国内电机故障诊断系统设计

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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LPC2290的电机故障诊断系统设计

ｃｐｌｃｅ．Ｉｔｉｓｐｐｌｅｄｈａｎｘｙａｓｕｌｔａｔｅａｃｔｎｄａｆｅａｓｉｅｂｌｆａｔｉｎｏｓｍｈｏｆｏｓｅｎｈｅｎｇｕｌｄａｇｉｓｅｔｄｒｔｒｇｔｎｉａｎｄｅｅｎｇｄｅｐｉｎ
ｔｅｃｒｅｔｉｎｌａｌｓａａｙｅｂａｅｅａｋｔ，ｉｓｏｊｄｅｔｅｆｕｔｏｌｃｒｍｔｒｙｆｅｕｎｈｕｒｎｓｇａｆｕｔｉｎｌｓｄｙｗｖｌｔｐｃｅｔｉｔｕｇｈａｌｆｅｅｔｏｏｏｂｒｑｅ－
图一
系统硬件结构图
１１微控制器模块．
本系统选用的ＬＣ２０是由飞利浦公司推出的一款Ｐ２９
一
１／２ＡＭＴＭ－Ｔ６３位Ｒ７ＤＩＳＭ的低功耗芯片，具有１ｋ片内静态６ＢＲＭＡ和扩展存储器接口ＥＣ以及８１位ＡＤＭ，路Ｏ／转换器，转换时间低至２４ｓ此外，．４。它还具有２３位定时器（４个２带
摘
要：针对目前电机故障诊断方法设计了一种基于ＬＣ２０的电机故障诊断系统，出了系统的软、Ｐ２９给硬件具体结构。利
用小波包算法对电流信号进行故障分析，通过频段位置来判定电机的故障，为加强和深入对电机故障诊断的研究提供了一种
准确、可行的故障诊断方法。
采集，且与电机保护和调速系统集成，但基于嵌入式的电机故障诊断研究相对较不成熟。本文以电机电流信号为监测对

电动机轴承故障检测与诊断系统设计

电动机轴承故障检测与诊断系统设计摘要：电动机是现代工业中广泛应用的重要设备之一，而轴承问题是电动机故障的常见原因之一。

为了提高电动机运行的可靠性和效率，本文设计了一个电动机轴承故障检测与诊断系统。

该系统利用振动信号和温度信号作为输入，通过信号处理和模式识别方法，实现了对电动机轴承故障的精确检测和诊断。

实验结果表明，该系统具有高效性和准确性，能够有效地识别电动机轴承故障类型，并提供有效的故障诊断建议。

1. 引言电动机在现代工业中广泛应用于各种机械设备中，其正常运行对生产效率和设备可靠性至关重要。

然而，由于长时间运转和工作环境的影响，电动机轴承故障成为引起电动机故障的主要原因之一。

因此，及早地检测和诊断电动机轴承故障，对于确保电动机的正常运行和延长设备寿命具有重要意义。

2. 电动机轴承故障特征电动机轴承故障通常表现为振动信号和温度的异常变化。

振动信号是检测电动机轴承故障的重要指标之一，它反映了轴承的工作状态以及可能出现的故障类型。

常见的振动信号特征包括振动幅值、功率谱密度、相位等。

此外，轴承故障还会引起温度升高，因此温度信号也是检测和诊断轴承故障的重要参数之一。

3. 电动机轴承故障检测与诊断系统设计本文设计的电动机轴承故障检测与诊断系统主要基于振动信号和温度信号的分析。

系统流程包括信号采集、信号处理和模式识别。

3.1 信号采集系统采用加速度传感器和温度传感器对电动机进行振动和温度信号的采集。

加速度传感器安装在电动机的主轴上，用于采集振动信号。

温度传感器则安装在电动机轴承附近，用于采集温度信号。

采集到的信号通过信号调理电路进行放大和滤波处理。

3.2 信号处理信号处理阶段主要包括特征提取和数据预处理两个步骤。

3.2.1 特征提取对采集到的振动信号和温度信号进行特征提取是识别电动机轴承故障的关键步骤。

常用的特征提取方法包括时域特征和频域特征。

时域特征通常包括均值、标准差、峰值等指标，频域特征包括功率谱密度、频谱峰值等。

基于PLC的电机故障诊断系统设计【开题报告】

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。

主通风机在线监测与故障诊断系统方案(修改)

主通风机在线监测及故障诊断系统方案一、系统概述主通风机在线监测及故障诊断系统主要由YHZ18矿用本安型振动监测分析仪和KGS18矿用本安型振动加速度传感器构成，可以智能地诊断出设备可能存在的不对中、不平衡、配合松动、装配不当以及轴承疲劳损伤等潜在故障。

可以正确有效地揭示潜在故障的发生、发展和转移，智能地诊断出设备故障原因及故障严重程度，为应急控制和维修管理提供准确、可靠的依据，从而节约维修费用，避免重大事故发生。

振动状态监测部分参照GB/T 19873.1-2005/ISO 13373-1:2002 《机器状态监测及诊断振动状态监测》有关电气装置的实施参照GB50255-96 《电气装置安装工程施工及验收规范》有关自动化仪表实施参照GB50093-2002 《自动化仪表工程施工及验收规范》及DLJ 279-90《电力建设施工及验收技术规范》（热工仪表及控制装置篇）；风机性能测试满足GB/T1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》和MT421(煤炭行业标准)“煤矿用主通风机现场性能参数测定方法”。

其余部分参照企业标准。

二、系统功能及特点1、系统功能系统主要由在线监测、轴承实时诊断及状态预报、离线数据分析三部分组成。

（1）在线监测功能①在线监测通风机所在地点的环境大气参数，包括大气压力、大气温度、和大气湿度。

②在线监测通风机的流量、风压、轴功率、效率、振动等工况状态参数。

③在线监测电气设备的电气参数，包括电流、电压、功率因数，开关状态及系统保护信息。

④当运行中的通风机设备性能出现异常时，系统按照不同的故障类型，依据用户设定的模式进行提示、报警。

系统能够对于温度、振动等关键参数给出预警。

系统对各种故障点具有记忆功能，以对故障的分析提供帮助。

⑤系统具有运行状态实时数据显示、历史纪录查询、特性曲线或工况参数列表显示、报表打印及网络通讯传输等功能。

⑥系统及矿集中控制系统留有通讯接口，可接入矿局域网，在中央控制室内可实施对通风机设备的远程监测。

S结构的电机状态监测与故障诊断系统设计的开题报告

基于B/S结构的电机状态监测与故障诊断系统设计的开题报告一、选题背景随着工业化水平的不断提高，电机型号越来越多，应用越来越广泛，同时也面临着越来越多的问题，如运行异常、能耗浪费、故障频繁等。

为了提高电机的运行效率和可靠性，及时发现电机的运行异常和故障，并进行有效的诊断和维护变得更加重要。

传统的电机状态监测和故障诊断主要是依靠人工巡检和现场维护，这种方式费时费力，成本高，而且只能监测有限的电机，而且效果不尽如人意。

因此，开发一种基于现代技术的电机状态监测与故障诊断系统具有重要的现实意义。

二、研究内容本课题将设计一种基于B/S（浏览器/服务器）结构的电机状态监测与故障诊断系统，具体研究内容包括：1. 电机状态检测：通过采集电机的运行数据，对电机的状态进行实时监测和分析，发现电机的异常和故障。

2. 故障诊断：根据电机的运行数据，采用先进的故障诊断算法，对电机的故障类型、位置等进行诊断和预测。

3. 系统开发：采用B/S结构，设计可视化的系统界面，实现用户管理、数据采集、数据存储、数据分析等功能。

三、研究意义1. 提高电机的运行效率和可靠性：通过电机的状态监测和故障诊断，及时发现电机的异常和故障，进行有效的保养和维护，提高电机的运行效率和可靠性。

2. 降低电机维护成本：采用在线监测和故障诊断的方式，可以有效减少现场巡检和维护，降低电机维护成本。

3. 推广应用：本系统可适用于各种类型的电机，具有广泛的应用前景，并可以为电气行业的数字化转型和升级提供参考。

四、研究方法1. 数据采集：通过传感器采集电机的相关参数数据，如电流、电压、功率、温度等，形成大量的数据集。

2. 数据处理：对采集到的数据进行预处理、分析和挖掘，提取电机的状态信息和故障特征，为故障诊断提供依据。

3. 系统设计：采用B/S结构，设计可视化的系统界面，实现用户管理、数据采集、数据存储、数据分析等功能。

4. 算法应用：采用机器学习、数据挖掘等算法对电机的状态和故障进行诊断和预测。

基于PLC的电机故障诊断系统设计_毕业设计

本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：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本文介绍了国内基于PLC的电机故障诊断系统设计，详细分析了三相鼠笼式异步电机常见的故障及故障表现出的症状。

对PLC的选型做出了论述，介绍了S7-200 CPU226的特点。

对模块的扩展做出了详细论述。

对传感器进行相应的选型，对输入输出点做出了相应的分配。

做出了一套基于PLC的电机多故障诊断系统。

本文对基于PLC的电机故障诊断系统硬软件的设计做出了详细论述，做出了故障诊断系统的工艺图及人机界面，做出了程序流程图及梯形图。

关键字：PLC；电机；故障诊断Motor fault diagnosis system based on PLC is designedAbstractThis paper introduces the domestic motor fault diagnosis system based on PLC is designed, detailed analysis of the three-phase squirrel-cage asynchronous motor showed symptoms of the common faults and fault. Type selection of PLC made in this paper, the author introduces the characteristics of S7-200 CPU226. Made on the propagation of the module is discussed in detail. To the corresponding selection, sensor made corresponding allocation of input and output point. Make a set of motor fault diagnosis system based on PLC.In this paper, the motor fault diagnosis system based on PLC, the hard software design has made a detail, the fault diagnosis system of the process diagram and the man-machine interface, making the program flow chart and ladder diagram.The keyword：PLC ; motor fault ; diagnosis目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)绪论 (1)第一章三相鼠笼式异步电机 (3)1.1 鼠笼式异步电机的发展 (3)1.2 鼠笼式异步电机结构及工作原理 (3)1.2.1 鼠笼式异步电机的类型和基本结构 (3)1.2.2 鼠笼式异步电机工作原理 (5)第二章可编程控制器 (7)2.1 PLC简介 (7)2.2 PLC的组成及内部原理 (8)2.3 PLC的发展及现状 (11)2.4 PLC的应用 (11)第三章三相鼠笼式异步电机的故障及分析 (13)3.1 三相鼠笼式异步电机常见故障 (13)3.2 三相鼠笼式异步电机的故障分析 (15)3.3 数据采集 (17)3.3.1保护装置的数据采集 (18)3.3.2传感器的选型 (18)第四章可编程控制器系统设计 (20)4.1可编程控制器系统设计原则 (20)4.1.1可编程控制器的硬件设计原则 (20)4.1.2可编程控制器的软件设计原则 (20)4.2可编程控制器系统设计步骤 (20)4.3 PLC机型选择及扩展 (21)第五章可编程控制器的硬件设计 (24)5.1 系统硬件设计的方案 (24)5.2 I/O地址的分配 (24)5.3 输入/输出电路 (24)5.4显示器 (27)5.5控制面板的设计 (29)5.6系统供电 (30)第六章可编程控制器的软件设计 (31)6.1软件设计的基本要求 (31)6.2软件设计的内容 (31)6.3程序设计的一般步骤 (31)6.3.1主程序 (32)6.3.2程序流程图 (33)6.4程序梯形图 (37)结论 (43)参考文献 (45)附录 (46)绪论电机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。

基于数据综合采集系统的电机故障诊断实验平台设计与实现

但是当电机发生严重不对称故障，就不能对电机故障做出准确有效的判断，但如果能将电机定子电流信息综合起来考虑，借助计算机的分析功能，就能对电机定子铁心的状态做出更为准确的判断【】Ｊ。基于多数据
故障进行诊断，在一定情况下能对电机故障进行诊断，
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异步电机因为具有较高的性价比及良好的环境适
应性等特点，在现代工业领域得到了广泛的应用，异步电机的运行状况将会直接影响到工业生产的正常进
行。由于异步电机运行工况复杂，影响因素众多，一
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基于数据综合采集系统的电机故障诊断实验平台设计与实现
基于数据综合采集系统的电机故障诊断实验平台设计与实现
曹海洋，徐兴华，朱启伟，王亮（１．中国矿业大学信电学院，徐州２２１００６２；２．江苏省工程实验中心，徐州Ｉ２２１００８）
ＣＡＯＨａｉｙａｎｇ，ｘＵＸｉｎｇｈｕａ，ＺＨＵＱｉｗｅｉ ‘ ，ＷＡＮＧＬｉａｎｇ ‘
（１．ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｍｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１００６．Ｃｈｉｎａ；
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电机故障诊断系统的设计与实现

电机故障诊断系统的设计与实现电机作为工业生产中的重要设备，其性能的稳定性非常重要。

然而，由于使用时间的延长，电机故障的发生是不可避免的。

电机故障一般包括电机的开路、短路、接线不良、绝缘老化和轴承损坏等。

而传统的故障检测方法往往需要耗费大量的人力、物力和时间，对于想要高效快捷地进行维护的企业来说，显然不够实用。

因此，设计一种可靠快捷的电机故障诊断系统是非常有必要的。

其实，现在市面上已经有很多电机故障诊断系统，并且部分产品还已经应用于电机生产厂家的实际生产中。

但是，要想设计一种真正优秀的电机故障诊断系统，还需要考虑到一些关键要素。

一、电机故障诊断系统的设计基础一个好的电机故障诊断系统需要一个优秀的设计基础。

设计基础包括大量的电机实验数据、理论模型以及模型的验证方法。

设计基础的好坏直接影响到电机故障诊断系统的性能。

设计基础好的电机故障诊断系统，可以更加准确地定位电机故障，从而提高设备的效率。

而设计基础差的电机故障诊断系统，容易造成误诊，进而导致电机更加耗损。

二、电机故障诊断系统的算法设计电机故障诊断系统中，算法设计是核心。

其目的是为了实现对电机故障的快速、准确和无损检测。

常见的电机故障诊断算法包括时域分析、频域分析和小波分析等。

时域分析利用电机的电压、电流、功率等的时间波形进行分析；频域分析则是通过快速傅里叶变换等方法进行分析；小波分析是一种时域和频域相结合的方法。

三、电机故障诊断系统的硬件实现电机故障诊断系统的硬件部分需要选择高素质的传感器、数据采集卡、运算器等设备。

传感器是获取电机实时信息的重要设备，数据采集卡是将采样的信号进行数字化的关键设备，运算器则是在硬件实现中实现算法的重要部分。

四、电机故障诊断系统的数据处理电机故障诊断系统还需要进行大量的数据处理。

为了提高系统的运行速率，首先需要将数据进行预处理。

比如说，进行频域分析前，可以将数据进行低通滤波、归一化等操作。

在数据处理时，还需要进行特征信息提取，比如峰值电流等。

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。

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。

电动机故障诊断专家系统的设计与实现

电动机故障诊断专家系统的设计与实现摘要：该文提出了一种应用人工智能诊断方法和面向对象的编程方法相结合，专家系统工具CLIPS与VC++所集成的电动机故障诊断专家系统，使其具有友好的人机界面和故障诊断、知识库管理的模块功能。

另外通过对数据库管理和规则整理方法的研究，使其更便于用户维护，改善了故障诊断专家系统的性能和诊断功能。

关键词：电动机故障诊断专家系统数据维护随着经济建设的发展和电气化程度的提高，电机设备被广泛应用于工业生产的各个领域。

由于缺乏正确的状态监测和诊断技术，使设备故障不能及时发现和制止，多次酿成严重灾难，造成重大的经济损失。

因此，研制电动机故障诊断专家系统就显得尤为必要。

电动机故障诊断专家系统的实现，将更加方便对电动机的故障进行诊断，可以节省大量人力物力财力。

专家系统就是一个计算机系统来模拟(Emulate)人类专家的决策能力。

模拟就意味着专家系统在各个方面如同人类专家一样。

1 电动机故障诊断专家系统的基本框架如图1所示，电动机故障诊断专家系统的基本框架为三层结构：元素层，主要用来构建电动机故障诊断专家系统的主要元素；模块层是专家系统的各个功能模块；内核层为专家系统工具CLIPS的内部推理机制，包括动态事实库的载入，待议事件表的激发以及匹配过程中的冲突消解机制。

2 电动机故障诊断专家系统的功能模块设计电动机故障诊断专家系统的功能模块设计如图2所示。

电动机故障诊断专家系统的各部分功能如下：领域知识选择模块：目前开发的电动机故障诊断专家系统是一个开放的专家系统，用户可以自行选择诊断或者评估的领域。

此系统可以让用户选择本领域的知识库和关键词表（均为access表存储），进而生成知识库的clp文件，方便不同领域的用户使用。

知识库维护模块：由于专家系统的推理机CLIPS推理时，只能装载clp后缀的知识库文件。

而clp后缀的知识库文件中规则的描述又是以各条规则为单位，整体性不强，不便于用户的维护。

电机故障诊断系统的设计与实现

电机故障诊断系统的设计与实现引言：随着工业自动化水平的提升，电机在生产中的重要性日益凸显。

然而，电机在长期运行过程中极有可能产生各种故障，比如绝缘破损、轴承磨损、线圈短路等。

这些故障如果不能及时发现和修复，将可能导致电机的损坏甚至引发生产事故。

因此，设计和实现一个高效可靠的电机故障诊断系统对于保障生产安全和提高工作效率至关重要。

本文将详细介绍电机故障诊断系统的设计与实现，包括系统架构、主要功能和实现方法等方面。

一、系统架构设计传感器模块负责监测电机运行过程中的各项参数，如电流、温度、震动等，并将这些参数的信号传递给信号采集模块。

信号采集模块对传感器模块传递的信号进行统一采集，并通过模数转换和数据处理等步骤将其转化为数字信号。

故障诊断模块对信号采集模块采集到的数字信号进行处理和分析，用以判断电机是否存在故障，并将诊断结果反馈给用户界面模块。

用户界面模块是系统的用户交互界面，负责接收用户的输入指令、显示故障诊断结果，并提供相应的操作和设置功能。

二、主要功能设计1.参数监测功能：系统能够实时监测电机运行过程中的各项参数，如电流、温度、震动等，并能够将这些参数的曲线图显示在用户界面上，以便用户对电机的运行情况进行实时监控。

2.故障诊断功能：系统能够根据传感器模块采集到的信号对电机进行故障诊断，判断电机是否存在各种故障，如绝缘破损、轴承磨损、线圈短路等。

同时，系统还能够根据故障类型提示用户可能的原因和处理建议。

3.数据存储与分析功能：系统能够将采集到的参数信息进行持久化存储，并能够对历史数据进行分析和比对，以发现电机运行中的潜在问题和趋势。

4.报警与通知功能：系统能够根据故障诊断结果自动发布报警信息，并能够通过短信、邮件等方式通知相关人员，以确保故障能够及时得到处理。

三、实现方法1.传感器选择与接入：根据电机的具体情况和故障类型，选择合适的传感器并将其接入到系统中，如电流传感器、温度传感器、振动传感器等。

基于PIE的电机故障诊断系统设计与实现

ＰＬＣ系统的安全直接影响着整个工业控制系统的可靠安全性
能。完善的ＰＬＣ系统除了可以满足工业正常运行的控制要求外，还有自行诊断和处理故障的能力，在系统出现故障时，可以及时进行故障处理。自行诊断故障功能是工业控制系统进人智能化的重要标志对工业控制有着重要意义与使用价值。
２．１系统硬件设计
提供了一个很好的层次模型。在设计系统的ＰＬＣ梯形图程序时，首先要充分考虑故障层次结构，合理的安排逻辑的流程。在引入故障的输入点要注意必须把系统中所有可能出现故障的点都引入ＰＬＣ，这样系统才能对故障进行及时的处理。其次，在系统条件允许的情况下，要尽可能把最底层的故障信息尽可能多的输入到ＰＬＣ程序中，以便故障诊断系统在检测到系统故障时可以自行进行诊断，提供服务。
１设计思路分析
对故障进行诊断主要有两种途径：一种是专家系统法，另一种
是故障树法。专家系统法主要是通过建立相关系统故障知识库和推理机，用计算机对现场的数据进行采集，利用数据库知识与推理机进行逻辑推理，找到电机出现故障的原因，这种方法比较适合结构复杂、各个部分耦合的大型的工业系统；故障树法是利用逻辑结构和逻辑推理，对系统的故障进行推断，由输出的错误去寻找有可能的输入错误，这种方法只适用于结构简单，耦合少的工业系统。ＰＬＣ是现在工业控制系统中用的较多的控制装置，由于ＰＬＣ内部有丰富的信息资源和强大的指令功能，可以编制故障的检测和报警程序，不仅能够代替传统的继电器功能，还可以提高系统的灵活性和运行的稳定可靠性。２基于ＰＬＣ电机故障诊断系统的设计

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。

毕业设计——基于PLC的电机故障诊断系统设计

1.2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。
XXXX大学
毕业设计说明书
学生姓名：学号：
学ห้องสมุดไป่ตู้：
专业：
题目：基于PLC的电机故障诊断系统设计
指导教师：职称:
职称:
20**年12月5日
摘要
本文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。本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。

基于ZigBee的电机故障诊断系统设计

ａｄｅｓｉｇｎｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｆａｕｌｔａｎａｌｙｓｉｓｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＺｉｇＢｅｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄ
ｍｏｔｏｒｓ，ａｎｄｃａｎａｐｐｌｙｔｈｅｕｒｇｅｎｔｓｔｏｐｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｆａｕｌｔｍｏｔｏｒ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｂａｓｉｓｆｏｒｐｒｏｊｅｃｔ
摘
要：针对目前集群现场电机故障诊断采用有线传感网络的诸多局限性，提出了一种利用ＺｉｇＢｅｅ无线传感网络构
建电机故障诊断系统的设计方案。设计了无线模块的硬件系统和软件系统以及上位机诊断界面，以ＺｉｇＢｅｅ组建的无
线传感网络实现电机的电压、电流和温度数据的采集，结合基于数学模型的电机故障诊断算法进行电机故障诊断。结
果表明，该系统能准确地采集电机工作电压、电流和温度数据，并可以诊断电机的工作状态以及能对故障电机实施紧
ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｈａｒｄｗａｒｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｄｕｌｅａｎｄＰＣｉｎｔｅｒｆａｃｅａｒｅｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎＺｉｇＢｅｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆｖｏｌｔａｇｅ，ｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｗｎｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｂｙｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙ

电机故障诊断与预测系统的设计与实现

电机故障诊断与预测系统的设计与实现电机在各个行业应用非常广泛，然而电机在使用中也会出现各种各样的故障，如绕组短路、轴承磨损等，这些故障的发生会影响到生产效率和设备寿命。

因此，开发一套电机故障诊断与预测系统是非常必要的。

一、电机故障类型及原因分析电机故障类型千差万别，但主要主要可以分为电气故障和机械故障两种类型。

在电气故障方面，主要包括绕组短路、接线不良、绝缘劣化等。

而机械故障则包括轴承磨损、轴承过热、轴承损坏等。

这些故障发生的原因也有很多，其中常见的主要包括使用寿命到期、设备制造质量有问题、设备维护不当等等。

因此，为了降低这些故障的发生率，设备的维护和检修变得非常重要。

二、电机故障诊断技术电机故障诊断技术是一种通过检测、分析电机的运行状态，以诊断其故障类型和原因的技术。

电机故障诊断技术的应用可以有效降低设备的故障发生率，从而提高设备的可靠性和生产效率。

电机故障诊断技术主要包括两种类型：一种是基于频谱分析的技术，另一种则是基于信号处理技术的技术。

基于频谱分析的技术通过对电机运行状态的频率分析，来判断出故障类型和原因。

而基于信号处理技术的技术则通过对电机的振动信号、电信号等进行处理和分析，来判断出故障类型和原因。

三、电机故障预测技术电机故障预测技术是一种通过对电机运行状态进行监测和分析，以预测其可能出现的故障的技术。

电机故障预测技术可以帮助企业制定更加科学合理的维护计划，提高设备维护的效率和准确性。

电机故障预测技术主要包括两种类型：一种是基于模型的技术，另一种则是基于数据挖掘的技术。

基于模型的技术通过对电机运行状态的模拟和预测，来预测其可能出现的故障的类型和原因。

而基于数据挖掘的技术则通过对电机的历史数据进行挖掘分析，来预测其可能出现的故障。

四、电机故障诊断与预测系统电机故障诊断与预测系统是一种将电机故障诊断技术和电机故障预测技术相结合，实现对电机运行状态的实时监测、故障诊断和预测的系统。

电机故障诊断与预测系统的核心是故障诊断与预测模块，其余模块包括数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块等。

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。

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。

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摘要本文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 S7-300 S7-400 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 completion 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, low-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 breakers,“motor on /off indicator light” eliminat e．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目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)1 引言 (5)2 电动机保护装置的各种保护原理及故障判据 (6)2.1 电动机保护装置常见保护形式 (6)2.2 矿用隔爆三相异步电动机的故障保护 (7)2.2.1 过载保护 (7)2.2.2 短路故障分析及保护判据 (7)2.2.3 单相接地故障分析及保护判据 (8)2.2.4 欠压和过压故障分析及保护判据 (9)2.2.5 矿用电动机的其他保护 (10)3 微机保护的数据采集 (11)3.1 保护装置的数据采集电路 (11)3.1.1 电压形成回路 (11)3.1.2 采样电路 (12)4 PLC原理介绍及设备总体结构介绍 (12)4.1 PLC发展历程 (12)4.2 PLC 控制系统的发展前景 (13)4.3 可编程序控制器PLC的分类 (14)4.4 CPU成 (15)4.4.1 CPU的构成的构 (15)4.4.2 I/O模块 (16)4.4.3 电源模块 (16)4.4.4 PLC的工作原理 (16)4.4.5 PLC系统的其它设备 (18)5 PLC的选取与系统硬件设计 (18)5.1 系统的总体结构 (18)5.2 PLC的硬件配置与选型 (19)图5-2系统整体设计方案及硬件连接图 (26)5.3 JL-400缺相继电器 (27)5.4 热继电器 (30)5.4.1 热继电器的工作原理 (30)6 保护装置的软件设计 (32)6.1 PLC程序设计方法 (32)6.2 梯形图语言特点 (34)6.3程序设计 (35)6.3.1 设计思路 (35)6.3.2控制程序流程图 (36)7 控制电路的抗干扰设计 (39)7.1电源设计 (39)7.2 信号滤波 (39)7.3 开关量输出隔离 (40)7.4 地线设置 (40)7.5元器件的选择 (40)7.6 其他 (40)8 结束语 (41)致谢 (42)参考文献 (43)1引言电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域，在这些应用领域中，电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。

对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机、大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。

PLC（Programmable Logic Controller），是可编程逻辑控制器。

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，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类：开关量的逻辑控制、模拟量的控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网。

我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。

因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。

目前，中国PLC市场的95％以上被国外产品占领。

国内曾有研究单位开发PLC产品，后因种种原因没有发展起来。

值得欣慰的是，国内已有具有较强实力的公司开始拓展PLC业务，并在中国PLC市场有了一定声音，如和利时公司、德维森公司、安控公司。

随着故障诊断技术的发展，以检测、识别、预测和干预为核心的先进的故障诊断技术得到了广泛的应用，不但能够及时准确地诊断出故障，而且可以采取相应的对策，保证系统的安全性和可靠性。

电机故障可能对电力系统的稳定性和工业系统其它机组的安全运行带来严重的影响，因此，电机的故障诊断显得非常重要，本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。

诊断系统建立在基于ＰＬＣ和上位计算机组成的控制系统上。

ＰＬＣ在故障诊断系统中的功能主要是检测点击的电流保护。

计算机由于具有强大的科学计算功能，利用专家知识和专家库，完成从故障特征到故障原因的识别工作。

并通过人机界面，给出故障定位，报告和解释故障诊断结果，并为操作员给出相应的排除故障的建议。

2电动机保护装置的各种保护原理及故障判据电机保护就是给电机全面的保护，即在电机出现过载、缺相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、轴承磨损、定转子偏心时，予以报警或保护；为电动机提供保护的装置是电机保护器，包括热继电器、电子式保护器和智能型保护器。

电动机常见的故障可分为对称故障和不对称故障两大类。

对称故障包括:过载、堵转和三相短路等，这类故障对电动机的损害主要是热效应，使绕组发热甚至损坏，其主要特征是电流幅值发生显著变化;不对称故障包括:断相、逆相、相间短路、匝间短路等，这类故障是电动机运行中最常见的一类故障。

不对称故障对电动机的损害不仅仅是引发发热，更重要的是不对称引起的负序效应能造成电动机的严重损坏。

因而，对大型电动机进行综合保护非常重要。

2.1 电动机保护装置常见保护形式掘进机的综合保护主要是对电动机的保护，矿用隔爆型三相异步电动机是掘进机电气系统的主要组成部分，它与液压系统配合操作，可自如的实现整机的各种生产作业。

作为电气主设备，电动机的运行正常与否，直接关系整机的性能，所以要高度重视，除了对电机的保护外，掘进机还有很多极其重要的保护形式。

现对掘进机常见故障和矿井下的实际需要投入的主要的保护形式介绍如下：1. 低压线路漏电保护：当AC220V、AC120V、AC24V低压线路对地绝缘降低到规定值时保护动作，显示220V漏电、120V漏电或24V漏电。

(参考值AC220V为5KΩ，AC120V为3KΩ，AC24V为2KΩ)2. 电机温度保护：由于冷却系统故障或环境温度过高，油泵和截割电机绕组温度达到155℃时，埋在电机定子绕组中的温度继电器动作，保护装置通过程序控制油泵或截割电机停止运转，电机冷却后自动复位。

对应热敏电阻阻值为1.8KΩ～2KΩ。

3. 对称故障保护：对称故障主要有对称过载、堵转、对称稳态短路等，这类故障对电动机的损害主要是由于电流增大所引起的热效应和机械应力，使绕组发热甚至损坏。