畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告基于PLC對(duì)變壓器故障的檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告論文題目： 基于plc對(duì)變壓器故障的檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： xxx 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 10320129 指導(dǎo)教師： xxx 2012 年 1月 1 日 1題目的背景和意義隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了電氣傳動(dòng)的技術(shù)革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢(shì)。交流電機(jī)變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運(yùn)行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動(dòng)性能等諸多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構(gòu)

2、成，缺點(diǎn)很多，諧波大，對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)都有影響。近年來(lái)，發(fā)展起來(lái)的一些新型器件將改變這一現(xiàn)狀，如igbt、igct、sgct等等。由它們構(gòu)成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實(shí)現(xiàn)pwm逆變，甚至是pwm整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù)也有很大程度的提高。plc是可編程邏輯控制器,我有輸入繼電器和輸出繼電器(輸出有三種方式,繼電器、晶體管、晶閘管），plc內(nèi)部有很多專用繼電器、寄存器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，在編程時(shí)可以很靈活和應(yīng)用它們，而且plc還有一些功能指令，具體的要看書明書。plc輸出的是小信號(hào)，一般都需要用執(zhí)行構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，具體的做法是，先用plc的輸出驅(qū)動(dòng)接觸器或執(zhí)行器件，再由執(zhí)行器件來(lái)帶負(fù)載。就是說(shuō)

3、,plc一定要與外圍的執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路和采樣輸入電路共同配合,才能完成相應(yīng)的工作.用plc對(duì)變壓器進(jìn)行故障系統(tǒng)的檢測(cè)，方便與人們?nèi)粘５纳钌a(chǎn)。2題目研究現(xiàn)狀概述plc（programmable logic controller），是可編程邏輯控制器。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。目前，plc在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類：開關(guān)量的邏輯控制、模擬量的控制、運(yùn)動(dòng)

4、控制、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)。我國(guó)工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程度普遍較低，plc產(chǎn)品有很大的應(yīng)用空間，如機(jī)械行業(yè)80%以上的設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進(jìn)行控制。因此，plc在我國(guó)的應(yīng)用潛力遠(yuǎn)沒(méi)有得到充分發(fā)揮。目前，中國(guó)plc市場(chǎng)的95以上被國(guó)外產(chǎn)品占領(lǐng)。國(guó)內(nèi)曾有研究單位開發(fā)plc產(chǎn)品，后因種種原因沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。值得欣慰的是，國(guó)內(nèi)已有具有較強(qiáng)實(shí)力的公司開始拓展plc業(yè)務(wù)，并在中國(guó)plc市場(chǎng)有了一定聲音，如和利時(shí)公司、德維森公司、安控公司。變壓器(transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無(wú)線電路中，常用作升降電壓、

5、匹配阻抗，安全隔離等。在發(fā)電機(jī)中，不管是線圈運(yùn)動(dòng)通過(guò)磁場(chǎng)或磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)通過(guò)固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢(shì)，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動(dòng)，這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。伴隨著我國(guó)電子工業(yè)的發(fā)展，變壓器行業(yè)也有長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是近20年來(lái)科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，電子技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，廣大用戶對(duì)消費(fèi)類電子產(chǎn)品需求的日趨增長(zhǎng)，為變壓器行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了無(wú)限生機(jī)。產(chǎn)品從“傳統(tǒng)”走向“新型”我國(guó)電子變壓器產(chǎn)業(yè)20年取得了飛速發(fā)展：首先，變壓器行業(yè)經(jīng)濟(jì)增

6、長(zhǎng)速度加快。變壓器是一種為電子整機(jī)配套，為電子線路服務(wù)的元件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2007年生產(chǎn)電子變壓器的工廠近3000家，年銷售收入250億元，產(chǎn)品品種達(dá)幾百種，可為各類整機(jī)配套，已躍居世界上變壓器生產(chǎn)大國(guó)之一。變壓器60%的產(chǎn)量用于滿足國(guó)際市場(chǎng)的需要，通過(guò)實(shí)施“以質(zhì)取勝”的戰(zhàn)略，變壓器出口已逐步形成氣候。其次，變壓器行業(yè)工藝裝備日臻完善。20年來(lái)，變壓器的生產(chǎn)工藝精益求精，從落后的手工操作到今天的全自動(dòng)機(jī)械化。變壓器的生產(chǎn)手段在吸取國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際生產(chǎn)情況得到不斷改進(jìn)和提高。如近年來(lái)微型變壓器和線圈的生產(chǎn)，引進(jìn)了國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備和生產(chǎn)線，基本上擺脫了手工操作的狀態(tài)，生產(chǎn)效率高

7、，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性及一致性較好。最后，變壓器產(chǎn)品從“傳統(tǒng)”走向“新型”。 20年前，變壓器產(chǎn)品以大、重、厚的傳統(tǒng)產(chǎn)品居多，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展及有源器件的技術(shù)進(jìn)步，電子整機(jī)產(chǎn)品的體積大大減小，重量也大為減輕，對(duì)傳統(tǒng)配套產(chǎn)品的需求下降了50%左右，逐漸用新型配套產(chǎn)品（片式化、微型化）替代。市場(chǎng)的需求推動(dòng)了包括變壓器在內(nèi)的電子元器件、部件向輕、薄、小方向發(fā)展，變壓器的生產(chǎn)工藝正在進(jìn)行一場(chǎng)巨大的變革。20年來(lái)變壓器也正向高頻化、低損耗、重量輕、體積小的方向發(fā)展。變壓器是電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，變壓器的正常運(yùn)行是對(duì)電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)

8、濟(jì)運(yùn)行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。 可編程控制器技術(shù)是一門理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，而他又與控制電路有著密不可分的緊密聯(lián)系。plc自身程序中包括了邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、數(shù)字寄存器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及其他智能模塊通訊等指令內(nèi)容。通過(guò)軟件編制，從而能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)已達(dá)到控制目的。 plc緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置、低廉的價(jià)格強(qiáng)大的指令集能夠滿足各工藝要求和控制要求。只要堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā)，抓好專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)訓(xùn)練，一職業(yè)能力為根本立足點(diǎn)，注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能力的培養(yǎng)，就一定能確保學(xué)習(xí)的質(zhì)量。3題目要完成的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)診斷系統(tǒng)建立在基于和上位計(jì)算機(jī)組成的控制

9、系統(tǒng)上。在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是檢測(cè)點(diǎn)擊的電流保護(hù)。計(jì)算機(jī)由于具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算功能，利用專家知識(shí)和專家?guī)?，完成從故障特征到故障原因的識(shí)別工作。并通過(guò)人機(jī)界面，給出故障定位，報(bào)告和解釋故障診斷結(jié)果，并為操作員給出相應(yīng)的排除故障的建議。 設(shè)備的狀態(tài)通常可以分為兩種情況：正常狀態(tài)、常狀態(tài)。 正常狀態(tài)指設(shè)備的整體沒(méi)有缺陷，設(shè)備的正常運(yùn)行。 異常狀態(tài)是指設(shè)備不能正常運(yùn)行。故障狀態(tài)則屬于異常狀態(tài)。 電機(jī)發(fā)生故障設(shè)備的性能指標(biāo)已有明顯的下降，設(shè)備已經(jīng)不能維持正常的工作，包括故障萌生并有進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)的早期故障；程度尚不嚴(yán)重，電氣設(shè)備仍可以勉強(qiáng)“帶病”運(yùn)行的一般功能性故障；電氣設(shè)備不能繼續(xù)運(yùn)行的嚴(yán)重故障

10、以及已經(jīng)導(dǎo)致災(zāi)害性事故的破壞性故障等。在實(shí)際中，電氣設(shè)備往往是分布，且各控制之間相距較遠(yuǎn)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生事故時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出多種征兆信息，因此本文采用基于plc技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)，將所有反應(yīng)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)采集上來(lái)，通過(guò)計(jì)算機(jī)可實(shí)時(shí)監(jiān)控各電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行信息處理，實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)與診斷。 電機(jī)的結(jié)構(gòu)同時(shí)包含電氣和機(jī)械兩部分，也可以說(shuō)是電氣和機(jī)械的結(jié)合點(diǎn)。所以說(shuō)，它的故障要一分為二的分析。對(duì)電機(jī)的振動(dòng)故障原因也要分成兩部分。一般來(lái)講，電機(jī)振動(dòng)式由于轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡、機(jī)械故障或電磁方面的原因引起的。1、 轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡上要是轉(zhuǎn)子、耦合器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)輪（制動(dòng)輪）不平衡引起的。處理方法是先找好轉(zhuǎn)子平衡。

11、2、 機(jī)械部分故障主要有以下幾點(diǎn)：（1）、聯(lián)軸部分軸系不對(duì)中，中心線不重合，定心不正確。（2）、與電機(jī)相聯(lián)的齒、聯(lián)軸器的毛病。（3）、電機(jī)本身結(jié)構(gòu)的缺陷和安裝的問(wèn)題。（4）、電機(jī)拖動(dòng)的負(fù)載傳導(dǎo)振動(dòng)。 3、電氣部分的故障是由于電磁方面的原因造成的，主要包括：交流電機(jī) 定子接線錯(cuò)誤、繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路，同步電機(jī)勵(lì)磁繞組匝 間短路，同步電機(jī)勵(lì)磁線圈連接錯(cuò)誤，籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子斷條，轉(zhuǎn)子 鐵心變形造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均，導(dǎo)致氣隙磁通不平衡從而造成振動(dòng)。 本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)故障分為兩個(gè)等級(jí)：一級(jí)故障為高級(jí)。當(dāng)發(fā)生此類故障，斷路器跳閘使電機(jī)停止運(yùn)行，plc禁止其他控制輸出，并聲光報(bào)警（指示燈和電鈴）。只

12、有按報(bào)警復(fù)位按鈕后聲光報(bào)警停止。二級(jí)故障為低級(jí)。當(dāng)發(fā)生此類故障時(shí)，斷路器不振動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，只是相應(yīng)的光報(bào)警。 最后達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)基于plc對(duì)變壓器故障的檢測(cè)。4進(jìn)度計(jì)劃1第一周開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)、熟悉題目及要求2第二周設(shè)計(jì)資料的收集及借閱3第三周分析研究所得到的設(shè)計(jì)資料4第四周方案設(shè)計(jì)、比較5第五周設(shè)計(jì)方案實(shí)施（設(shè)計(jì)、計(jì)算等）6第六周設(shè)計(jì)、論文整理及修改7第七周畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯85參考文獻(xiàn)1 張進(jìn)秋.可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社m.自動(dòng)化,20052 李明雨.電機(jī)與電器.北京理工大學(xué)出版社m.自動(dòng)化，19983 高和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例.人民郵電出版社m.自動(dòng)化，2

13、0014 韓常.plc編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社m.自動(dòng)化，20055 關(guān)惠予.plc機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù).電子工業(yè)出版社i.自動(dòng)化，20066 周樂(lè)挺.plc控制系統(tǒng)編程與實(shí)現(xiàn).北京郵電大學(xué)出版社m.自動(dòng)化，20087 張萬(wàn)忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例(西門子 s7-200 系列)m.北京:中國(guó)電力出版社,20058 王永華.現(xiàn)代電氣控制及 plc 應(yīng)用技術(shù)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20099 王勤.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)m.京:東南大學(xué)出版社,200310 john j.craig,introduction to robotics mechanics and controlj,second edition, addison-wesley, reading,ma,198911 russell p fleming. introducing the vari