新PLC梯形图编程系统研究与电机故障诊断设计

1、 PLC梯形图编程系统研究 与电机故障诊断设计 姓名： 班级： 指导老师： 目 录 1研究内容及意义 2研究方法 3仿真设计 4研究成果 1研究内容及意义 内容： （1）分析国内外现状，阐述当前PLC编程系统的优点和缺陷。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。 （2）选择三相异步电机的相间短路作为故障检测点，测量UVW三根相 线，如果正常则电机正常启动，如果出现相间短路，此时报警灯闪烁， 警铃响，按下报警响应按钮后，报警灯常亮，警铃停止。修复后电机 自动启动，按下报

2、警复位按钮监控开始，持续监测。 意义：了解当前PLC发展领域的形势，加强对PLC系统的学习和编程能力 掌握。通过系统仿真设计雏形，在诊断领域得到更好开发和拓展可以 有效的预警和防止电机故障的发生，减少工业生产损失和安全事故发 生。 图-1 梯形图系统概图 （1）编辑模块 1)系统界面管理模块，负责管理工具栏、菜单栏、仿真地址显示区域， 项目数据显示区域、查找替换区域、编译显示区域、项目管理器及编辑 区域等界面分布。 2)客户区绘制模块，包括绘制架构设计和绘制算法优化等。 3)负责主程序和子程序的复制，粘贴，删除等操作。 4)梯形图数据结构设计，由梯形图存储数据结构设计，数据构造和析构 算法设计

3、、节点库设计等组成。节点库设计包括节点功能设计、参数个 数及参数类别设计、节点绘制等功能实现。 5)编辑功能逻辑和算法设计，包括梯形图编辑操作的实现、项目保存和 加载设计。 （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

4、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。 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

5、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

6、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。 仿真设计 图-2 程序运行流程图 输入设备 输入点编号 输出设备 输出点编号 电机开关 X000 电机启动开关 Y000 报警响应按钮 X001 报警灯 Y001 报警复位按钮 X002 报警铃 Y002 电流输入 X003 图-3模拟量输入 图-4报警系统 图-5 报警复位 研究成果 1、通过学习PLC原理结构及编程系统的标准，作为论文设计的基础， 并确定基本设计框架。 2、分析三相异步电机工作原理和常发故障，针对短

7、路进行诊断设计。 3、通过梯形图编辑和仿真调试实现诊断功能具体操作实现功能 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。 凭借电机故障报警系统可以监测并对电机故障预警。本次论文设计仅 仅是对电机故障诊断的一个列举，在诊断系统方面，还有许多先进的 手段正在开发。 致 谢 在本次毕业设计中，在系统设计和软件使用方面都遇到了很多问题， 经过指导老师和同学们的帮助，才能够将理论知识运用到设计中，通 过编程仿真实现设计目的。在此，感谢xxx老师对我设计的细心指导， 也感谢同学们为我的设计提供帮助。在整个设计过程中，