開題報告基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)設計滾動軸承的故障診斷開題報告.doc

1、開題報告-基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)設計滾動軸承的故障診斷開題報告開題報告 電氣工程及自動化 基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)設計 一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 電機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛，為各種工農(nóng)業(yè)設備提供原動力，是電氣控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，給人們的生活帶來了極大的便利。電機故障診斷是一種了解和掌握機器在運行過程的狀態(tài)，確定其整體或局部正常或異常，早起發(fā)現(xiàn)故障及其原因，并能預報故障發(fā)展趨勢的技術。 電機故障一旦發(fā)生，對工作人員的生命財產(chǎn)將會造成很大的損失和嚴重的后果，在一些特殊的行業(yè)甚至會對國家的經(jīng)濟、軍事、政治等造成嚴重后果。同時由于電機是應用于多行業(yè)的復雜系統(tǒng)，盡管

2、在設計、研制階段已經(jīng)考慮了諸多因數(shù)、采取了有力措施，但由于設計、研制、加工工藝水平等因數(shù)等客觀條件的影響，甚至還要工作在無人值守、惡劣環(huán)境下，難免會發(fā)生電機故障。因此如何提高電機工作的可靠性和安全性已經(jīng)成為諸多行業(yè)關注的熱點問題。電機故障診斷系統(tǒng)正是適應這一需求而發(fā)展起來的。 PLC，可編程邏輯控制器，作為一種數(shù)學運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，技術與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模仿式輸入/輸出控制各類型的機械或生產(chǎn)過稱。 基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)應運而生。PLC是現(xiàn)在應用最多最廣泛的一種

3、控制裝置，利用PLC豐富的內(nèi)部資和強大的功能指令，編制故障檢測報警程序，不僅可以替代繼電器實現(xiàn)相應功能，還可以提高工作的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。PLC以被應用到機械制造、冶金、礦業(yè)、輕工等各個領域，大大推進了機電一體化的進程，被人們稱為現(xiàn)在工業(yè)控制三大支柱之一。 PLC作為一種控制器，具有成熟穩(wěn)定可靠的性能，到目前為止其已經(jīng)在工業(yè)控制中得到廣泛的應用。PLC系統(tǒng)的設計直接影響著工業(yè)控制系統(tǒng)的安全可靠運行。一個完善的PLC系統(tǒng)除了能夠正常運行外，滿足工業(yè)控制的要求，還必須能在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時進行故障診斷和故障處理。故障自診斷功能是工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化的一個重要標志，對于工業(yè)控制具有較高的意義和實

4、用價值。 現(xiàn)在, 已經(jīng)研發(fā)出了性能比PLC更好更優(yōu)越的 DCS 和 FCS 兩種控制系統(tǒng), 并且PLC 控制系統(tǒng)也終將會被先進的控制系統(tǒng)- FCS -所取代,但是從現(xiàn)在的情況來看，今后相當長的一段時間內(nèi), PLC 控制系統(tǒng)還是會與先進的控制系統(tǒng) DCS 和 FCS 共同存在,其原因主要有以下幾方面:(1) 企業(yè)的發(fā)展方向和需求?，F(xiàn)在大多數(shù)的企業(yè)都在朝著自動化、信息化、開放化的方向發(fā)展,但這并不等于要將現(xiàn)有PLC控制系統(tǒng)推倒重來。由于現(xiàn)代企業(yè)已經(jīng)投入了大量的人力和財力才形成的 PLC 控制系統(tǒng)已經(jīng)成型,如果要完全推倒重來再建立新的 DCS 或 FCS 控制系統(tǒng),不僅是重新需要大量資金的投入,還照

5、成原來可利用資的巨大浪費。(2) 市場需求來決定。由于目前市場的需求,很多軟件廠商都在考慮如何將現(xiàn)在已經(jīng)成型的PLC控制系統(tǒng)以及新建的廠級網(wǎng)絡,以及開發(fā)控制系統(tǒng)所使用軟件,來滿足企業(yè)實現(xiàn)工廠自動化、信息化,從而可以為企業(yè)或工廠提供控制系統(tǒng)與管理網(wǎng)絡的集成。(3)PLC的功能和優(yōu)點來決定。PLC具有可靠性搞、抗干擾能力強、通用性強、靈活性好、功能齊全、編程簡單、使用方便、模塊化結(jié)構、安裝簡便、調(diào)試方便等優(yōu)點，PLC 的功能增強、結(jié)構優(yōu)化, IO 模塊趨向智能化和分散化,編程工具和編程語言更具標準化和高級化。(4) PLC 的聯(lián)網(wǎng)通信能力比較強, 正在向高速化、層次化、信息化、可靠化及開放化的方面

6、發(fā)展。(5) 現(xiàn)在的 PLC 系統(tǒng)與 DCS 技術、現(xiàn)場總線IO技術相結(jié)合,結(jié)構開放、擴展方便、技術先進、價格低廉。由以上分析p 可以預見,未來 PLC 正在向著功能化、集成化、智能化、標準化、開放化等多方面方向發(fā)展,故 PLC 雖然面臨其它先進自動化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn),但與此同時PLC控制系統(tǒng)也在吸收它們的優(yōu)點, 彼此間互相融合,不斷創(chuàng)新,在今后可預見的一段時間內(nèi)PLC控制系統(tǒng)將與其它先進控制系統(tǒng)共同存在,共同發(fā)。 電機故障診斷系統(tǒng)建立在基于PLC和上位計算機組成的控制系統(tǒng)上。PLC在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是完成設備故障信號檢測、預處理，轉(zhuǎn)化存儲并傳輸給上位計算機。上位計算機由于具有強大的科學

7、計算功能，利用專家知識和專家?guī)?，完成從故障特征到故障原因的識別工作。并通過人機界面，給出故障位置，報告和解釋故障診斷結(jié)果，并為操作員給出相應的排除故障的建議。 國外對電機設備故障診斷技術的研究始于60年代。雖然各國都很重視，但直到7O一8O年代，隨著傳感器、計算機、光纖等高新技術的發(fā)展與應用，設備在線診斷技術才真正得到迅速發(fā)展。加拿大、日本、前蘇聯(lián)等國陸續(xù)研制了變壓器、發(fā)電機的局部放電、泄漏電流等在線監(jiān)測系統(tǒng)，其中少數(shù)己發(fā)展成為正式產(chǎn)品。 我國對電機設備故障診斷技術的重要性也早己認識，60年代就提出過不少帶電試驗的方法，但由于操作復雜，測量結(jié)果分散性大而未得到推廣，直到80年代開始出現(xiàn)電機設備

8、故障在線診斷技術的研究，在近1O多年來得到迅猛發(fā)展。除解析模型法外，基于信號處理和專家知識的故障診斷技術占很大成分，其中有相關函數(shù)高階統(tǒng)計量、頻譜分析p 等。然而這些分析p 方法局限于電機設備穩(wěn)態(tài)運行的故障診斷，對于起動、加速、制動等動態(tài)運行條件下實時診斷出電機設備的故障己越來越引起重視。信號處理方法中的熱點小波技術，具有良好的時頻局部化特征，能準確抓住瞬變信號的特征，因此在動態(tài)信號的分析p 上有著明顯的優(yōu)勢。另外，專家知識方法的神經(jīng)網(wǎng)絡具有自學習和能擬合任意連續(xù)非線性函數(shù)的能力，以及并行處理的能力，使它在處理非線性問題和在線估計方面有很強的優(yōu)勢。 二、課題的主要內(nèi)容和要求 （1）了解PLC的

9、分類、發(fā)展現(xiàn)狀和應用前景。 （2）分析p 電機各種故障產(chǎn)生的原因、現(xiàn)象以及發(fā)生故障時采取的措施。 （3）根據(jù)電機故障后果嚴重性將各種故障分為兩個等級。 （4）根據(jù)電機的故障等級，設計出基于PLC的電機故障診斷系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件部分。 三、研究步驟、方法及措施： 步驟及方法： (1)了解PLC應用于電機故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展狀況。 (2)了解PLC的發(fā)展、原理并分析p PLC的構成。 (3)PLC的選取以及系統(tǒng)框圖設計。 (4)電機故障診斷系統(tǒng)的設計。 (5)得出結(jié)論。 措施： 圖書館查找相關的書籍、期刊、雜志等，通過上網(wǎng)尋找相關的一些資料，查看當代對該技術的研究成果和最新的動態(tài)。然后通過對這

10、些資料的學習和研究進一步的熟悉和理解設計所需的相關知識。在設計過程中及時與指導老師探討，對不了解的問題及時向老師請教。 四、 【參考文獻】：p 01張進秋.可編程控制器原理及應用實例.機械工業(yè)出版社M，20_. 02李名雨.電機與電器.北京理工大學出版社M，1998. 03高和.可編程控制器應用技術與設計實例.人民郵電出版社M，20_. 04韓常.PLC編程及應用.機械工業(yè)出版社M，20_. 05郝鴻安.常用模擬集成電路應用手冊M .人民郵電出版社，1991. 06童詩白.模擬電子技術基礎M .高等教育出版社，20_. 07陸坤，奚大順.李之權等著，電子設計技術M .電子科學出版社，1997. 08姜德譚，范茂軍等.新編電子電路大全M .計量出版社，1985. 09曲學基，吳永章等.常用電子電器電路600例M .電子工業(yè)出版社，1990. 10王有春，孫萌等.電子報.成都大學科技出版社J,1992. 11周東華，孫優(yōu)賢.控制系統(tǒng)的故障檢測與診斷技術M .清華大學出版社，1994. 12王衛(wèi)兵，高俊山.可編程序控制器原理及應用M .機械工