二章PLC原理介绍及设备总体结构介绍.................. ...... . (1)2.1 PLC发展历程.............................................. (2)2.2 PLC 控制系统的发展前景..................................................................... ..........2.3可编程序控制器PLC的分类 (3)2.4 PLC的系统模块 (3)2.5 PLC的选型方法 (4)第三章电机故障诊断系统设计以及PLC的选取 (7)3.1 PLC的选取及介绍. ........... ................ (8)3.2系统框图. ........................................................ (9)第四章电机故障诊断系统设计...................................... .. (11)4.1电机故障等级分类......................................... .. (12)4.2 故障诊断程序设计............................................... .............................. ..............系统电源设计........................................................... (16)5.1 供电电源............................................... .. (17)第六章结论...................................................... (18)致谢.......................................................... . (19)参考文献......................................................... (20)基于PLC的电机故障系统设计摘要：设计了一种基于PLC电机故障诊断系统设计，详细介绍了所选用的西门子S7-200 PLC以及同类型的S7-300 S7-400PLC，根据设计要求对PLC的输入输出I/O进行了分配，并且编写系统运行的梯形图。
新PLC梯形图编程系统研究与电机故障诊断设计
电机故障分析及保护
故障分析： 1）电机轴承故障 2）转子故障 3）线圈故障 电机保护： 1）短路保护 2）过热保护 3）过流保护 4）过负荷保护 5）零压、欠压保护 6）失磁保护 本文将相间短路作为故障分析点，设计当出现相间短路时，报警灯闪 烁，报警铃响。按下报警响应按钮后，报警灯常亮，警铃停止报警
研究方法
一、通过对PLC系统原理的学习理解，结合IEC61131-3国际标准， 详细分析梯形图语言，以梯形图编程系统理论知识为基础，提 出基于三菱PLC的电机故障诊断系统的设计。 二、详细介绍PLC工作原理以及总体结构，分析三相异步电机的 基本结构，详细介绍定子，转子，进一步阐述三相异步电机的 工作原理并进行三相异步电机的故障研究。 三、对电机故障诊断进行设计，实现在GX Developer的梯形图编 写并通过GX Simulator完成仿真调试。 1)凭借过电流保护理论基础，设置模拟输入电流与电机电流限额 比较 2)在一定时间内电流持续高于额定值便会直接或间接导致电机故 障，电机诊断系统通过对此检测触发报警。 3)工作人员听到系统报警后启动报警复位按钮并对电机进行检测 维修。
（2）编译模块 将梯形图程序通过中间代码转换为目标代码。并对梯形图进行逻辑查错， 反馈错误信息。 1)通过扫描梯形图程序网络，采用块递归划分法生成 IL 指令表。 2)通过IL指令表生成目标代码。 3)为确保梯形图的正确，对梯形图进行错误检测。
（3）仿真模块 1)仿真地址显示器主要用于用户在开发过程中对使用的寄存器地址进行 备注，分别设置离线仿真寄存器初始值，离线及在线仿真过程中模拟或 实时显示寄存器的值。 2)根据离线仿真，用户可以通过显示器和项目数据了解模拟设备的运行 过程。通过设计系统虚拟运行内核，执行编译生成的目标代码完成。 3)在线仿真主要负责在设备运行过程中将设备各个 IO 口和内部寄存器的 值通过串口上传回本系统，写入仿真地址显示器和项目数据表中，以供 用户监控设备运行情况。 4)串口通信模块，将目标代码下载到控制器，在设备运行期间将内部寄 存器值和各个输入输出端口的值反馈回系统。
浅谈基于PLC电机故障诊断系统设计
浅谈基于PLC电机故障诊断系统设计摘要:现今社会大部分已实现机械自动化代替人力操作,基于PLC 的控制系统是实现自动化操作的基础,自动化操作系统能否安全可靠的运行取决于PLC控制系统的完善程度,PLC控制系统要能实现自动化控制的同时,还要有一套完整的故障排查、处理系统,用以保证整个自动化操作的可靠性。
关键词:PLC 电机故障自诊断系统自动化控制1 电机故障诊断系统的设计构想基于整个系统的综合考虑,可拟列两种不同的故障诊断系统:树形法、数据库系统法。
树形法是根据系统出现故障的逻辑关系,由上至下不断扩展或者说由主枝不断向分枝扩展,其逻辑关系一般是分为是、非、与非、或非四种。
2 电机故障诊断系统各部件的划分2.1 工作电机的电流监测每个工作电机的电流都来自一个总线路的分电器,分电器将总线路分成若干支路后,供给到每台工作电机,所及通过监测每台工作电机的供电支路的电力信号来实现对每台工作电机电流的监测。
具体的实现过程:每条支路的电流信号通过隔离放大器的放大转换成为电压信号,电压信号通过模拟数字转换装置转换成为数据信号传输给计算机,由计算机预先设定的程序进行分析处理。
2.2 故障工作电机的自切除故障工作电机的切除要保证其他工作电机不受影响,通过综合考虑分析,加装三联式的转换开关可完成此项任务,当转换到切除位置时,控制系统就会自动切除故障电机。
为了使切除故障电机时其他工作电机不受影响,应该在每台电机上都并联一个继电器,在电机发生故障时,继电器闭合,将故障电机短路,如此实现切除时不会对其他电机造成影响。
2.3 软件在故障诊断系统中的操作(1)工作电流的监测。
假设对10台电机的工作电流进行监测,通过记录每台电机一天内的电流变化(每天工作10小时,每1小时进行一次工作电流的记录),对每台电机的十次工作电流进行筛选,将十次中最高电流以及最低电流去掉,剩下的8组电流按公式(X1+X2+…..+Xn-1+Xn)/n进行计算拔,所得的拔值与标定值进行比对,差距值超过控制值则为问题电流。
基于PLC电机故障诊断系统设计
基于PLC电机故障诊断系统设计随着经济的高速发展，现今社会自动化代替人工操作已经不是梦想，PLC 可编程逻辑控制器（PLC）是实现自动化操作的基础。
一个完善的PLC控制系统不仅仅只是使整个自动化操作系统满足工业自动化控制的要求还可以在自动化生产系统出现故障时及时的对故障进行诊断和处理，保证了生产设备的正常运转。
PLC故障的诊断和处理是体现自动化控制系统代替人工操作实现自我诊断和处理的先进化程度，同时也是衡量自动化控制的智能化指标。
PLC对于整个系统故障的自我诊断对于工业控制具有较的实用价值。
标签：PLC电机故障诊断系统设计在当下的工业生产过程中，PLC控制系统在工业智能化的领域被大量的使用，是实现工业自动化控制的中间力量。
PLC的完善程度决定着整个自动化操作系统的安全性和可靠性，PLC故障诊断系统它在工业自动化控制中占有举足轻重的地位。
一、电机系统的组成和工作原理PLC电机系统主要由上位计算机和一套PLC监控系统组成[1]。
上位计算机为用户提供数据、图形和事件的显示。
PLC通过外部变送器、互感器和发动机连接完成自动化系统设备的故障信号检测并将这些数据转化为通讯数据传输给上位计算机。
上位计算机通过对故障原因进行分析和判断，分析和判断后的结果通过数据传送给人机界面。
人机界面给出故障点解释故障的诊断结果，并在人机界面给出相应排除故障的建议。
电机故障诊断系统的框架图如下：当操作人员按下生产系统的开机按钮后，PLC电机故障诊断系统先对断路器的闭合或断开的形态进行判断，如果电机故障诊断系统监测到断路器初始状态为闭合那么电机将无法启动，并且伴随报警，反之则启动成功。
电机启动成功的标志是在控制柜上电机的“开/关”指示灯亮起，反之则电机出现故障。
在生产设备运行过程中，PLC不停的对电机有可能发生的故障进行循环的检测。
如果电机发生相间短路、断相和过负荷以及过电流等故障，PLC迅速的对电机故障做出判断和相应的故障分析并且为操作人员给出排除故障的建议。
基于PLC电机故障诊断系统
速转动过程 中的强度是如何控制的， 及时的对各项材料的基本疲 劳 寿命进行预测 ， 从而给予很好的材料使用寿命评价 ， 使得 电机 的各
然后进行更换。 在实 际电机设备运行的过程 中， 经常会出现模 拟量 的故 障。 对 项材料及时的发现疲劳损伤 ， ２ ． ３ Ｐ Ｌ Ｃ电机设 备 故 障远 程诊 断模块 分析 于此类故 障应该 ， 首先利用 电机故 障诊断系统中的模拟量模 块 ， 收
故 障 的建 议 。
自身故障分析 ； （ ４ ） 传感器发送与接收信号的稳 定性 ； （ ５ ） 故 障信息 的
１ Ｐ Ｌ Ｃ 控 制 电 机设 备 的基 本原 理 ．
有的学者认为在进行 电机故障诊 断的同时 ， 必须对系统可能 发 生 的故障进行层 次化管理 ， 然后 利用这 种层 次结 构进 行故 障的诊 断。 在 引入 电机故障的过程 中应该要注意将引起故障的检测点写入 Ｐ Ｌ Ｃ 程序之 中。 所以应该在诊断系统允许的前提下 ， 更多的将故 障信
过对输入信号然后与数据库的信息进行对 比， 判断电机设备运转是
否在正常的状态 。 其次， 诊 断模型法通过对 电机设 备输 入和输出信
面， 可 以实现每台 电机设备运行的实际数据和故障诊断情况 ， 包括
一
些压力信号 、 电流信号 以及 电机转速信号 ， 从而能够很好的建立
号进行对 比， 发现 内在 关系 式， 从而实现错误 故障的判 断。
数 控 技 术Ｃ电机故障诊断系统
毛行 星 唐少臣 韩屹威
（ 天 津市 第五机 床 厂 ， 天津 ３ Ｏ ０ （ ） （ ） （ ） ）
摘要： 随 着 电机 设 备 的 自动 化 程 度 越 来越 高， 出现 故 障的 种 类也 呈 现 出多 元 化 的 趋 势 ， Ｐ Ｌ Ｃ可 以很 好 的 对 电机 故 障进 行 诊 断 和 分析
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毕业论文---基于PLC的电机故障诊断系统设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：编号:毕业论文(设计)题目基于PLC的电机故障诊断系统设计指导教师贺廉云学生姓名周峰学号 201021703041 专业机械设计制造及其自动化教学单位德州学院机电工程系时间 2012年4月15日德州学院毕业论文（设计）开题报告书2012年 4月 15日院（系）机电工程系专业机械式及制造姓名周峰学号201021703041论文（设计）题目基于PLC的电机故障系统设计一、选题目的和意义目的：绞车是配套钻机来使用的，适用于各种井下作业。
但是，在使用过程中，电子刹车经常出现故障，自动暴死，电机出现空转容易烧坏。
为了避免电机烧坏和人员伤亡，在绞车上安装了PLC检测系统。
因此，本文简单介绍了国内电机故障诊断系统设计，以及存在问题，同时介绍了可编程控制器的工作原理，选型依据。
设计了一种基于PLC电机故障诊断系统设计，详细介绍了所选用的西门子S7-200 PLC以及同类型的S7-300 S7-400PLC，根据设计要求对PLC的输入输出I/O进行了分配，并且编写系统运行的梯形图。
准备开机时，按下开机按钮后，首先检测断路器状态，如果断路器初始状态为闭合，电机无法启动，并且声光报警。
如果断路器初始状态为断开，断路器合闸，电机开始启动。
在启动过程中，若发生一级故障，PLC进行相应的保护动作。
启动完成后，“电机开/关指示灯”亮，电机正常运行。
运行过程中，PLC依次循环检测电机是否发生相间短路、断相、低电压、单相接地、过负荷、过电流等故障，若有发生，PLC进行相应保护动作。
关机时，PLC接到关机命令后，断路器跳闸，“电机开/关机指示灯”灭。
故障声光报警后，按“报警复位按钮”复位。
本设计选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。
二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势1、国内外PLC发展现状和发展趋势：PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。
世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。
产量产值大幅度上升而价格则不断下降。
目前，世界上有200多个厂家生产PLC，较有名的：美国：AB通用电气、莫迪康公司；日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工等；德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；韩国：三星、LG公司等。
我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段：1、顺序控制器（1973～1979）2、以微处理器为主的工业控制器（1979～1985）3、以微处理器为主的可编程序控制器（1985以后）。
在对外开放政策的推动下，国外PLC产品大量进入我国市场，一部分随成套设备进口。
随着不断的学习与不断开拓的精神，现在，我国自主生产的PLC在国内的各行各业也有了极大的应用，技术含量也越来越高。
PLC的发展趋势：（1）产品规模向大、小两个方向发展大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。
小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。
（2）PLC在闭环过程控制中应用日益广泛（3）不断加强通讯功能（4）新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。
（5）编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统。
（6）发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。
（7）追求软硬件的标准化。
2、PLC应用于故障诊断系统的发展现状PLC作为一种成熟稳定可靠的控制器，目前已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用。
PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行。
一个完善的PLC系统除了能够正常运行，满足工业控制的要求，还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理。
故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志，对于工业控制具有较高的意义和实用价值。
3、故障诊断方法故障诊断一般有两种途径:故障树方法和专家系统方法。
故障树方法利用系统的故障逻辑结构进行逻辑推理，由错误的输出找到可能的输入错误。
这种方法比较适用于系统结构相对简单，各部分耦合少的情况。
专家系统方法通过建立系统故障的知识库与推理机，计算机借助现场的数据利用知识库和推理机进行深入的逻辑推理，找出故障原因。
这种方法适用于系统结构复杂，各部分耦合强的大型工业系统。
PLC是现在应用较多的一种控制装置，利用PLC丰富的内部资源及强大的功能指令，编制故障检测报警程序，不仅可以替代继电器实现相应功能，还可以提高工作可靠性及其系统的灵活性。
三、课题设计方案 [主要说明：研究（设计）的基本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。
]可编程控制器（Programmable Logical Controller）是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，由于它具有功能强，可靠性高，配置灵活，使用方便以及体积小，重量轻等它的优点，使其在自动化控制的各个领域得到了广泛的应用。
近年来由于微电子技术的发展和进步，使具有完全功能的超大规模集成电路的价格日趋便宜，同样也促进可编程控制器成本大大降低，对于采用可编程控制器来代替传统继电器—接触器电气控制的系统来改造传统机床，无论从经济上，还是可靠性，维修性，工作寿命上来说，都是十分经济和划算的，也是可行的优选方案。
鉴于以上原因，本文设计了一个基于PLC电机故障诊断系统。
本文采用的机型是德国西门子S7-200系列PLC。
型号输入点输出点可带扩展模块数S7-200CPU221 6 4 —S7-200CPU222 8 62个扩展模块78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点S7-200CPU224 14 107个扩展模块168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点S7-200CPU226 24 162个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点S7-200CPU226XM 24 162个扩展模块248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点四、计划进度安排 [主要说明：起止时间及分阶段的进度要求。
]2011.12．1---2011.12.31 完成开题报告并提交2012.1.1----2012.3.30 上查询相关资料、进行课题研究，在已完成研究的基础，撰写毕业论文初稿。
2012.4.1----2012.4.15 提交初稿和期中检查表2012.4.16----2012.4.30 根据指导教师的修改意见进行论文修改，并最终定稿。
2012.5.4----2012.5.10 将打印的论文交指导教师，由指导教师写评语，并由评阅教师进行评阅，根据评阅教师意见，进一步修改论文，准备答辩。
2012.5.15----2012.5.28 毕业论文答辩五、主要参考文献（只列出最重要的5—6种）[1] 张进秋.可编程控制器原理及应用实例.机械工业出版社[M].2005[2] 李名雨.电机与电器.北京理工大学出版社[M].1998[3] 高和.可编程控制器应用技术与设计实例.人民邮电出版社[M].2004[4] 韩常.PLC编程及应用.机械工业出版社[M].2005.30～40[5] PLC机电控制系统应用设计技术。
电子工业出版社[M].2006[6] 郝鸿安.常用模拟集成电路应用手册[M].人民邮电出版社.1991指导教师意见及建议：签名：年月日教学单位领导小组审批意见：组长签名：年月日德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程系专业：机械设计制造及自动化 2012-4-15毕业论文题目：基于PLC的电机故障系统设计学生姓名周峰学号 201021703041指导教师贺廉云职称教授计划完成时间： 2012年4月15日毕业论文（设计）的进度计划：2011年112012年1月查阅相关资料，进行课题研究2012年1月2012年2 对于PLC的电机故障进行设计，搞清楚故障原因2012年3月-2012年4月在以研究的基础上，撰写论文初稿完成情况：到现在为止，我通过上网查阅资料，了解到PLC的常见故障排除方法，对电机故障的排除有了更深的了解。
指导教师评议（指出优点和不足，如有其它建议，可另附页）签名：年月日备注：目录第一章绪论 (1)1.1 PLC应用于故障诊断系统的发展现状 (1)1.2故障诊断法 (1)第二章PLC原理介绍及设备总体结构介绍.................. ...... . (1)2.1 PLC发展历程 ....................................... (2)2.2 PLC 控制系统的发展前景 .............................................................. ..........2.3可编程序控制器PLC的分类.......................................32.4 PLC的系统模块 (3)2.5 PLC的选型方法 (4)第三章电机故障诊断系统设计以及PLC的选取 (7)3.1 PLC的选取及介绍. ........... ................ (8)3.2系统框图. ........................................................ (9)第四章电机故障诊断系统设计...................................... .. (11)4.1电机故障等级分类 .................................. .. (12)4.2 故障诊断程序设计............................................... ....................... ..............系统电源设计........................................................... (16)5.1 供电电源............................................... .. (17)第六章结论...................................................... (18)致谢.......................................................... . (19)参考文献......................................................... (20)基于PLC的电机故障系统设计周峰（德州学院机电系，山东德州 2530230）摘要：设计了一种基于PLC电机故障诊断系统设计，详细介绍了所选用的西门子S7-200 PLC 以及同类型的S7-300 S7-400PLC，根据设计要求对PLC的输入输出I/O进行了分配，并且编写系统运行的梯形图。