PLC电机故障诊断系统的设计说明.docx

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1、P1C的电机故障诊断系统的设计目录第一章绪论11.1 P1C应用于故障诊断系统的开展现状11.2 故障诊断法1第二章P1C原理介绍及设备总体构造介绍12.1 P1C开展历程22.2 P1C控制系统的开展前景2.3 可编程序控制器P1C的分类.32.4 P1C的系统模块32.5 P1C的选型方法4第三章电机故障诊断系统设计以及P1C的选取73.1 P1C的选取及介绍.83.2 系统框图9第四章电机故障诊断系统设计114.1 电机故障等级分类124.2 故障诊断程序设计系统电源设计165.1供电电源17第六章结论18摘要：设计了一种基于P1C电机故障诊断系统设计，详细介绍了所选用的西门子S7-20

2、0P1C以及同类型的S7-300S7-400P1C,根据设计要求对P1C的输入输出I/O进展了分配，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，电机开场启动。在启动过程中，假设发生一级故障，P1C进展相应的保护动作。启动完成后，“电机开/关指示灯亮，电机正常运行。运行过程中，P1C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，假设有发生，P1C进展相应保护动作。关机时，P1C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，

3、按“报警复位按钮复位。本设计的选题就是基于P1C的电机故障诊断系统设计。关键词：故障诊断P1C电机第一章绪论1.1 P1C应用于故障诊断系统的开展现状皿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。P1C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P1C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展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。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构造进展逻辑推理，由错

4、误的输出找到可能的输入错误。这种方法对比适用于系统构造相对简单，各局部耦合少的情况。P1C是现在应用较多的一种控制装置，利用P1C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。第二章P1C原理介绍及设备总体构造介绍2.1P1C开展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进展顺序动作，并按照逻辑关系进展连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电

5、子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称PrOgranImabIeContro11er(PC)O个人计算机(简称PC)开展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为PrOgrammabIe1OgiCCOntrOIICr(P1C)0上世纪80年代至90年代中期，是P1C开展最快的时期，年增长率一直保持为3040%.在这时期，P1C在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，P1C逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。P1C具有通用性强、使用方便、适应面广、

6、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。P1C在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。国控制类产品市场P1C的占有率己超过50%,而且保持着10%15%的开展速度。2. 2P1C控制系统的开展前景现在，虽然出现了性能更加优越的DCS和FCS控制系统，P1C控制也终将会被先进的FCS控制所取代,但是目前以及今后相当长的一段时间，P1C还会与DCS和FCS共存,这主要基于以下原因：（1）现在企业确实正在朝着自动化、信息化、开放化的方向开展,但这并不意味着要将现有控制系统推倒重来。企业投入大量的人力和财力建设起来的P1C控制系统已经成型，如果要完全推翻再建设新的DCS或

7、FCS控制系统,需要更大的资金投入,将造成很大的浪费。（2）基于以上市场需求，许多软件厂商（例如：华富惠通软件公司）正在考虑若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。（3）目前，P1C的功能增强、构造优化，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。（4）P1C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开展。（5）现在的P1C系统与DCS技术、现场总线IO技术相结合,构造开放、扩展方便、技术先进、价格低廉。由以上分析可以预见,未来P1C将朝着多功能化、集

8、成化、智能化、标准化、开放化的方向开展,故P1C虽然面临其它自动化控制系统的挑战,但同时也在吸收它们的优点，互相融合,不断创新,在今后一段时间内将与其它先进控制方式并存,共同开展。3. 3可编程序控制器P1C的分类P1C产品种类繁多，其规格和性能也各不一样。对P1C的分类，通常根据其构造形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进展大致分类。（1）按构造形式分类：根据P1C的构造形式，可将P1C分为整体式和模块式两类。1 .整体式P1C整体式P1C是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有构造紧凑、体积小、价格低的特点。小型P1C一般采用这种整体式构造。整体式P1C由不同I/

9、O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、0接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。赋予基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式P1C一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。2 .模块式P1C是将P1C各组成局部，分别作成假设干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。模块式P1C由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式P1C的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且

10、装配方便，便于扩展和维修。大、中型P1C一般采用模块式构造。还有一些P1C将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式P1C。叠装式P1C其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进展联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。(2)按功能分类：根据P1C所具有的功能不同，可将P1C分为低档、中档、高档三类。1 .低档P1C具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和对比、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。2 .中档P1C除具有低档P1

11、C的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和对比、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。3 .高档P1C除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档P1C机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。(3)按I/O点数分类：根据P1C的I/O点数的多少，可将P1C分为小型、中型和大型三类。1 .小型P1C一I/O点数小于256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下

12、。2 .中型P1CI/O点数2562048点；双CPU,用户存储器容量28K。3 .大型P1CI/O点数2048点；多CPU,16位、32位处理器，用户存储器容量816K.2. 4P1C的系统模块P1C系统模块包括CPU、I/O、电源模块和其他设备组成，各个模块之间又有不同的构成和构造。3. 4.1CPU的构成CPU是P1C的核心，起神经中枢的作用，每套P1C至少有一个CPU,它按P1C的系统程序的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的存放器中，同时，诊断电源和P1C内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐

13、条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、存放器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是P1C不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各局部的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进展数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。存放器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是P1C的重要参数，它们决定

14、着P1C的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。2.4.2I/O模块图P1C与电气回路的接口，是通过输入输出局部(I/O)完成的。I/O模块集成了P1C的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入P1C系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、I1OVAC.24VDC,按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型(4-20mA,0-2On1A)、电压型(0-10V

15、,0-5V,-10-10V)等，按精度分，有12bit,Mbit,16bit等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。2.4.3电源模块P1C电源用于为P1C各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24Y的工作电源。电源输入类型有：交流电源(220VAC或I1OVAe),直流电源(常用的为24VDC)。底板或机架大多数模块式P1C使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实

16、现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。2.4.4P1C系统的其它设备编程设备：编程器是P1C开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控P1C及P1C所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器P1C一般有手持型编程器，目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。也就是我们系统的上位机。人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。2.5P1C的系统模块选择方法在P1C系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是P1C工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。P1C及有关设备应是集成的、标