基于PLC的电机故障诊断系统设计毕业论文

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 机电工程系 2012 届 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）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 机械式及制造及其自动化姓 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。-德州学院 机电工程系 2012 届 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）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（19731979）2、以微处理器为主的工业控制器（19791985）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-德州学院 机电工程系 2012 届 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）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。-德州学院 机电工程系 2012 届 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）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。-德州学院 机电工程系 2012 届 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）2011.121-2011.12.31 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 56 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.20052 李名雨.电机与电器.北京理工大学出版社M.19983 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.20044 韩常.PLC 编程及应用.机械工业出版社M.2005.30405 PLC 机电控制系统应用设计技术。电子工业出版社M.20066 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：-德州学院 机电工程系 2012 届 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）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 机电工程系 2012 届 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）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-德州学院 机电工程系 2012 届 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）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-德州学院 机电工程系 2012 届 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）第一章绪论.11.1 PLC 应用于故障诊断系统的发展现状.11.2 故障诊断法.1第二章 PLC 原理介绍及设备总体结构介绍 . .12.1 PLC 发展历程 . 22.2 PLC 控制系统的发展前景 .2.3 可编程序控制器