PLC电机故障诊断分析报告

1、13Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.PLC电机故障诊断分析1PAGE 2 目目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc357415743 摘要 PAGEREF _Toc357415743 h 2 HYPERLINK l _Toc357415744 Abstrractt PAGEREF _Toc357415744 h 3 HYPERLINK l _Toc357415745 第一章 绪绪论 PAGEREF _Toc357415745 h 4 HYPERLINK l _To

2、c357415746 1.1 PLCC应用于于故障诊诊断系统统的发展展现状 PAGEREF _Toc357415746 h 4 HYPERLINK l _Toc357415747 1.2 故故障诊断断方法 PAGEREF _Toc357415747 h 4 HYPERLINK l _Toc357415748 第二章 PLCC介绍及及设备总总体结构构介绍 PAGEREF _Toc357415748 h 5 HYPERLINK l _Toc357415749 2.1 PPLC发发展历程程 PAGEREF _Toc357415749 h 5 HYPERLINK l _Toc357415750 2.2

3、 PPLC控控制系统统的发展展前景 PAGEREF _Toc357415750 h 6 HYPERLINK l _Toc335744157751 2.33 PLLC的分分类 PAGEREF _Toc357415751 h 6 HYPERLINK l _Toc357415752 2.4 PPLC的的组成 PAGEREF _Toc357415752 h 8 HYPERLINK l _Toc357415753 第三章 电机故故障诊断断系统设设计与PPLC的的选取 PAGEREF _Toc357415753 h 11 HYPERLINK l _Toc357415754 3.1 PLCC的选取取及介绍绍

4、 PAGEREF _Toc357415754 h 11 HYPERLINK l _Toc357415755 3.2 S7-2000系列PLLC的硬硬件配置置 PAGEREF _Toc357415755 h 13 HYPERLINK l _Toc357415756 3.3 系系统框图图 PAGEREF _Toc357415756 h 16 HYPERLINK l _Toc357415757 第四章 电电机故障障诊断系系统设计计 PAGEREF _Toc357415757 h 17 HYPERLINK l _Toc357415758 4.1电机机故障等等级分类类 PAGEREF _Toc35741

5、5758 h 17 HYPERLINK l _Toc357415759 4.2 故故障诊断断程序设设计 PAGEREF _Toc357415759 h 18 HYPERLINK l _Toc357415760 4.3借鉴鉴专家系系统故障障诊断方方法的实实现 PAGEREF _Toc357415760 h 20 HYPERLINK l _Toc357415761 第五章 系系统电源源设计 PAGEREF _Toc357415761 h 23 HYPERLINK l _Toc357415762 致谢 PAGEREF _Toc357415762 h 255 HYPERLINK l _Toc35741

6、5763 参考文献 PAGEREF _Toc357415763 h 26 HYPERLINK l _Toc357415764 Faultt annalyysiss off siiemeens plcc coontrrol mottor PAGEREF _Toc357415764 h 27 摘要要 本文文介绍了了国内电电机故障障诊断系系统设计计以及存存在的问问题，同同时介绍绍了可编编程控制制器的工工作原理理、选型型依据。设设计了一一种基于于PLCC电机故故障诊断断系统，并并且详细细介绍了了所选用用的西门门子S77-2000PLLC以及及同类型型的S77-3000、SS7-4400PPLC，根根据

7、设计计要求对对PLCC的输入入输出II/O进进行了分分配，并并且编写写系统运运行的梯梯形图。准准备开机机时，按按下开机机按钮后后，首先先检测断断路器状状态，如如果断路路器初始始状态为为闭合，电电机无法法启动，并并且声光光报警。如如果断路路器初始始状态为为断开，断断路器合合闸，电电机开始始启动。在在启动过过程中，若若发生一一级故障障，PLLC进行行相应的的保护动动作。启启动完成成后，“电机开开/关指指示灯”亮，电电机正常常运行。运运行过程程中，PPLC依依次循环环检测电电机是否否发生相相间短路路、断相相、低电电压、单单相接地地、过负负荷、过过电流等等故障，若若有发生生，PLLC进行行相应保保护动

8、作作。关机机时，PPLC接接到关机机命令后后，断路路器跳闸闸,“电机开开/关指指示灯”灭。故故障声光光报警后后，按“报警复复位按钮钮”复位。本本设计的的选题就就是基于于PLCC的电机机故障诊诊断系统统设计。关键词： 故障障诊断 PLCC 电电机 AbsstraactThis papper inttrodducees tthe dommesttic eleectrricaal ffaullt ddiaggnossis sysstemm deesiggn , ass weell as exiistiing proobleems andd inntrooducces proograammaablee

9、 coontrrolller at thee saame timme tthe worrkinng pprinncipple andd seelecctioon bbasiisA PPLC-bassed dessignn off thhe eelecctriicall faaultt diiagnnosiis ssysttem dessignn annd ddetaail on thee chhoicce oof SSiemmenss S77-2000 PPLC andd thhe ssamee tyype of S7-3000 S77-4000 PPLC andd acccorrdinng

10、tto tthe dessignn reequiiremmentts oof tthe inpput andd ouutpuut oof tthe PLCC I/O ffor disstriibuttionn annd pprepparaatioon oof tthe laddderr diiagrram sysstemm opperaatioonPreeparred to booot, preess thee buuttoon aafteer bboott, tthe cirrcuiit bbreaakerr sttatuus is dettectted firrstIf thee ciir

11、cuuit breeakeer iinittiall sttatee iss clloseed, eleectrricaal ddoessnt sttartt annd ssounnd aand ligght alaarmIf thee ciircuuit breeakeer iinittiall sttatee iss diiscoonneecteed , thhe ccirccuitt brreakker cloose andd thhe eelecctriicall sttarttStaart in thee prroceess, iff a faiilurre ooccuurreed,

12、 thee prroteectiion PLCC coorreespoond acttionnStaart aftter thee coomplletiion of “mottor on/offf inndiccatoor llighht” onn , thee ellecttriccal norrmall opperaateRunnninng pproccesss, PPLC folllowwed by mottorccyclle ttestt whhethher theere hass beeen a pphasse sshorrt ccirccuitt, bbreaakinng ppha

13、sse, loww-vooltaage, siinglle-pphasse-tto-ggrouund, ovverlloadd, ooverr-cuurreent fauult andd soo onnIf occcurrred, PLLC pprottecttionn acct acccorddinggly shuut ddownnPLCC reeceiivedd shhutddownnordderss,triippiing cirrcuiit bbreaakerrs,“mottor on /offf iindiicattor ligght” ellimiinatte Faaultt soo

14、undd annd llighht aalarrm aat tthe “alaarm resset butttonn”ressetThiis cchoiice is bassed on thee deesiggn oof tthe mottor PLCC faaultt diiagnnosiis ssysttem dessignnKey wwordds：FFaullt DDiaggnossis；PLLC；Mottor 第一章 绪绪论1.1 PLCC应用于于故障诊诊断系统统的发展展现状 HYPERLINK o PLC专区 t blank o PLC专区 PLLC作为为一种成成熟稳定定可靠的的控制

15、器器，目前前已经在在工业控控制中得得到了越越来越广广泛的应应用。PPLC系系统的设设计直接接影响着着工业控控制系统统的安全全可靠运运行。一一个完善善的PLLC系统统除了能能够正常常运行，满满足工业业控制的的要求，还还必须能能在系统统出现故故障时及及时进行行故障诊诊断和故故障处理理。故障障自诊断断功能是是工业控控制系统统的智能能化的一一个重要要标志，对对于工业业控制具具有较高高的意义义和实用用价值。 1.2 故故障诊断断方法 故故障诊断断一般有有两种途途径:故故障树方方法和专专家系统统方法。故故障树方方法利用用系统的的故障逻逻辑结构构进行逻逻辑推理理，由错错误的输输出找到到可能的的输入错错误。这

16、这种方法法比较适适用于系系统结构构相对简简单，各各部分耦耦合少的的情况。专专家系统统方法通通过建立立系统故故障的知知识库与与推理机机，计算算机借助助现场的的数据利利用知识识库和推推理机进进行深入入的逻辑辑推理，找找出故障障原因。这这种方法法适用于于系统结结构复杂杂，各部部分耦合合强的大大型工业业系统。PLC是现现在应用用较多的的一种控控制装置置，利用用PLCC丰富的的内部资资源及强强大的功功能指令令，编制制故障检检测报警警程序，不不仅可以以替代继继电器实实现相应应功能，还还可以提提高工作作可靠性性及其系系统的灵灵活性。 第第二章 PLLC介绍绍及设备备总体结结构介绍绍2.1 PPLC发发展历程

17、程 在在PLCC产生之之前，工工业控制制设备的的主流产产品是以以继电器器、接触触器为主主体的控控制装置置，简称称继电器器控制系系统。所所谓继电电器控制制系统就就是用导导线把各各种继电电器、接接触器、开开关及其其触点，按按一定的的逻辑关关系连接接起来所所构成的的控制系系统。它它具有价价格低廉廉、对维维护技术术要求不不高的优优点，适适用于工工作模式式固定、控控制要求求简单的的场合。随着工业自自动化程程度的不不断提高高，使用用继电器器构成工工业控制制系统的的缺陷不不断地暴暴露出来来。首先先是复杂杂的系统统使用成成百上千千各种各各样的继继电器，成成千上万万根导线线，只要要一个电电器、一一根导线线出现故

18、故障，系系统就不不能正常常工作，这这就大大大降低了了这种接接线逻辑辑系统的的可靠性性；其次次是这样样的系统统维修及及改造很很不容易易，特别别是技术术改造。到了20世世纪600年代末末，人们们设想能能否把计计算机的的通用、灵灵活、功功能完善善与“继电-接触器器控制系系统”的简单单易懂、使使用方便便、生产产成本低低等特点点结合起起来，生生产出一一种面向向生产过过程顺序序控制、可可利用简简单语言言编程、能能让完全全不熟悉悉计算机机的人也也能方便便使用的的控制器器。这一一设想最最早由美美国最大大的汽车车制造商商通用用汽车公公司于119688年提出出。根据据以上要要求，美美国数字字设备公公司在11969

19、9年首先先研制出出了全世世界第一一台可编编程序逻逻辑控制制器，并并简称为为“可编程程控制器器”。19971年年，日本本从美国国引进这这项技术术，开始始生产可可编程控控制器。119733年，西西德、法法国等西西欧国家家也开始始研制生生产可编编程控制制器。119744年，我我国开始始研制可可编程控控制器，并并在19977年年应用于于工业生生产。从第一台PPLC诞诞生至今今，大致致经历了了如下四四次更新新换代。 第第一代PPLC，多多数用11位机开开发，采采用磁芯芯存储器器存储，仅仅具有逻逻辑控制制、定时时、计数数等功能能。 第第二代PPLC，使使用了88位微处处理器及及半导体体存储器器，其产产品逐

20、步步系列化化，功能能也有所所增强，已已能实现现数字运运算、传传送、比比较等功功能。 第第三代PPLC，采采用了高高性能微微处理器器及位片片式中央央处理单单元，工工作速度度大幅度度提高，同同时促使使其向多多功能和和联网方方向发展展，并具具有较强强的自诊诊断能力力。 第第四代PPLC，不不仅全面面使用116位、332位微微处理器器作为CCPU，内内存容量量也更大大，可以以直接用用于一些些规模较较大的复复杂控制制系统，而而且编程程语言除除了可使使用传统统的梯形形图，流流程图等等，还可可以使用用高级语语言，外外设也更更加多样样化。2.2 PPLC控控制系统统的发展展前景 现在，虽虽然出现现了性能能更加

21、优优越的DDCS和和FCSS控制系系统，PPLC控控制也终终将会被被先进的的FCSS控制所所取代，但但是目前前以及今今后相当当长的一一段时间间，PLLC还会会与DCCS和FFCS共共存，这这主要基基于以下下原因：（1）现现在企业业的确正正在朝着着自动化化、信息息化、开开放化的的方向发发展，但但这并不不意味着着要将现现有控制制系统推推倒重来来，企业业投入大大量的人人力和财财力建立立起来的的PLCC控制系系统已经经成型，如如果要完完全推翻翻再建立立新的DDCS和和FCSS控制系系统，需需要更大大的资金金投入，将将造成很很大的浪浪费。（22）基于于以上市市场需求求，许多多软件厂厂商正在在考虑如如何利

22、用用企业已已经成型型的控制制系统及及新建的的厂级网网络，开开发控制制系统软软件，帮帮助企业业实现工工厂自动动化、信信息化，为为企业提提供控制制系统与与管理网网络的集集成。（33）目前前，PLLC的功功能增强强、结构构优化，II/O模模块趋向向分散化化、智能能化，编编程工具具和编程程语言更更具标准准化和高高级化。（44）PLLC的联联网通信信能力增增强，向向高速度度、多层层次、大大信息量量、高可可靠性及及开放式式的通信信发展。（55）现在在的PLLC系统统与DCCS技术术、现场场总线II/O技技术相结结合，结结构开放放、扩展展方便、技技术先进进、价格格低廉。由由以上分分析可以以预见，未未来PLL

23、C将朝朝着多功功能化、集集成化、智智能化、标标准化、开开放化的的方向发发展，故故PLCC虽然面面临其它它自动化化控制系系统的挑挑战，但但同时也也在吸收收它们的的优点，互互相融合合，不断断创新，在在今后一一段时间间内将与与其它先先进控制制方式并并存，共共同发展展。2.3 PPLC的的分类PLC产品品种类繁繁多，其其规格和和性能也也各不相相同。对对PLCC的分类类，通常常根据其其结构形形式的不不同、功功能的差差异和II/O点点数的多多少等进进行大致致分类。（1） 按按结构形形式分类类：根据据PLCC的结构构形式，可可将PLLC分为为整体式式和模块块式两类类。1.整体式式 PLLC 整整体式PPLC

24、是是将电源源、CPPU、II/O接接口等部部件都集集中装在在一个机机箱内， 具有结结构紧凑凑、体积积小、价价格低的的特点。小小型PLLC一般般采用这这种整体体式结构构。整体体式PLLC由不不同I/O点数数的基本本单元（又又称主机机）和扩扩展单元元组成。基基本单元元内有CCPU、II/O接接口、与与I/OO扩展单单元相连连的扩展展口，以以及与编编程器或或EPRROM写写入器相相连的接接口等。扩扩展单元元内只有有I/OO和电源源等，没没有CPPU。基基本单元元和扩展展单元之之间一般般用扁平平电缆连连接。整整体式PPLC一一般还可可配备特特殊功能能单元，如如模拟量量单元、位位置控制制单元等等，使其其

25、功能得得以扩展展。2.模块式式PLCC是将PPLC各各组成部部分，分分别作成成若干个个单独的的模块，如如CPUU模块、II/O模模块、电电源模块块（有的的含在CCPU模模块中）以以及各种种功能模模块。模模块式PPLC由由框架或或基板和和各种模模块组成成。模块块装在框框架或基基板的插插座上。这这种模块块式PLLC的特特点是配配置灵活活，可根根据需要要选配不不同规模模的系统统，而且且装配方方便，便便于扩展展和维修修。大、中中型PLLC一般般采用模模块式结结构。还还有一些些PLCC将整体体式和模模块式的的特点结结合起来来，构成成所谓叠叠装式PPLC。叠叠装式PPLC其其CPUU、电源源、I/O接口口

26、等也是是各自独独立的模模块，但但它们之之间是靠靠电缆进进行联接接，并且且各模块块可以一一层层地地叠装。这这样，不不但系统统可以灵灵活配置置，还可可做得体体积小巧巧。（2） 按按功能分分类：根根据PLLC所具具有的功功能不同同，可将将PLCC分为低低档、中中档、高高档三类类。1.低档PPLC 具有逻逻辑运算算、定时时、计数数、移位位以及自自诊断、监监控等基基本功能能，还可可有少量量模拟量量输入输出、算算术运算算、数据据传送和和比较、通通信等功功能。主主要用于于逻辑控控制、顺顺序控制制或少量量模拟量量控制的的单机控控制系统统。2.中档PPLC 除具有有低档PPLC的的功能外外，还具具有较强强的模拟

27、拟量输入入输出出、算术术运算、数数据传送送和比较较、数制制转换、远远程I/O、子子程序、通通信联网网等功能能。有些些还可增增设中断断控制、PPID控控制等功功能，适适用于复复杂控制制系统。3.高档PPLC 除具有有中档机机的功能能外，还还增加了了带符号号算术运运算、矩矩阵运算算、位逻逻辑运算算、平方方根运算算及其它它特殊功功能函数数的运算算、制表表及表格格传送功功能等。高高档PLLC机具具有更强强的通信信联网功功能，可可用于大大规模过过程控制制或构成成分布式式网络控控制系统统，实现现工厂自自动化。（3） 按按I/OO点数分分类：根根据PLLC的II/O点点数的多多少，可可将PLLC分为为小型、

28、中中型和大大型三类类。 1.小型型PLCCI/O点数数小于2256点点；单CCPU、88位或116位处处理器、用用户存储储器容量量4K字字以下。2. 中型型PLCCI/O点数数256620048点点；双CCPU，用用户存储储器容量量288K。 3.大型PPLCI/O点数数 220488点；多多CPUU，166位、332位处处理器，用用户存储储器容量量8116K .2.4 PPLC的的组成1.中央处处理单元元（CPPU） 与与通用计计算机一一样，中中央处理理单元CCPU是是PLCC的核心心部件，它它的主要要作用是是控制整整个系统统协调一一致地运运行。它它解释并并执行用用户及系系统程序序，并通通过

29、运行行用户及及系统程程序完成成所有控控制、处处理、通通信以及及所赋予予的其他他功能。 PPLC常常用的CCPU有有通用微微处理器器、单片片机和位位片式微微处理器器。通用用微处理理器常用用的是88位机和和16位位机，如如80880、880866、M668000、8002866、8003866等；单单片机常常用的有有80331、880511、80096等等；位片片式微处处理器常常用的有有AMDD29001、AAMD229033等。小小型PLLC大多多采用88位微处处理器或或单片机机，中型型PLCC大多采采用166位微处处理器或或单片机机，大型型PLCC大多采采用高速速位片式式处理器器。PLLC的档

30、档次越高高，所用用的CPPU的位位数越多多、运算算速度越越快、功功能越强强。2.存储器器 存存储器主主要用来来存放系系统程序序、用户户程序和和数据。根根据存储储器在系系统中的的作用，可可将其分分为系统统程序存存储器和和用户存存储器。 系系统程序序存储器器用来存存放制造造商为用用户提供供的监控控程序、模模块化应应用功能能子程序序、命令令解释程程序、故故障诊断断程序及及其他管管理程序序。用户存储器器是专门门提供给给用户存存放程序序和数据据的，所所以用户户存储器器通常又又分为用用户程序序存储器器和用户户数据存存储器两两个部分分。用户户存储器器有RAAM、EEPROOM、EEEPRROM三三种类型型。

31、用户户程序存存储器用用来存放放用户编编写的应应用程序序。数据据存储器器用来存存放控制制过程中中不断改改变的信信息，如如输入/输出信信号、各各种工作作状态、计计数值、定定时值、运运算的中中间结果果等。3.输入/输出模模块及特特殊功能能模块(1)输入入模块用用来接收收和采集集输入信信号，输输入信号号有两类类：一类类是由按按钮开关关、行程程开关、数数字拨码码开关、接接近开关关、光电电开关、压压力继电电器等提提供的开开关量输输入信号号；另一一类是从从电位器器、热电电、测速速电机、各各种变送送器送来来的连续续变化的的模拟量量输入信信号。输输入模块块还需要要将这些些不同的的电平信信号转换换成CPPU能够够

32、接收和和处理的的数字信信号。(2)输出出模块的的作用是是接收中中央处理理器处理理过的数数字信号号，并把把它转换换成现场场执行部部件能接接收的信信号，用用来控制制接触器器、电磁磁阀、调调节阀、调调速装置置等，控控制的另另一类负负载是指指示灯、数数字显示示器和报报警装置置等。(3)特殊殊功能模模块 随着可可编程控控制器在在工业控控制中的的广泛应应用和发发展，为为了增强强可编程程控制器器的功能能，扩大大其应用用范围，生生产厂家家开发了了许多供供用户选选用的特特殊功能能模块。1)模拟量量输入输输出模块块 模模拟量的的输入在在过程中中应用很很广泛，如如温度、压压力、流流量、位位移等工工业检测测都是对对应

33、电压压、电流流大小的的模拟量量。模拟拟量经传传感器或或变送器器转换为为标准信信号，输输入模块块用A/D转换换器将它它们转换换成数字字量送给给CPUU进行处处理。因因此，模模拟量输输入模块块又叫AA/D转转换输入入模块。模模拟量的的输出模模块是将将CPUU处理后后的二进进制数字字信号转转换为模模拟电压压或电流流，再去去控制执执行机构构。因此此，模拟拟量输出出模块又又叫D/A转换换输出模模块。2)高速计计数模块块 高高速计数数模块是是工业控控制中常常用的智智能模块块之一，它它可以把把过程控控制变量量如位置置信号、速速度值、流流量值累累计等，送送入可编编程控制制器。这这些参量量的变化化速度很很快，脉

34、脉冲宽度度小于可可编程控控制器扫扫描周期期，按正正常扫描描输入/输出信信号来处处理会丢丢失部分分参量。因因此，使使用脱离离可编程程控制器器独立计计数的高高速计数数器对这这些参量量进行计计数。高高速计数数模块可可对几十十kHzz甚至上上MHzz的脉冲冲计数，当当计数器器的当前前值等于于或大于于预置值值时，输输出被驱驱动。3)PIDD过程控控制模块块 比比例/积积分/微微分控制制模块是是实现对对连续变变化的模模拟量闭闭环控制制的智能能模块，可可将PIID模块块看作一一个过程程调节器器。在PPID模模块上有有输入/输出接接口和进进行闭环环控制运运算的CCPU，模模块一般般可以控控制多个个闭环。4)通

35、信模模块 可编程程控制器器的通信信模块相相当于局局域网中中的网络络接口，通通过通信信模块数数据总线线和可编编程控制制器的主主机连接接，用硬硬件和软软件一起起来实现现通信协协议。可可编程控控制器的的通信模模块一般般配有几几种接口口，可以以通过通通信模块块上的选选择开关关进行接接口选择择，实现现与别的的可编程程控制器器、智能能控制设设备或计计算机之之间的通通信。4.电源PLC配有有开关式式稳压电电源模块块，用来来将外部部供电电电源转换换成使PPLC内内部的CCPU、存存储器和和I/OO接口等等电路工工作所需需的直流流电源。PPLC的的电源部部件有很很好的稳稳压措施施，因此此对外部部电源的的稳定性性

36、要求不不高。小小型PLLC的电电源往往往和CPPU单元元合为一一体，大大中型PPLC都都有专用用电源模模块。5.外部设设备接口口外部设备接接口是可可编程控控制器主主机实现现人机机对话、机机机对对话的通通道。通通过它，可可编程控控制器可可以和编编程器、彩彩色图形形显示器器、打印印机、II/O扩扩展单元元等相连连，也可可以与其其他可编编程控制制器或上上位计算算机连接接。外部部设备接接口一般般是RSS-2332C或或RS-4222A（或或RS-4855）串行行通信接接口，该该接口的的功能是是串行/并行数数据的转转换、通通信格式式的识别别、数据据传输的的出错校校验、信信号电平平的转换换等。对对于一些些

37、小型可可编程控控制器，外外部设备备接口还还有与专专用的编编程器连连接的并并行数据据接口。6.输入/输出扩扩展单元元输入/输出出扩展单单元是可可编程控控制器输输入/输输出单元元的扩展展部件。当当用户所所需的输输入/输输出点数数或类型型超出主主机输入入/输出出单元所所允许的的点数或或类型时时，可以以通过加加接输入入/输出出扩展单单元来解解决。输输入/输输出扩展展单元与与主机的的输入/输出扩扩展接口口相连方方式有两两种类型型：简单单型和智智能型。7.其他外外部设备备编程器、外外部存储储器、打打印机、EEPROOM写入入器等。第三章 电机故故障诊断断系统设设计与PPLC的的选取3.1 PLCC的选取取

38、及介绍绍由于本文设设计采用用的机型型是西门门子生产产的S77-2000系列列PLCC，下面面对它进进行简单单介绍。德国西门子子（SIIEMEENS）公公司生产产的可编编程序控控制器在在我国的的应用也也相当广广泛，在在冶金、化化工、印印刷生产产线等领领域都有有应用。西西门子（SSIEMMENSS）公司司的PLLC产品品包括LLOGOO，S77-2000，SS7-3300，SS7-4400，工工业网络络，HMMI人机机界面，工工业软件件等。西门子S77系列PPLC体体积小、速速度快、标标准化，具具有网络络通信能能力，功功能更强强，可靠靠性更高高。S77系列PPLC产产品可分分为微型型PLCC（如S

39、S7-2200），小小规模性性能要求求的PLLC（如如S7-3000）和中中、高性性能要求求的PLLC（如如S7-4000）等。3.1.11 SSIMAATICC S77-2000 PPLCS7-2000 PPLC是是超小型型化的PPLC，它它适用于于各行各各业，各各种场合合中的自自动检测测、监测测及控制制等。SS7-2200 PLCC的强大大功能使使其无论论单机运运行，或或连成网网络都能能实现复复杂的控控制功能能。S7-2000PLLC可提提供4个个不同的的基本型型号与88种CPPU可供供选择使使用3.1.22 SSIMAATICC S77-3000 PPLCS7-3000是模模块化小小型P

40、LLC系统统，能满满足中等等性能要要求的应应用。各各种单独独的模块块之间可可进行广广泛组合合构成不不同要求求的系统统。与SS7-2200 PLCC比较，SS7-3300 PLCC采用模模块化结结构，具具备高速速（0.600.1s）的的指令运运算速度度；用浮浮点数运运算比较较有效地地实现了了更为复复杂的算算术运算算；一个个带标准准用户接接口的软软件工具具方便用用户给所所有模块块进行参参数赋值值；方便便的人机机界面服服务已经经集成在在S7-3000操作系系统内，人人机对话话的编程程要求大大大减少少。SIIMATTIC人人机界面面（HMMI）从从S7-3000中取得得数据，SS7-3300按按用户指

41、指定的刷刷新速度度传送这这些数据据。S77-3000操作作系统自自动地处处理数据据的传送送；CPPU的智智能化的的诊断系系统连续续监控系系统的功功能是否否正常、记记录错误误和特殊殊系统事事件（例例如：超超时，模模块更换换，等等等）；多多级口令令保护可可以使用用户高度度、有效效地保护护其技术术机密，防防止未经经允许的的复制和和修改；S7-3000 PLLC设有有操作方方式选择择开关，操操作方式式选择开开关像钥钥匙一样样可以拔拔出，当当钥匙拔拔出时，就就不能改改变操作作方式，这这样就可可防止非非法删除除或改写写用户程程序。具具备强大大的通信信功能，SS7-3300 PLCC可通过过编程软软件Stt

42、ep 7的用用户界面面提供通通信组态态功能，这这使得组组态非常常容易、简简单。SS7-3300 PLCC具有多多种不同同的通信信接口，并并通过多多种通信信处理器器来连接接AS-I总线线接口和和工业以以太网总总线系统统；串行行通信处处理器用用来连接接点到点点的通信信系统；多点接接口（MMPI）集集成在CCPU中中，用于于同时连连接编程程器、PPC机、人人机界面面系统及及其他SSIMAATICC S77/M77/C77等自动动化控制制系统。3.1.33 SSIMAATICC S77-4000 PPLCS7-4000 PPLC是是用于中中、高档档性能范范围的可可编程序序控制器器。S7-4000 PP

43、LC采采用模块块化无风风扇的设设计，可可靠耐用用，同时时可以选选用多种种级别（功功能逐步步升级）的的CPUU，并配配有多种种通用功功能的模模板，这这使用户户能根据据需要组组合成不不同的专专用系统统。当控控制系统统规模扩扩大或升升级时，只只要适当当地增加加一些模模板，便便能使系系统升级级和充分分满足需需要。3. 1. 4 工业业通讯网网络通讯网络是是自动化化系统的的支柱，西西门子的的全集成成自动化化网络平平台提供供了从控控制级一一直到现现场级的的一致性性通讯，“SIMATIC NET”是全部网络系列产品的总称，他们能在工厂的不同部门，在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据，有标准的接口并且相互

44、之间完全兼容。3.1.55 人人机界面面（HMMI）硬硬件HMI硬件件配合PPLC使使用，为为用户提提供数据据、图形形和事件件显示，主主要有文文本操作作面板TTD2000（可可显示中中文），OOP3，OOP7，OOP177等；图图形/文文本操作作面板OOP277，OPP37等等，触摸摸屏操作作面板TTP7，TTP277/377，TPP1700A/BB等；SSIMAATICC面板型型PC6670等等。个人人计算机机（PCC）也可可以作为为HMII硬件使使用。HHMI硬硬件需要要经过软软件（如如ProoToool）组组态才能能配合PPLC使使用。3.1.66 SSIMAATICC S77工业软软件

45、 西西门子的的工业软软件分为为三个不不同的种种类：（1）编程程和工程程工具 编程程和工程程工具包包括所有有基于PPLC或或PC用用于编程程、组态态、模拟拟和维护护等控制制所需的的工具。SSTEPP 7标标准软件件包SIIMATTIC S7是是用于SS7-3300/4000，C77 PLLC和SSIMAATICC WiinACC基于PPC控制制产品的的组态编编程和维维护的项项目管理理工具，SSTEPP 7-Miccro/WINN是在WWinddowss平台上上运行的的S7-2000系列PPLC的的编程、在在线仿真真软件。（2）基于于PC的的控制软软件 基于PPC的控控制系统统WinnAC允允许使

46、用用个人计计算机作作为可编编程序控制制器（PPLC）运运行用户户的程序序，运行行在安装装了Wiindoows NT44.0操操作系统统的SIIMATTIC工工控机或或其它任任何商用用机。WWinAAC提供供两种PPLC，一一种是软软件PLLC，在在用户计计算机上上作为视视窗任务务运行。另另一种是是插槽PPLC（在在用户计计算机上上安装一一个PCC卡），它它具有硬硬件PLLC的全全部功能能。WiinACC与SIIMATTIC S7系系列处理理器完全全兼容，其其编程采采用统一一的SIIMATTIC编编程工具具（如SSTEPP 7），编编制的程程序既可可运行在在WinnAC上上，也可可运行在在S7系

47、系列处理理器上。（3）人机机界面软软件 人机界界面软件件为用户户自动化化项目提提供人机机界面（HHMI）或或SCAADA系系统，支支持大范范围的平平台。人人机界面面软件有有两种，一一种是应应用于机机器级的的ProoToool，另另一种是是应用于于监控级级的WiinCCC。ProToool适适用于大大部分HHMI硬硬件的组组态，从从操作员员面板到到标准PPC都可可以用集集成在SSTEPP 7中中的PrroToool有有效地完完成组态态。PrroToool/litte用于于文本显显示的组组态，如如：OPP3，OOP7，OOP177，TDD17等等。PrroToool/Proo用于组组态标准准PC和

48、和所有西西门子HHMI产产品，PProTTooll/Prro不只只是组态态软件，其其运行版版也用于于Winndowws平台台的监控控系统。WinCCC是一个个真正开开放的，面面向监控控与数据据采集的的SCAADA（SSupeerviisorry CConttroll annd DDataa Accquiisittionn）软件件，可在在任何标标准PCC上运行行。WiinCCC操作简简单，系系统可靠靠性高，与与STEEP 77功能集集成，可可直接进进入PLLC的硬硬件故障障系统，节节省项目目开发时时间。它它的设计计适合于于广泛的的应用，可可以连接接到已存存在的自自动化环环境中，有有大量的的通信接

49、接口和全全面的过过程信息息和数据据处理能能力，其其最新的的WinnCC55.0支支持在办办公室通通过IEE浏览器器动态监监控生产产过程。3.2 S7-2000系列PPLC的的硬件配配置 SS7-2200系系列PLLC可提提供4种种不同的的基本单单元和66种型号号的扩展展单元。其其系统构构成包括括基本单单元、扩扩展单元元、编程程器、存存储卡、写写入器、文文本显示示器等。3.2.11 基基本单元元S7-2000系列列PLCC中可提提供4种种不同的的基本型型号的88种CPPU供选选择使用用，其输输入输出出点数的的分配见见下表：型 号输入点输出点可带扩展模模块数S7-2000CPPU222164S7-

50、2000CPPU2222862个扩展模模块78路数字字量I/O点或或10路路模拟量量I/OO点S7-2000CPPU222414107个扩展模模块168路数数字量II/O点点或355路模拟拟量I/O点S7-2000CPPU222624162个扩展模模块248路数数字量II/O点点或355路模拟拟量I/O点S7-2000CPPU2226XMM24162个扩展模模块248路数数字量II/O点点或355路模拟拟量I/O点3.2.22 扩扩展单元元S7-2000系列列PLCC主要有有6种扩扩展单元元，它本本身没有有CPUU，只能能与基本本单元相相连接使使用，用用于扩展展I/OO点数，SS7-2200系

51、系列PLLC扩展展单元型型号及输输入输出出点数的的分配如如表3-2所示示。表3-2 S77-2000系列列PLCC扩展单单元型号号及输入入输出点点数类 型型 号输入点输出点数字量扩展展模块EM22118无EM2222无8EM22334/8/1164/8/116模拟量扩展展模块EM23113无EM2322无2EM2355313.2.33 编编程器PLC在正正式运行行时，不不需要编编程器。编编程器主主要用来来进行用用户程序序的编制制、存储储和管理理等，并并将用户户程序送送入PLLC中，在在调试过过程中，进进行监控控和故障障检测。SS7-2200系系列PLLC可采采用多种种编程器器，一般般可分为为简

52、易型型和智能能型。简易型编程程器是袖袖珍型的的，简单单实用，价价格低廉廉，是一一种很好好的现场场编程及及监测工工具，但但显示功功能较差差，只能能用指令令表方式式输入，使使用不够够方便。智智能型编编程器采采用计算算机进行行编程操操作，将将专用的的编程软软件装入入计算机机内，可可直接采采用梯形形图语言言编程，实实现在线线监测，非非常直观观，且功功能强大大，S77-2000系列列PLCC的专用用编程软软件为SSTEPP7-MMicrro/WWIN。3.2.44 程程序存储储卡为了保证程程序及重重要参数数的安全全，一般般小型PPLC设设有外接接EEPPROMM卡盒接接口，通通过该接接口可以以将卡盒盒的

53、内容容写入PPLC，也也可将PPLC内内的程序序及重要要参数传传到外接接EEPPROMM卡盒内内作为备备份。程程序存储储卡EEEPROOM有66ES 72991-88GC000-00XA00和6EES 772911-8GGD000-0XXA0两两种，程程序容量量分别为为8K和和16KK程序步步。3.2.55 写写入器写入器的功功能是实实现PLLC和EEEPRROM之之间的程程序传送送，是将将PLCC中RAAM区的的程序通通过写入入器固化化到程序序存储卡卡中，或或将PLLC中程程序存储储卡中的的程序通通过写入入器传送送到RAAM区。3.2.66 文文本显示示器文本显示器器TD2200不不仅是一一

54、个用于于显示系系统信息息的显示示设备，还还可以作作为控制制单元对对某个量量的数值值进行修修改，或或直接设设置输入入/输出出量。文文本信息息的显示示用选择择/确认认的方法法，最多多可显示示80条条信息，每每条信息息最多44个变量量的状态态。过程程参数可可在显示示器上显显示，并并可以随随时修改改。TDD2000面板上上的8个个可编程程序的功功能键，每每个都分分配了一一个存储储器位，这这些功能能键在启启动和测测试系统统时，可可以进行行参数设设置和诊诊断。3.3 系系统框图图 如如下图，准准备开机机时，按按下开机机按钮后后，首先先检测断断路器状状态，如如果断路路器初始始状态为为闭合，电电机无法法启动，

55、并并且声光光报警。如如果断路路器初始始状态为为断开，断断路器合合闸，电电机开始始启动。在在启动过过程中，若若发生一一级故障障，PLLC进行行相应的的保护动动作。启启动完成成后，“电机开开/关指指示灯”亮，电电机正常常运行。运运行过程程中，PPLC依依次循环环检测电电机是否否发生相相间短路路、断相相、低电电压、单单相接地地、过负负荷、过过电流等等故障，若若有发生生，PLLC进行行相应保保护动作作。关机机时，PPLC接接到关机机命令后后，断路路器跳闸闸，“电机开开/关机机指示灯灯”灭。故故障声光光报警后后，按“报警复复位按钮钮”复位。如如下图所所示。 第四章 电电机故障障诊断系系统设计计故障诊断系

56、系统建立立在基于于PLCC和上位位计算机机组成的的控制系系统上。PPLC在在故障诊诊断系统统中的功功能主要要是完成成输煤系系统设备备故障信信号检测测、预处处理，转转化存储储并传输输给上位位计算机机。上位位计算机机由于具具有强大大的科学学计算功功能，利利用专家家知识和和专家库库，完成成从故障障特征到到故障原原因的识识别工作作。并通通过 HYPERLINK o 人机界面专区 t blank o 人机界面专区 人机机界面，给给出故障障定位，报报告和解解释故障障诊断结结果，并并为操作作员给出出相应的的排除故故障的建建议。4.1电机机故障等等级分类类电机的结构构同时包包含电气气和机械械两部分分，也可可以

57、说是是电气和和机械的的结合点点。所以以说，它它的故障障要一分分为二的的分析。对对电机的的振动故故障原因因也要分分成两部部分。 一般来来讲，电电机振动动是由于于转动部部分不平平衡、机机械故障障或电磁磁方面的的原因引引起的。 1、转动动部分不不平衡主主要是转转子、耦耦合器、联联轴器、传传动轮（制制动轮）不不平衡引引起的。 处理方方法是先先找好转转子平衡衡。如果果有大型型传动轮轮、制动动轮、耦耦合器、联联轴器，应应与转子子分开单单独找好好平衡。再再有就是是转动部部分机械械松动造造成的。如如：铁心心支架松松动，斜斜键、销销钉失效效松动，转转子绑扎扎不紧都都会造成成转动部部分不平平衡。 2、机械械部分故

58、故障主要要有以下下几点：（1） 联联动部分分轴系不不对中，中中心线不不重合，定定心不正正确。这这种故障障产生的的原因主主要是安安装过程程中，对对中不良良、安装装不当造造成的。还还有一种种情况，就就是有的的联动部部分中心心线在冷冷态时是是重合一一致的，但但运行一一段时间间后由于于转子支支点，基基础等变变形，中中心线又又被破坏坏，因而而产生振振动。 （2） 与电机机相联的的齿轮、联联轴器有有毛病。这这种故障障主要表表现为齿齿轮咬合合不良，轮轮齿磨损损严重，对对轮润滑滑不良，联联轴器歪歪斜、错错位，齿齿式联轴轴器齿形形、齿距距不对、间间隙过大大或磨损损严重，都都会造成成一定的的振动。 （3）电电机本

59、身身结构的的缺陷和和安装的的问题。这这种故障障主要表表现为轴轴颈椭圆圆，转轴轴弯曲，轴轴与轴瓦瓦间间隙隙过大或或过小，轴轴承座、基基础板、地地基的某某部分乃乃至整个个电机安安装基础础的刚度度不够，电电机与基基础板之之间固定定不牢，底底脚螺栓栓松动，轴轴承座与与基础板板之间松松动等。而而轴与轴轴瓦间间间隙过大大或过小小不仅可可以造成成振动还还可使轴轴瓦的润润滑和温温度产生生异常。 （4）电机机拖动的的负载传传导振动动。例如如：汽轮轮发电机机的汽轮轮机振动动，电机机拖动的的风机、水水泵振动动，引起起电机振振动。 3、电气部部分的故故障是由由电磁方方面的原原因造成成的 主主要包括括：交流流电机定定子

60、接线线错误、绕绕线型异异步电动动机转子子绕组短短路，同同步电机机励绕组组匝间短短路，同同步电机机励磁线线圈联接接错误，笼笼型异步步电动机机转子断断条，转转子铁心心变形造造成定、转转子气隙隙不均，导导致气隙隙磁通不不平衡从从而造成成振动。本本设计中中系统故故障分为为两个等等级如上上图所示示:一级级故障为为高级。当当发生此此类故障障，断路路器跳闸闸使电机机停止运运行，PPLC禁禁止其他他控制输输出，并并声光报报警（指指示灯和和电铃）。只只有按报报警复位位按钮后后声光报报警停止止。二级级故障为为低级。当当发生此此类故障障时，断断路器不不动作，电电机继续续运行，只只相应声声光报警警。4.2 故故障诊断