基于plc的电机故障诊断系统设计毕业论文

基于plc的电机故障诊断系统设计毕业论文内容摘要：

修改或功能的扩展 2 存储器容量的估算 用户程序所需的存储容量大小不仅与 PLC 系统的 IO 点数运算处理量程序结构控制要求等因素有关而且还与功能实现的方法程序编写水平有关通常采用经验估算方法来估算经验估算方法是根据每个功能器件类型和 IO 点数统计所需程序容量的估算公式是 存储容量字节 开关量 IO 点数 10 模拟量 IO 通道数100 三输入输出模块的选择 输入模块的主要任务是将输入信号转换为合适的 电平信号根据输入信号的类型不同输入模块分为直流 5122448V 等和交流 115220V 等形式一般情况下信号传输距离在 10m 以内的可选择直流 5V 的输入模块信号传输距离在 10～ 30m 可选用直流 12V 或 24V 的输入模块 48V 以上的适用于信号传输距离更远的情况 输出模块的任务是将 PLC 内部信号转换为外部的控制信号输出模块的输出方式有继电器输出晶体管输出晶闸管输出三种可根据实际需要选取对开关频繁功率因数低的电感性负载可选用晶闸管输出方式其缺点是价格高过载能力差继电器输出方式适用于电压范围宽导通压降小的负载且价格便宜带载 能力强其缺点是寿命短响应速度慢晶体管输出方式比较适合开关频繁功率因数低导通压降小的负载 四电源模块的选择 电源模块的选择仅对于模块式结构的 PLC而言对于整体式 PLC不存在电源的选择 电源模块的选择主要考虑电源输出额定电流和电源输入电压电源模块的输出额定电流必须大于 CPU 模块 IO 模块和其他特殊模块等消耗电流的总和同时还考虑今后 IO 模块的扩展等因素电源输入电压一般根据现场的实际需要而定 五模拟量 IO 模块及特殊功能模块的选择 PLC 的模拟量 IO 模块的主要功能是数据转换模拟量输出模块是将 PLC 内部的数字量转换为模拟 量信号输出至变频器阀门等装置典型模拟量 IO 模块的量程为 10～ 10V0～ 10V1～ 5V 电压型及 0～ 20mA4～ 20mA 电流型等 第四节 PLC 的选取及介绍 德国西门子公司生产的可编程控制器在我国的应用也相当广泛在冶金化工印刷生产线等领域都有应用 西门子 S7 系列 PLC 体积小速度快标准化功能更强可靠性更高 S7 系列 PLC产品可分为微型 PLC如 S7200小规模性能要求的 PLC如 S7300和中高性能要求的 PLC 如 S7400 等 一 SIMATIC S7200 PLC S7200PLC是超小型化的 PLC它具有极高 的可靠性丰富的指令集易于掌握便捷的操作丰富的内置集成功能实时特性强劲的通信能力丰富的扩展模块适用于各种场合中的检测监测及自动化控制的需要 S7200PLC 的强大功能使其无论单机运行或连成网络都能实现复杂的控制功能 S7200PLC 可提供 4 个不同的基本型号与 8 种 CPU 可供选择使用 S7200CPU 集成了丰富的内置功能 1 高速计数器输入 2 短暂脉冲捕捉功能 3 高速脉冲输出 4IO 硬件中断事件 5 特殊功能相关的中断功能 6PID 控制 PID 自整定功能 7 用户自定义的库指令便于模块化编程 8 在 RUN 状态下的在线编 程能力 9 可调整的数字量和模拟量的输入滤波 10 定义数字量和模拟量在 STOP 时的状态 二 SIMATIC S7300 PLC S7300PLC是一种通用的 PLC能适合自动化工程中的各种应用场合尤其是在生产制造工程中的应用模块化易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点使得S7300 在以下工业领域中实施各种控制任务时成为一种既经济又切合实际的解决方案 三 SIMATIC S7400 PLC S7400PLC 是用于中高档性能范围的可编程控制器 S7400PLC 采用模块化无风扇的设计可靠耐用同时可以选用多种 级别的 CPU并配有多种通用功能的模板这使用户能根据需要组合成不同的专用系统当控制系统规模扩大或升级时只要适当地增加一些模板便能使系统升级和充分满足需要 四工业通讯网络 通讯网络是自动化系统的支柱西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级一直到现场级的一致性通讯 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之间完全兼容 五人机界面 HMI HMI硬件配合 PLC使用为用户提供数据图形和事件显示主要有文本操作面板TD200OP3OP7OP17 等图形文本操作面板 OP27OP37 等 触 摸 屏 操 作 面 板TP7TP2737TP170AB 等 SIMATIC 面板型 PO670 等个人计算机也可以作为 HMI 硬件使用 HMI 硬件需要经过软件如 ProTool 组态才能配合 PLC 使用 六 SIMATIC S7 工业软件 西门子的工业软件分为三个不同的种类 1 编程和工程工具编程和工程工具包括所有基于 PLC 或 PC 用于编程组态模拟和维护等控制所需的工具 STEP7 标准软件包 SIMATIC 是用于 S7300400C7 PLC和 SIMATIC WinAC 基于 PC 控制产品的组态编程和维护的 项目管理工具 STEP 7MicroWIN 是在 Windows 平台上运行的 S7200 系列 PLC 的编程在线仿真软件 2基于 PC的控制软件基于 PC的控制系统 WinAC允许使用个人计算机 SIMATIC工控机或其它任何商用机 WinAC提供两种 PLC一种是软件 PLC在用户计算机上作为视窗任务运行另一种是插槽 PLC 它具有硬件 PLC 的全部功能 WinAC 与 SIMATIC S7 系列处理器完全兼容其编程采用统一的 SIMATIC 编程工具编制的程序既可运行在 WinAC 上也可运行在 S7 系列处理器上 3 人机界面软件人机界面软件为用户自 动化项目提供人机界面 SCADA 系统支持大范围的平台人机界面软件有两种一种是应用于机器级的ProTool 另一种是应用于监控级的 WinCC ProTool 适用于大部分 HMI 硬件的组态从操作员面板到标准 PC 都可以用集成在 STEP 7 中的 ProTool 有效地完成组态 WinCC是一个真正开放的面向监控与数据采集的 SCADA软件可在任何标准 PC上运行 WinCC 操作简单系统可靠性高与 STEP 7 功能集成可直接 进入 PLC 的硬件故障系统节省项目开发时间 第五节 S7200 系列 PLC 的硬件配置 S7200 系列 PLC 的 硬件系统配置灵活既可用单独的 CPU 模块构成简单的开关量控制系统也可通过 IO 扩展或通信联网功能构成中等规模的控制系统主要包括如下几部分 一硬件系统配置 1PLC 基本单元即 CPU 模块是 PLC 系统的核心包括 CPU 存储器系统部分输入输出接口内置 5V 和 24V 直流电源 RS485 通信接口等 2 扩展单元用于 PLC 系统的 IO 扩展包括数字量 IO 模块和模拟量 IO 模块 3 编程设备可使用手持式编程器也可使用装有 SIMATIC S7 系列 PLC 编程软件的计算机编程设备可实现用户程序的编制编译调试和下载 4 人机界面常用的有触摸屏和文本显示器也可通过装有工业组态软件的微机实现通过人机界面可实现对工业控制过程的监控 5 通信模块可通过 CPU 模块自带的 RS485 接口与上位机或其他 PLC 通信也可通过专用的通信模块与其他网络设备组成各种通信网络以实现数据交换如通信处理器模块 CP2432 或 PROFIBUSDP 模块 EM277 等 6 其他设备各种特殊功能模块具有独立的运算能力能实现特定的功能如位置控制模块高速计数器模块闭环控制模块温度控制模块等 二 CPU 模块 S7200系列 PLC的 CPU22X系列主要有 CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226等型号其输入输出点数的分配表如表 31 所示 表 31 S7200 系列 PLC 中 CPU22X 的基本单元 型号 输入点 输出点 可带扩展模块数 S7200 CPU221 6 4 S7200 CPU222 8 6 2 个扩展模块 78 路数字量 IO 点或 10 路模拟量 IO 点 S7200 CPU224 14 10 7 个扩展模块 168 路数字量 IO 点或 35 路模拟量 IO 点 S7200 CPU224XP 14 10 7 个扩展模块 168 路数字 量 IO 点或 35 路模拟量 IO 点 S7200 CPU226 24 16 7 个扩展模块 248 路数字量 IO 点或 35 路模拟量 IO 点 三数字量扩展模块 S7200 系列 PLC 可以提供 3 大类共 10 种数字量输入输出扩展模块见表 32 表 32 输入输出扩展模块 型号 名称 扩展模块 EM221 数字量输入扩展模块 8 点 24VDC输入光耦隔离 16 点 24VDC 输入光耦隔离 EM222 数字量输出扩展模块 8 点 24VDC 输出型 8 点继电器输出型 EM223 数字量输入输出扩展模块 24VDC 输入 4 点晶体管输出 4 点 24V 表 32 S7200 系列 PLC 数字量输入输出扩展模块 DC 输入 4 点继电器输出 4 点 24VDC 输入 8 点晶体管输出 8 点 24VDC输入 8 点继电器输出 8 点 24VDC 输入 16 点晶体管输出 16 点 24VDC 输入 16 点继电器输出 16 点 四模拟量扩展模块 在 S7200 系列 PLC 中除了 CPU224XP 模块本身带有模拟量 IO外其他 CPU 模块若想处理模拟信号则需进行模拟量模块的扩展模拟量扩展模块主要有 3 种见表 33 表 33 S7200 系列 PLC 模拟量输 入输出扩展模块 型号 名称 性能说明 EM231 模拟量输入扩展模块 12 位 差分输入输入范围 电压 0～ 10V0～ 5V177。 25V177。 5V 电流 0～ 20mA 转换时间小于 250us 最大输入电压 30VDC 最大输入电流 32mA EM232 模拟量输出扩展模块 12 位 输出范围电压177。 10V 电流 0～ 20mA 数据字格式电压 32020～ 32020V。