毕业设计论文-基于PLC的电机综合保护系统设计.doc

南昌航空大学科技学院2014届学士学位论文 毕业设计（论文）题目： 基于PLC的电机综合保护系统设计 系 别 信息工程系专业名称 自动化班级学号 108202202学生姓名 刘晓华指导教师 彭元修二O 一 四 年 五 月 毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：基于PLC的电机综合保护系统设计II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、查阅文献并翻译一篇英文资料；2、介绍了电机常见的四种故障及其保护原理；3、本文采用了西门子S7-200系列的可编程序控制器CPU224来控制对电机的各种故障保护；4、绘制整体的系统设计步骤框图；5、了解PLC的工作原理，根据设计要求选择合适的型号；6、编写系统的保护程序，其中有四个子程序，包括过载、断相、短路、欠压保护子程序。III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：1.收集和阅读相关资料，熟悉课题背景 第1周-第2周2.撰写开题报告，翻译相关的外文资料一篇 第3周-第4周3.完成电机控制原理和应用PLC控制电机原理的阐述 第5周-第6周4.完成应用PLC控制电机的硬件电路和软件设计 第7周-第10周5.对所设计的系统进行实际调试并给出调试结果 第11周-第13周6.设计结果总结及分析 第14周-第15周7.撰写毕业论文，准备答辩 第16周-第18周 、主 要参考资料：1王兆义.可编程控制器使用技术M.北京：机械工业出版社，20042陈立定.电气控制及PLC可编程控制器M.广州:华南理工大学出版社,2001:160-166 3路林吉，王坚，江龙康. 可编程控制器原理及应用M.北京：清华大学出版社出版,20044张运波.工厂电气控制技术M.北京：科学出版社出版，2001 5S.E.Zocholl.Motor Analysis and Thermal Protection.IEEE Transactions on Power DeliveryJ，1990，5(3)：1275-1280.6廖常初. PLC基础及应用M.重庆：机械工业出版社出版，2002 7殷洪义. 可编程序控制器选择设计与维护M，北京：机械工业出版社，2003:38-51 信息工程 系 自动化 专业类 1082022 班学生（签名）： 填写日期： 2014 年 1 月 10 日指导教师（签名）： 助理指导教师(并指出所负责的部分)：信息工程 系主任（签名）：学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期：导师签名： 日期：南昌航空大学科技学院2014届学士学位论文基于PLC的电机综合保护系统设计 学生姓名：刘晓华 班级：1082022 指导老师：彭元修摘要：发动机作为动力设备，广泛应用于，长期以来一直保护人们的关注。近年来，随着计算机技术的发展和自动化控制，综合保护系统出现了微处理器为核心的计算机理论。这个新系统尤其是相对于传统的保护系统，具有较强的逻辑分析和处理功能的保护，并且两个故障记录和故障分析，显著优点，如易于实现网络管理已成为电机目前的研究方向的警卫。这是在这种情况下，开展基于PLC的电机综合保护装置的研究工作。本文主要研究了基于PLC的电机综合保护系统，开始研究综合保护的主要系统，PLC ，提出的控制器可为选兴的功能特点和发展的基础上，并详细介绍了选择和西门子S7 200 PLC的相同类型的S7-300、S7-400 ，PLC描述过载马达压力，保护和保护系统的类型短路故障特征，设备说明，并按照设计确定的保护程序进行了PLC的I / O，是按照不同的原则划分故障，设计和样品在电路仿真容积分别为CPU CPU按照所有的常量判断，以决定是否要加相应的保护时，PLC将启动相应的继电器和寄储器来做出相应的保护动作，并显示相应的故障类型，根据设计程序动作断开电动机的电源，从而实现电机的保护。关键词：PLC 电机 综合保护 指导老师签名：南昌航空大学科技学院2014届学士学位论文Based on PLC s motor integrated protection system design Student name: Liu Xiao hua Class:1082022 Supervisor: Peng Yuan xiuAbstract:Motor as a widely used power equipment,It,s protection of peoples attention for a long time.In recent years , with the continuous development of computer technology and automatic control theory,The emergence of computer integrated protection system with microprocessor core .This new protection system mainly compared with the traditional protection systems , with a strong logical analysis and processing functions , and both fault recording and fault analysis, significant advantages , such as easy to implement network management has become the current study motor protection devices direction .This article is in this context , to carry out research work of the PLC -based motor integrated protection devices .This article studies the integrated motor protection PLC -based system, introduces the principle of programmable logic controllers , selection based on features and development status ,And details of the selected Siemens S7-200 PLC and the same type of S7-300 PLC, S7-400 PLC, described the motor overload , lose of phase, short circuit , undervoltage protection fault type is characterized by its principles ,Describes the protection system hardware configuration, and the preparation of PLC saver, according to the design requirements of the PLC input and output I / O has been allocated , While using different principles of action according to different fault types , which are designed to protect the time limit , the incoming analog sampling circuit to the PLC CPU, the CPU make judgments based on pre-determined set value , to decide whether to activate the corresponding protection subroutine when detecting the amount exceeds the setting value , PLC relay will start the appropriate memory and registers to make the appropriate action to protect and display the corresponding fault types , according to the design program of action off the power of the motor in order to achieve protection of the motor.Keywords : PLC Motor Protector Signature of Supervisor:南昌航空大学科技学院2014届学士学位论文目 录1 前言1.1 PLC的应用以及选题的意义11.2 电动机保护装置的历史及现状41.3国内外本题发展现状42 保护系统的结构与功能2.1可编程序控制器的结构52.1.1 PLC的分类及组成52.1.2 PLC系统设计步骤82.2电动机保护的应用102.2.1过载保护102.2.2断相保护112.2.3短路保护112.2.4欠压保护123 保护系统的硬件设计3.1 PLC的工作原理123.2可编程控制器的选型133.2.1 CPU的选择133.2.2输入输出量的计算143.3 系统的总体结构144 保护系统的软件设计4.1 PLC 的编程语言与指令154.2 系统软件设计16 4.2.1 主程序说明.164.2.2 程序流程图.174.3 系统程序设计175 结论.22参考文献.23致 谢.24附 录.25南昌航空大学科技学院2014届学士学位论文基于PLC的电机综合保护系统设计1 前言1.1 PLC的应用以及选题的意义1. PLC的应用在发展初期，由于价格高企可编程控制器，使得其应用受到限制。 PLC的应用范围，近年来迅速扩大，主要原因是：一方面，随着微处理器芯片及相关元件的价格大大下降，使PLC的成本降低;随着PLC功能显著增加，而另一方面，它可以解决许多复杂的计算和通信， PLC的应用范围扩大的问题。目前， PLC已广泛应用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，纺织，交通，环保，文化娱乐等行业。PLC的主要应用有如下几方面：(1)开关量的逻辑控制(2)过程控制(3)运动及位置控制(4)数据处理(5)通信联网(6)特殊功能2.选题的意义 与故障诊断技术来检测，识别，预测和采取重点增加先进技术的故障诊断一直是广泛的，不仅准确，及时的诊断，采取进一步措施，以确保可靠性和整个系统的安全性。电力系统故障可能是工业生产的系统造成严重影响的稳定和安全运行，因此，为了保护其他服务领先主题是非常重要的，这是基于对电源保护系统的设计开发。 也有越来越多的应用控制机制，也有在现有资源和PLC公司的一些不足之处，高效率和预警程序，不仅可以改变电气和电子设备还可以改善它的功能（1）PLC的发展史 半导体技术,特别是微处理器和微型计算机技术的发展,到70年代中期,尤其是进入80年代,PLC已广泛使用16位或32位微处理器CPU,输入和输出模块和外围电路采用,质量,甚至在超大规模集成电路、PLC在概念、设计、成本性能和应用程序有新突破。 这个时候PLC不仅是一种逻辑功能,还具有数据处理功能,PID控制和数据通信中,称为“可编程序控制器(可编程控制器)是更合适的,称为电脑,但为了与个人计算机(以下简称区别于PC Persona1电脑),一般将它称为PLC(可编程逻辑控制器)。 PLC是微机技术与传统的继电器接触器控制技术相结合的产品,基本的设计理念是将电脑功能是完美的,和灵活的优点,一般和继电器控制系统简单,操作方便,廉价的优势,结合硬件的控制器是一个标准的、通用的。 根据实际的应用程序对象,控制内容到软件到用户程序内存控制器。 继电器控制系统数百年的历史,它是弱电信号控制系统控制方法,复杂的继电器控制系统,故障查找和排除困难,时间长,严重影响到工业生产。 在工艺要求的情况下改变、控制组件和连接需要包含在相应的变化,修改、长时间、高成本,这样用户宁愿也产生了新内阁。 克服了继电器、接触器。 对于用户来说,可编程序控制器是一种非接触式设备,这一变化过程可能改变生产过程,因此,如果使用可编程序控制器在初步设计阶段,可以使它简单容易找到的设计和调试。 从的角度来看,可编程序控制器的生产制造商在制造阶段不需要专门设计的控制器根据用户的命令,适合大规模生产。 由于这些特点,可编程控制器的出现很快是工业控制的欢迎,并得到迅速发展。 目前,可编程控制器已经成为工厂自动化的一个强大的工具,得到了广泛的应用。 到1960年代末,人们可以想象电脑一般,灵活,和功能是完美的和继电器接触器控制系统简单,使用方便,生产成本低,生产的订单生产过程控制,可以使用简单的语言,可以让人完全不熟悉电脑也可以方便使用的控制器。 这个想法是首先由美国最大的汽车制造商,通用汽车(general motors)在1968年提出。 根据上述要求,数字设备公司在1969年,第一个开发出世界上第一台可编程逻辑控制器,和被称为“可编程序控制器”。 1971年,引进的技术来自美国,日本,开始生产可编程控制器。 1973年,西德、法国等西欧国家开始开发和生产的可编程控制器。 我国也开始发展从1974可编程控制器,在1977年开始工业从第一台PLC诞生至今，大致经历了如下四次更新换代。 PLC的第一代,大多数与一台机器开发,使用核心内存存储,只有逻辑控制、定时、计数等功能。 PLC的第二代,使用8位微处理器和半导体存储器,其产品逐步系列化、功能也增强,从而实现数字计算、传输、比较,等等。 PLC的第三代,使用高性能微处理器和芯片中央处理单元,工作速度大大提高,促使其多功能的方向发展和网络同时,并有较强的自我诊断能力。 PLC的第四代,不仅充分利用16位和32位微处理器CPU、内存容量比较大,可以直接使用在一些大规模的复杂控制系统,和编程语言除了使用传统的梯形图,流程图,等等,还可以使用高级语言、外设和更为多样化。（2）PLC控制系统的发展前景 目前,大规模和超大规模集成电路和微电子技术的发展,PLC开发机器从最初发展到现在的16位和32位微处理器实现PC,并实现多处理器的多通道处理。 如今,PLC技术已经非常成熟,不仅增强控制功能,功耗,缩小体积,降低成本,提高可靠性,编程和故障检测更为灵活和方便,和远程I / O和通信网络、数据处理和图像显示的发展,使连续生产过程中使用的PLC控制的方向发展,已经成为工业生产自动化的支柱之一。 现在,世界上有超过200 PLC制造商,400多个品种的PLC产品,根据该地区可以分为三个学校如美国、欧洲和日本的产品,各种学校的PLC产品有不同的特点。 其中,美国公司生产的国家,有超过100 PLC制造商,著名的A - B公司,通用电气公司(GE)、莫迪康(莫迪康)公司。 欧洲公司主要产品制造商与德国西门子公司(西门子)公司、AEG、法国TE。 日本有许多PLC制造商,如三菱、欧姆龙、松下、富士、等,韩国三星(三星、LG等,制造商的产品占据了80%以上的PLC市场份额。经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有三十家，国内PLC应用市场仍然以国外产品为主。国内公司在开展PLC业务时有较大的竞争优势，如：需求优势、产品定制优势、成本优势、服务优势、响应速度优势。 随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。 在产品规模方面，向两极发展:一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和超小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。 向通信网络化发展:PLC网络控制系统和PLC控制技术发展趋势。 网络PLC与PLC之间的通信,PLC和计算机网络通信得到了广泛的应用。 目前,PLC制造商在开发自己的专用通信模块和PLC网络通信软件来提高产能。 PLC制造商也在谈判中指定的一般标准的沟通,形成一个更大的网络系统。 公司已成为一个集散控制系统(DCS)的一个组成部分。 向模块化、智能化发展: 为满足各种工业自动化控制系统的需要,近年来,PLC制造商已经开发出许多新组件和模块,如智能I / O模块、温度控制模块和专用特殊智能模块PLC外部故障检测,等等,这些模块的开发和应用不仅提高了功能,扩展了PLC的应用范围,还提高了系统的可靠性。 编程语言和编程工具的多样化和标准化: 各种编程语言共存、互补的PLC软件的进展和发展趋势。 PLC制造商在制作硬件和编程工具和频繁升级,丰富多样,功能改善的同时,越来越多的地图(制造业自动化协议),PLC基本单元,包括输入和输出模块、通信协议和编程语言和编程工具的技术和标准化。1.2 电动机保护装置的历史及现状 马达传动系统在国民经济的重要组成部分,主要作用是概括不同地位差不多,工业、农业、国防建设及人民生活正常运行的重要保障,因此引擎正常运转是非常重要的。 发动机附件几乎涵盖工业农业生产和人类生活的领域,这些应用程序域,发动机运行在恶劣的环境下,往往想不起来、老化、绝缘相,完全崩溃。 对于大型设备行业重要场合,发动机高强大引擎,不幸事件所造成的损失,无数。 我国通过模仿汽车综合保护措施、开发、设计和智能升级和几个阶段。 值得注意的是,近年来,微机电技术发展方向提供多功能智能发明东西在过去，目前有区域的机电，可以直接在一个直流电流，温度的施加电压，灵敏度设置具有高的可靠性，不同的功能，过程中的损坏，降低机电逃学类型的时间，刚刚打破，适合现场制作复产，并减少停机时间治疗失败后的保护。另外，在使用筛选技术电场裂纹的偏见，在线磨损由在早期发现癌症的趋势，营业额的变化跟踪，偏差的特点耐磨，家庭和跟随，外圆，起个大早，以免扫腔事故。1.3国内外本题发展现状成熟的稳定性和信赖的plc控制器越来越广泛工业用控制使用的。 plc系统的设计直接产业用控制系统,可靠的动作的保安方面的影响。 工业用控制的条件。因此,正常工作,再加上plc的总体统还及时的系统障碍时的故障排除和错误处理。 自动诊断业界的产业用、智能控制系统障碍发生了重要的迹象,又实用价值。 plc是控制设备,这在现在广泛plc内部资源和强力的功能、障碍检测及警报步骤及对应的一幕,可以替代功能,只是在使用的,你也信赖性和系统的柔软性提高。2 保护系统的结构与功能 2.1可编程序控制器的结构2.1.1 PLC的分类及组成 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PLC意志力,CPU和I / O接口组件都集中在一个案例中,与结构紧凑的特点,体积小,价格低。 这种整体结构常用的小型PLC。 集成不同的I / O点的PLC基本单元(也称为主机)和单位的扩张。 基本单位、CPU、I / O接口,扩张和膨胀的I / O单元连接,并连接到程序员或EPROM作家界面,等等。扩展单位只有I / O和电源,等等,没有CPU。 普遍使用的基本单位和扩张扁平电缆之间的连接单元。 积分PLC一般也可以配备特殊功能单元,如模拟单元、位置控制单元,等等,来扩展它的功能。 （2）模件PLC可编程控制器PLC的模块，每个程序集是一个独立的模块，以O CPU模块模块I /电源模块（ CPU）和功能模块。模块部分或PLC面板和模块。帧或模块完全就位。 PLC模件，是，其特征在于，柔韧性可在必要时，系统的尺寸的选择范围，便于扩展，易于维护成本。整体平均为PLC模块化结构。许多功能和全面的PLC模块化负载，如PLC解决。集聚PLC CPU类型，如电/ O接口是一个独立的模块，线缆连接，每个模块都可以累计。此外，该系统可以是柔性的，面积也。2按功能分类 根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。（1） 低成本PLC 。从逻辑上讲，在这里，计量，监测和诊断，从提供基本的服务，如离开可以有一个量的建模和计算，数学，数据传输和比较，通信等。主要用于逻辑顺序，确认或有少量自模拟控制系统的控制。（2） 平均成本的PLC 。除了底部的更模拟和计算，数学，数据传输和比较，孰知转换， A / O ） ，包括建立网络，通信。在某些情况下，会产生中断控制将适用，良好的控制系统。（3） 高端PLC 。除了机器的平均成本，符号运算通过计算功能，传输标签和功能表增加了与矩阵运算在这里，逻辑根等特殊功能。更高档的硬件PLC的通信网络，大规模的流程或系统功能的工厂自动化网络控制。3按I/O点数分类 根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。 小型PLC （ 1 ）I / O点普遍少于256小时，或8位的CPU ， 16 ，让用户内存低于4K的微处理器。其体积小，特点是所有的设备，其中，除了I / O开关，造型功能和其他形式的特殊处理模块之间的I / O 。它可能，特别是，逻辑和算术运算，处理和发送数据的通信网络和应用程序。产品往往都是小型PLC为F1，F2 ， FX0三菱，一系列的SP20和哈龙的欧姆S5 100 ，西门子S5 S7 200（ 2 ）模块化结构， PLC可编程序控制器点的I / O一般无256 小时。双CPU和内存的2-8 K表。 I / O的一般通用的PLC方法，扫描，也可以直接使用的用户，即取消抵押品赎回权程序，更新阅读。它可以单独的功能模块，通信网络和分层的方式，丰富的内存加速更迅速地扫描。该模型通常A1S三菱系列，日本， C200H 500西门子S7 300 ，通用电气等。 （3）大型PLC的I / O点通常称为大型PLC在超过1024点。 多CPU、16和32位处理器、8 16 k用户内存容量。 大强PLC的硬件和软件功能。 具有较强的自我诊断功能。 沟通交际能力强,有各种通信网络模块,可以构成一个三级网络,实现工厂生产管理自动化。 也可以使用三个大型PLC CPU构成一个投票系统,使机器的可靠性较高。 与三菱K3、A3M A3N、石材公司C - 2000 AB PLC - 5,西门子s5 - 135 u,s5 - 155 u,s7 - 400等。 可编程控制器的基本结构框图如图2.1所示。主要由CPU模块、输入模块、输出模块、编程装置、电源等组成。1.中央处理单元（CPU） 与通用计算机中央处理器CPU PLC的核心组成部分,它的主要功能是控制整个系统的协调运行。 它解释和执行用户和系统程序,并通过运行用户和系统可以完成所有的控制、处理、通信等功能。 PLC CPU使用的通用微处理器和芯片位单片机微处理器。一般的微处理器常用的是8机16的机器，如8080.8086 ，M6800，80286.80386等; SMC常用8031,8051,8096等;位微处理器芯片常用AMD2901，AMD2903 ，等等。小型PLC主要采用微处理器或8位微控制器，它们使用微处理器或16位单片机，大多数大型位处理器的PLC载波 - 高速PLC组。更多的内容控制器，用于CPU的位数，更快的计算，最高的功能。2.存储器 主存储器是用来存储系统程序，用户程序和数据。该系统的记忆效应，这可以分为用户存储器和系统存储器中的程序。 程序存储器系统的制造商向用户提供一个显示器，该应用程序的模块的例程的功能，外壳，诊断程序等缺陷管理应用程序。 用户内存是专门保存程序和数据提供给用户,所以用户内存通常分为用户程序内存和用户数据内存两部分。 用户内存块RAM、EPROM eepm三种类型。 用户程序存储器用来存储用户编写应用程序。 改变的过程中数据存储器用于存储控制信息,如输入/输出信号,各种工作状态,统计,持续时间、中间结果的操作等。3.输入/输出模块及特殊功能模块 （ 1 ），用于接收信号模块和信号两类：一类按钮开关，路由，交换机，接近电器开关码，压力，信号开关;另一类是高性能的固定雷达，热能，机械，石油建模发出的信号变化。这些输入模块，它将各种CPU ，用于接收和处理数字信号的转换。数字输出信号的中央处理模块 （2）的作用，以及它们在部件转换的接触器，以对磁性，控制装置打领域实施是另一个类的负载，光屏幕和报警等。 （3）特殊功能模块，随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展，为了增强可编程控制器的功能，扩大其应用范围，生产厂家开发了许多供用户选用的特殊功能模块。 在量的模拟量输入模块：仿真应用，如温度，压力，以及诸如移动对口筛选行业，有能力建模能力大小的。传感器仿真，或油的转化到模块的信号， A / D转换为数字量的CPU。因此，仿真模块中的A / D转换或模块。仿真模块的输出是将二进制数字的CPU后转换为模拟电压信号或寻求控制应用程序。因此，仿真模块出口或D / A转换输出 计数高速高速模块。计数模块模块在同行业中，控制与变频调速，流量的汇聚等控制常用的，并且可能程序员。 这些参数变化很快,脉冲宽度小于PLC扫描周期,根据正常的扫描输入/输出信号处理将失去部分参数。 因此,使用独立于PLC高速计数器计数指望这些参数。 高速计数模块几千赫MHz脉冲计数,即使计数器的当前值等于或大于预设值,输出驱动。 比例的PID过程控制模块:/ /积分微分控制模块的实现连续变化的模拟闭环控制的智能模块、PID调节器模块被视为一个过程。 输入/输出接口模块和闭环PID控制4.电源PLC的电源部件有很好的稳压措施，因此对外部电源的稳定性要求不高。小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体，大中型PLC都有专用电源模块。5.外部设备接口 外围接口控制器是可编程的谈话主机，本机 - 对话渠道。有了它，控制器和可编程逻辑程序员可以，彩色图形显示器，打印机，如I / O扩展单元连接，也可与其它PLC或计算机。 外部设备接口通常是RS - 232 - c和RS - 422串行通信接口(或RS - 485),界面的功能是串行/并行数据转换,和识别通信格式,数据传输误差校准、信号电平转换,等等。对于一些小型可编程控制器,外部设备接口和并行数据接口,这是与一个专用的程序员。6.输入/输出扩展单元PLC的扩展和扩展单元的输入/输出/的输入。当用户需要输入/或输入的输入/输出主机的多个单元的输出端口允许点或类型，您可以添加连接本机的I / O解决的延伸。输入/输出扩展的一个单元被连接到主机的延伸模式的输入/输出接口，有两种类型：简单和智能。7.其他外部设备编程器、外部存储器、打印机、EPROM写入器等。 图2.1PLC的结构框图2.1.2 PLC系统设计步骤 在可编程控制器系统设计中，设计人员应根据工程实际要求进行调查研究，对各种方案进行充分论证，然后确定切实可行的控制方案。按照系统工程要求进行硬件和软件功能权衡和划分，分别进行硬件、软件设计。对设计好的硬件进行组装、连接，在进行通电、单独调试过后，再与软件进行联调，发现问题及时修改完善，直到系统设计成功为止。 可编程控制器系统设计的一般方法和步骤的流程图如图2.2所示。 图2.2 PLC系统设计流程图2.2电动机保护的应用一个电动马达是机械能，机械能和动能可以被用来产生用于驱动其他装置的电气设备。的移动被分为两种类型。旋转装置，用于产生一个磁场，它包括一个旋转的电枢绕组，该转子或线圈导体或电磁场分布的定子电流，从而使旋转和某种类型的机器的影响，可作为电动机或作为发电机，电机使用电源分为直流电动机和交流电动机,电力系统在大多数电机是交流电动机,可以同步电动机或感应电动机(电机定子转速和转子转速不同步的速度)。 电动机主要由定子和转子组成。 线的运动方向与电流方向和磁场力磁感应线。 各种发动机是最广泛使用于各种电感应电动机的交流电流（也称为感应电动机） 。它易于使用，可靠，低成本的架构，该公司，但功率因数低，速度是比较困难的。大容量低速同步电机使用的引擎（见同步电机） 。电动机，独立于负载的大小和速度，同步功率因数只取决于电源频率。 工作更稳定。 在广泛的范围内使用直流电机速度控制的场合。 但它有一个换向器,结构复杂,价格昂贵,维修困难,不适合恶劣环境。 自1970年代以来,随着电力电子技术的发展,交流电动机调速技术成熟,设备越来越低的价格,已经应用。 电机工作在规定的格式(连续工作制度、短期责任制度,间歇周期)可以假定,不会导致最大输出机械功率 1831年，美国物理学家亨利设计出最初的电子式电动机。受到亨利的启发，一位名叫威廉里奇的人设计并造出了一台可以转动的电动机。里奇的这架电动机类似于我们今天在实验室里组装的直流电动机模型。 在1840年代,俄罗斯科学家,科比电机使它更实用。 他电磁铁的工作而不是永久磁铁。 这种新型的发电机是把一艘游艇上,和一些乘客通过涅瓦河。 它引起了很大的轰动。 自那以来,美国特斯拉出生在克罗地亚在1888年生产第一个感应电动机,他在各种电动机是应用最广泛的一种。 交流感应电动机将很快进入一组外线圈“定子”的名称，从而产生旋转磁场。定子电流意志的旋转磁场称为“转子”线圈旋转的变化，与磁转子电流。虽然亨利英国物理学家迈克尔法拉第发现电磁感应在1830年8月，观察实验电磁感应现象的亨利，在去年同期，法拉第发现电磁感应。2.2.1过载保护电机过载原因大致分为如下几种情况：1、通过机械设备所造成的阻力。 如排灌机械水块和曲轴不同心,造成电机负荷太大,或阻塞。 2、由于汽车本身造成的恶劣的工作条件。 如通风不良、环境温度过高,电动机的机械部件故障电机过热的原因,如绝缘水平降低,甚至短路。 3、由于电网的质量差,如低电压、三相不平衡等原因电动机电流补充道,等等。电动机超负荷运行很长一段时间,绕组温升会超过它的价值,导致绝缘材料脆,缩短寿命,严重损坏电机,过载电流越大,允许温度上升时间短。 电动机可以热继电器过载保护装置,小容量电动机可以直接型、大容量电动机可以间接,热继电器是根据1.05。2.2.2断相保护 经常发生在三相电动机的使用过程中,由于缺乏操作和燃烧阶段,根据这项研究,下列因素只要有一个,它会导致电动机断相运行。(1)一些融化烧坏。(2)控制电动机的闸刀开关如果不及时维修,质量差,再加上长时间使用,也会发生断相故障。(3)当用电量关注变压器低压出口保险和分布的室内总容易刀片保险丝熔断。(4)在电动机内部连接螺栓或相绕组线连接器接触不良可以创建开放阶段运行。(5)操作频率太高或负载。2.2.3短路保护在电气控制系统中，当电动机绕组绝缘或导线绝缘损坏，或控制线路发生故障时，都可能造成短路，因此，必须设置短路保护。常用的短路保护元件有熔断器和低压断路器。在设置短路保护时，一般应考虑下列原则：（1）对于三相供电的主电路，必须采用三相短路保护。（ 2 ）对于小容量电动机保护装置的保护电路可以用来控制手，双回路保护电路，短路 - 电路。 （3）或不同种类间的负荷较大的差异的负载能力，必须单独保护。如果主电路的控制电路应有水平是在一般照明电路和信号电路的保护（4）对于有分支电路，保护装置动作应有选择性。（5）对于容量较小的辅助装置，可以几个主电路共用一套保护。（6）在电机，电路接地和相位的三名后卫短路的中性线直流励磁回路未授权访问。在短路保护，是因为保险丝强烈的弧切割便宜，它几乎总是短路保护通用电路。当电流通过熔丝超过一定的值，并在一定时间后，由电流在熔体中与熔体分断电路中产生的热量熔化某处质量，从而保护电路和设备。2.2.4欠压保护 当栅极电压消失,电机停止运行,电网电压恢复后,如果电动机开始,可能会导致损坏电动机或生产机械,甚至危及工作人员的生命安全。 此外,当一个更大的电网电压的波动,可能会导致低电压电流太大(在恒负载功率),导致设备过热。 因此,这时需要设置零压力和压力保护。 常用的压力损失保护组件有一个接触器或电磁电压继电器。电网电压过低,如果电动机负载不变,由于三相异步电动机电磁转矩和电压的二次直接,可能是由于减少与固定负载,电磁转矩电动机和停车,电机电流增加电机发热,严重时燃烧的汽车。 3 保护系统的硬件设计3.1 PLC的工作原理 虽然可编程控制器的基本组成和工作原理和通用微机是相同的,但有一个很大的区别其工作过程和微机。1. 小型PLC的工作过程中有两个重要的特点：其一连续的周期，其二注于批量处理。周期序列的分析工作是一个特殊的方式，随着比赛的一部分，始终把PLC的PLC控制周期。作为国内最大的PLC的I / O点，重点批量处理的方法，这个过程可以简化，易于控制，提高了系统的可靠性。因此，另一个关键因素是用户程序中，大量的集中冷却输出的执行可编程控制输入采样执行。2. 公共处理扫描阶段 公共处理包括PLC自检、执行来自外设命令、对看门狗定时器清零等。2.输入采样扫描阶段 这是第一批处理过程。 在此阶段,PLC的顺序一个接一个地收集所有的信号输入端,无论输入终端连接,CPU顺序读取所有输入,所有收集的一批输入映像寄存器的输入信号。扫描过程中循环，从用户程序来编辑图像的注册表中的输入的状态，并且如果根据该信号输入的状态下，外部输入信号。如果外部输入信号的状态发生了变化，下一个输入样本扫描扫描读数。3.执行用户程序扫描阶段 这是第二批此过程。在执行阶段CPU用户程序的用户程序来分析。对从输入图像所需的投入，而不是直接对输入信号的现场状态每次扫描指令录制播放信息。欲了解更多信息，请从控制器的组件读取的图像记录。在用户程序中，执行器的每个图像记录的中期业绩的准备，使国家可以立即立即扫描控制单元的后面。输出继电器的测试结果，并不会立即导致外部负载，但写产生的图像输出映像寄存器的元素，保持期批量输出有针对性的散热，用户程序集中批处理过程的执行。4.输出刷新扫描阶段这个是第三批次过程。当用户程序的总体处理的中央处理单元完成后，各成分图像的输出寄存器中的状态，而锁定继电器的输出，然后从锁存器的输出以驱动通过负载的输出端每个继电器输出进行。在冷却输出，在接下来的周期中的CPU的末端。如图3.1图3.1PLC的工作原理图3.2可编程控制器的选型3.2.1 CPU的选择 由于本设计采用西门子S7-200之后简要介绍一系列由PLC产生的。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。西门子公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-300、S7-400、工业网络、HMI人机界面、工业软件等。西门子S7系列小型高速化，标准化，网络通信能力，更多的功能和更高的可靠性。 S7系列PLC产品可分为小S7 - 200 ， S7小规模 - 300 PLC等性能要求，如高性能的S7 - 400的要求，等等。PLC s7 - 200 PLC微小型化,它有一个非常高的可靠性、丰富的指令集,易于控制,操作方便,丰富的内置集成功能,实时特性、较强的沟通能力和丰富的扩展模块,适用于各行各业,各种场合的需要测试,监测和自动控制。 s7 - 200 PLC的权力使其独立操作或连接网络可以实现复杂的控制功能。PLC s7 - 300 PLC是一种可以适合各种应用程序的通用的自动化项目,特别是工程中应用在制造的模块化,没有风扇结构。 s7 - 400 PLC用于介质和高性能的可编程控制器。 s7 - 400 PLC采用模块化无风扇设计,可靠,耐用,以及各种水平的CPU,并配备各种通用函数模板,用户可以根据需要不同的专用系统。 当控制系统规模或升级,只要适当地增加一些模板,可以使系统升级,充分满足需求。 因为s7 - 200 CPU224集成输入/输出10 14,共有24个数字I / O点,可以连接7免费沟通能力;I / O末行可以很容易地删除全部,控制器具有较强的控制能力。 根据系统的实际情况,结合上述特点,介绍SIMATIC s7 - 200 CPU 224完全可以作为该系统的主机。 CPU224可扩展的七个模块,本身已经14个数字量输入/输出10,共24分,因此没有数字量扩展。3.2.2输入输出量的计算 CPU系统输入输出量包括数字量和模拟量两种。其中有7个输入量，包括2个数字量输入,5个模拟量输入。还有6个数字量输出。 数字量 模拟量 输入量地址 输出量 地址 输入量 地址启动按钮I136.0电机运行状态Q136.0Ia (a相电流)PIW804停止按钮I136.1断闸状态Q136.1Ib (b相电流)PIW808过载故障Q136.2Ic (c相电流)PIW806断相故障Q136.3Ua (a相电压)PIW800短路故障Q136.4Uc (c相电压)PIW802欠压故障Q136.6表3.2输入/输出量统计3.3 系统的总体结构 模块可针对社区、方案、订单模块单元和规划等基于电动(PLC)、保护系统和一般结构如图3.3。开设和关闭,因为发出一个信号,因此,有关数字模块。 电压建模和模拟单元,因此