基于三菱PLC的电机故障诊断系统设计

1目录1引言........................................................................21.1PLC应用于故障诊断系统的发展现状........................................21.2故障诊断方法..............................................................22PLC原理介绍及设备总体结构介绍............................................32.1PLC发展历程............................................................32.2PLC控制系统的发展前景..................................................32.3可编程序控制器PLC的分类................................................32.4PLC的系统模块..........................................................42.4.1CPU的构成............................................................52.4.2I/O模块................................................................52.4.3电源模块...............................................................52.4.4PLC系统的其它设备.....................................................52.4.5PLC的通信联网.........................................................63三相异步电机的工作原理及故障点分析..........................................63.1三相异步电机的基本结构....................................................63.1.1定子....................................................................63.1.2转子....................................................................63.2三相异步电机的工作原理....................................................63.3三相异步电机的故障分析....................................................74电机故障检测系统设计........................................................74.1系统设计..................................................................74.1.1系统总体思路............................................................74.1.2短路检测方法............................................................84.2硬件设计.................................................................84.2.1确定系统中的I/O设备.....................................................84.2.2I/O点数的确定及PLC主单元的选型.........................................94.2.3存储器容量的估算........................................................94.2.4系统主模块外部接线设计.................................................104.2.5系统特殊单元的选型及接线设计...........................................104.2.6系统电源设计...........................................................114.3软件设计................................................................124.3.1程序流程图设计........................................................124.3.2建立系统PLC的I/O地址的分配...........................................134.3.3模拟量输入模块FX2N-4AD程序设计.......................................134.3.4系统主模块程序编制.....................................................144.4系统的调试..............................................................16致谢：.......................................................................17参考文献.....................................................................19附件1：系统总程序梯形图.....................................................20附件2：系统总接线图.........................................................212基于PLC的电机故障诊断系统设计机械设计制造及其自动化071班@@@指导老师：@@@摘要：本文介绍了PLC应用于故障诊断系统的必要性及发展前景，同时介绍了可编程控制器的工作原理，基本构成和选型依据，并设计了一种基于PLC的电机故障诊断系统。详细介绍了所选用的三菱FX2N系列各个型号的基本特征，以及特殊功能模块的型号和特点。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。关键词：故障诊断系统设计电机故障PLC1引言1.1PLC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，满足工业控制要求，还必须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智能化的一个重要标志，对于工业控制系统具有较高的意义和使用价值。1.2故障诊断方法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，满足工业控制要求，还必须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智能化的一个重要标志，对于工业控制系统具有较高的意义和使用价值。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。32PLC原理介绍及设备总体结构介绍2.1PLC发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行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ProgrammableController（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，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ProgrammableLogicController（PLC）。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC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，PLC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。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC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PLC的占有率已超过50%,而且保持着10%～15%的发展速度。2.2PLC控制系统的发展前景现在,虽然出现了性能更加优越的DCS和FCS控制系统,PLC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,PLC还会与DCS和FCS共存,这主要基于以下原因:(1)现在企业的确正在朝着自动化、信息化、开放化的方向发展,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立起来的PLC控制系统已经成型,如果要完全推翻再建立新的DCS或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。(3)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。(4)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。(5)现在的PLC系统与DCS技术、现场总线IO技术相结合,结构开放、扩展方便、技术先进、价格低廉。由以上分析可以预见,未来PLC将朝着多功能化、集成化、智能化、标准化、开放化的方向发展,故PLC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,共同发展。2.3可编程序控制器PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。（1）按结构形式分类：根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。1.整体式PLC整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具4有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式P