基于PLC的电动机故障保护系统设计

A0-程序流程图

目录
摘要i
Abstract ii
1引言1
1.1 PLC的应用以及选题的意义1
1.1.1 PLC的应用1
1.1.2完成本题的目的和意义1
1.2 PLC应用于故障诊断系统的发展现状2
1.3故障诊断方法2
（1）基于小波分析的故障诊断方法2
（2）专家系统故障诊断方法2
2 PLC原理介绍及设备总体结构介绍4
2.1 PLC发展历程4
2.2 PLC控制系统的发展前景5
2.3 PLC的分类5
1按结构形式分类5
2按功能、点数分类6
2.4 PLC的工作原理7
1公共处理扫描阶段7
2输入采样扫描阶段7
3执行用户程序扫描阶段7
4输出刷新扫描阶段8
2.5 PLC的组成8
3可编程控制器系统设计11
3.1可编程控制器系统设计原则11
3.2可编程控制器系统设计步骤11
3.3可编程控制器系统设计的基本内容12
3.4可编程控制器控制系统的硬件设计12
3.4.1 PLC机型的选择12
3.4.2 PLC容量的选择14
3.5可编程控制器控制系统的软件设计15
3.6 PLC的选取及介绍16
3.6.1 SIMATIC S7-200 PLC 16
3.6.2 SIMATIC S7-300 PLC 17
3.6.3 SIMATIC S7-400 PLC 18
3.6.4工业通讯网络18
3.6.5人机界面HMI 18
3.6.6 SIMATIC S7工业软件19
3.7 S7-200系列PLC的硬件配置19
3.7.1 CPU模块20
3.7.2数字量扩展模块21
3.7.3模拟量扩展模块21
3.7.4通信模块22
3.7.5编程器22
3.7.6程序存储卡22
3.7.7写入器22
3.7.8文本显示器23
4电机故障诊断系统设计24
4.1电机的故障24
4.2电机的保护25
4.3故障诊断系统设计27
4.3.1系统硬件设计27
4.3.2系统软件设计30
4.3.3主程序： 32
4.3.4子程序33
4.4编程软件36
4.4.1 PLC的编程语言36
4.4.2 STEP7-Micro/WIN编程软件介绍37
4.4.3编写用户程序38
4.5仿真软件S7-200 Simulation 38
5系统电源设计42
6 MCGS画面设计43
6.1 MCGS组态软件的相关简介43
6.2 MCGS的构成43
6.2.1 MCGS组态软件的系统构成43
6.2.2 MCGS组态软件界面简介45
6.3 MCGS组态软件的功能和特点46
6.4 MCGS组态软件的工作方式47
6.5 MCGS组态软件的操作方式48
6.6新工程项目的一般构建过程51
6.7创建项目和画面52
6.7.1建立工程52
6.7.2画面设计及动画连接53
6.8画面制作54
结论55
参考文献57
外文文献59
中文译文65
1.Nitin D. Sonawane， 65
2.A.M.Jain教授， 65
致谢70

基于PLC的电动机故障保护系统设计
摘要
本文介绍了国内电机故障诊断系统设计以及存在的问题，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，并且详细介绍了所选用的西门子S7-200PLC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/关指示灯”灭。故障声光报警后，按“报警复位按钮”复位。本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。
关键词：电机；PLC；故障诊断
Design of Motor Fault Protection System Based on PLC
Abstract
This paper introduces the system design and existing problems of domestic motor fault diagnosis,and also introduces the working principle and type selection basis of programmable controller. A fault diagnosis system based on PLC motor is designed,and the selected Siemens S7-200 PLC and the S7-300 and S7-400 PLC of the same type are introduced in detail. According to the design requirements,the input and output I/O of PLC are allocated. And write the ladder map of the system operation. When ready to boot,after pressing the boot button,first detect the circuit breaker status,if the initial state of the circuit breaker is closed,the motor can not start,and the sound and light alarm. If the initial state of the circuit breaker is disconnected,the circuit breaker closes and the motor starts. In the start-up process,if a primary failure occurs,the PLC performs corresponding protection actions. After the start-up is completed,the "motor on/off indicator light" is on and the motor is running normally. During the operation,PLC circulates to detect whether the motor has faults such as interphase short circuit,broken phase,low voltage, single phase grounding,overload overcurrent,etc.. If it occurs,PLC performs corresponding protection actions. When the power off, PLC received the power off command,circuit breaker trip,"motor on/off indicator light" out. After the fault acoustic light alarm,press the "alarm reset button" reset. The choice of this design is based on PLC fault diagnosis system design of the motor.
Key words: motor；PLC；Fault diagnosis

1引言
PLC的应用以及选题的意义
1.1.1 PLC的应用
PLC是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置，随着微处理器技术的发展，PLC得到了迅速的发展，也在社会各领域的生产中得到了越来越多的应用。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
PLC在各个行业使用情况大致可归纳为如下几类：

A0-电气原理图

A0-主程序梯形图

A1-CPU外部端子接线图

A1-EM231外部接线示意图

A1-子程序梯形图