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摘要：随着故障诊断技术的快速发展，以检测、识别、预测和干预为核心的先进的故障诊断技术得到广泛的应用，可以及时准确地诊断故障，并且采取相应的对策，以保证系统的安全性和可靠性，电机故障对电力系统的稳定性和工业系统其它机组的安全运行带来严重的影响，所以电机的故障诊断显得十分重要，本文设计是基于PLC的电机故障诊断系统设计。
关键词：PLC；电机故障诊断；系统设计
一、故障诊断方法
1.基于小波分析的故障诊断方法
这种方法是在二十世纪八十年代发展起来的，被认为是傅里叶分析方法的突破性进展，这样方法的优点在于时域和频域具有良好的局部化性质，这种方法是窗口大小固定其形状、时间窗和频率可以改变的时频局部化分析方法，具有很高的频率分辨率和较低的时间分辨率，所以小波变换被誉为分析信号的显微镜。主要应用在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理、生物医学工程、故障诊断等科学领域中。
2.专家系统故障诊断方法
专家系统故障诊断方法主要是指计算机在采集被诊断对象的信息后，进行有效的推理，还可以使用各种应用程序，在运行的时候，可以根据信息快速找出故障的原因，并进行证实，这种方法适用于结构复杂、耦合性强的系统。PLC是现在应用比较多的控制装置，利用内部的资源及强大的功能指令，编制相应的故障检测报警程序，有效的代替继电器的功能，提高工作的效率。
二、可编程序控制器PLC的分类
由于PLC的产品种类有很多，但是规格和性能不相同，对于PLC的分类，一般可以根据结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少进行分类。按结构形式分为整体式和模块式两类，按照功能分类可分为低挡、中档、高档。
1.整体式PLC
整体式PLC是把电源、CPU、I/O接口部件集中在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的优点，一般都是小型的PLC采用整体式结构，整体式PLC由不同的I/O点数的基本单元和扩展单元组成，对于基本单元内主要有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连接的扩展口，扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。
2.模块式PLC
模块式PLC是将PLC当作很多单独的模块，可以将CPU模块、I/O模块、电源模块进行划分，模块式PLC是由框架或基板和模块组成，这些模块的优点的就是可以灵活配置，根据需要选配不同的规模的系统，方便维修，把整体式和模块式相结合形成叠装式PLC，其中都是由各个模块构成的，主要是依靠电缆进行联接，各模块可以进行层层叠裝，而且体积比较小。
3.低挡PLC
对于低挡PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位、自诊断、监控的功能，主要是用在逻辑控制、顺序控制或者是少量的模拟量控制的单机控制系统。
4.中档PLC
中档的PLC具有低挡的相应功能，还具有模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、通信联网功能等，有效的适应复杂的控制系统。
5.高档PLC
高档PLC具有以上两个档次的功能，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、逻辑运算、平方根运算等功能，高档PLC可以用在大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，以便于实现工厂的自动化控制。
三、PLC电机硬件
1.中央处理单元
中央处理单元简称CPU，是PLC的核心部件，主要功能就是控制整个系统协调一致的运行，解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程序完成控制、处理、通信等功能。常用的CPU有通用微处理器、单片机和位片式微处理器，对于小型的PLC一般都会采用8位微处理器或单片机，中型的PLC会采用16为微处理器或单片机，对于大型的PLC一般采用的是高速位片式处理器，PLC的档次越高，用的CPU位数越高，其功能就越强大。
2.存储器
存储器主要是用来存放系统程序、用户程序和数据，可以将其分为系统程序存储器和用户存储器两种，其中系统程序存储器主要就是用来存放制造商提供的监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序等。而用户存储器就是给用户存放程序和数据的，其中用户存储器分为RAM、EPROM、EEPROM三种类型，数据存储器主要就是存放控制过程中的信息变化，例如输入/输出信号、各种工作状态、计数值、定时值、运算的中间结果等。
3.输入/输出模块及特殊功能模块
（1）输入模块
输入模块主要就是用来接收和采集输入信号的，其中有一类输入信号是由按钮开关、行程开关、数字拨码开关、接近开关、光电开关、压力继电器等提供的开关量输入信号，还有一种就是从电位器、热电、测速电机、各种变送器送来的连续变化的模拟量输入信号，输入模块还会把不同的电平信号转换为CPU可以接收和处理的数字信号。
（2）输出模块
输出模块的作用就是接收CPU处理过的数字信号，把其转换为现场执行部件可以接收的信号，然后用其来控制接触器、电磁阀、调节阀、调速装置等，还可以控制指示灯、数字显示器和报警装置等。
（3）特殊功能模块
随着可编程控制器的推广与应用，为了加强可编程控制器的功能，扩大其应用范围，生产厂家开发出很大供用户选择的特殊功能模块。
1）模拟量输入输出模块
对于温度、压力、流量、位移等工业检测对应着电压、电流大小的模拟量，模拟量经过传感器或者是变送器转换为标准信号，并且将其转换为数字信号送给CPU进行处理，所以这种输入模块叫做A/D转换输入模块，并且把CPU处理以后的数字信号转换为模拟电流或者是模拟电压，然后再去控制执行机构。
2）通信模块
可编程的控制器的通信模块就相当于局域网的网络接口，通过通信模块数据总线和可编程控制器的主机连接，然后再用硬件和软件实现通信协议，可编程控制器的通信模块一般都会配备几种接口，通过选择开关来选择接口，实现可编程控制器、智能控制设备的通信。 四、电机故障诊断系统软件
在输入单元检测输入量，判断KM是否闭合，闭合时是电动机处于运行状态，就不能按下启动按钮，没闭合说明已经停机，然后可以按下启动按钮，判断是否存在电机启动/运行命令执行时电机仍处在停止状态的情况发生，在电机启动/运行命令执行的时候，没有收到电机运行反馈的信号，可以判断其发生故障，就会开启电机保护功能，报警器响起，并且启动故障指示灯，然后对相应部位硬件进行更换，按下报警复位按钮，程序在初始情况下进行工作。
对于PLC机型的选择应满足相应的要求，以保证可靠、维护使用方便，争取具有最佳的性能价格比，对于开关量控制的场合，对控制速度要求不高的时候，选择低挡小型机，具有逻辑运算、定时、计数等基本功能，以满足控制的要求。对于工业生产中会遇到温度、压力、流量、液位等，这就应该选择带有A/D、D/A转换的模拟量输入、输出模块，选择运算功能比较强的中小型PLC或者是支持模拟扩展单元的小型机，使其具有数據传送、算术运算等指令，对于控制复杂、控制要求高的大中型控制系统，需要选用高档的PLC，才能符合相应的要求。
结语：
PLC是常用的控制装置，利用PLC来丰富内部资源及强大的功能指令，并且编制故障检测报警程序，替代继电器实现相应的功能，有效的提高工作可靠性及系统的灵活性，PLC已经被广泛的应用在机械制造、冶金、矿业、轻工等领域，加快机电一体化进程的速度。PLC是一种比较成熟的控制器，现在工业控制中被广泛的应用，PLC系统设计直接影响工业控制系统的安全可靠运行，完整的PLC系统应该满足工业控制意外，必须在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理，故障自诊断功能是工业控制系统智能化的重要标志，对工业控制具有很高的意义。
参考文献：
[1]吴跃锋；；PLC控制系统的抗干扰技术[J]；企业技术开发；2008年06期
[2]韩煜；赵春宏；程安；；PLC在控制系统水量平衡中的应用[J]；甘肃科技纵横；2007年03期
[3]王明武；陈曼龙；杨明亮；；基于PLC的积放链控制系统的设计[J]；组合机床与自动化加工技术；2010年07期
[4]斗李宁；基于PLC的MOCVD控制系统的优化设计[D]；西安电子科技大学；2009年
关键词：PLC；电机故障诊断；系统设计
一、故障诊断方法
1.基于小波分析的故障诊断方法
这种方法是在二十世纪八十年代发展起来的，被认为是傅里叶分析方法的突破性进展，这样方法的优点在于时域和频域具有良好的局部化性质，这种方法是窗口大小固定其形状、时间窗和频率可以改变的时频局部化分析方法，具有很高的频率分辨率和较低的时间分辨率，所以小波变换被誉为分析信号的显微镜。主要应用在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理、生物医学工程、故障诊断等科学领域中。
2.专家系统故障诊断方法
专家系统故障诊断方法主要是指计算机在采集被诊断对象的信息后，进行有效的推理，还可以使用各种应用程序，在运行的时候，可以根据信息快速找出故障的原因，并进行证实，这种方法适用于结构复杂、耦合性强的系统。PLC是现在应用比较多的控制装置，利用内部的资源及强大的功能指令，编制相应的故障检测报警程序，有效的代替继电器的功能，提高工作的效率。
二、可编程序控制器PLC的分类
由于PLC的产品种类有很多，但是规格和性能不相同，对于PLC的分类，一般可以根据结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少进行分类。按结构形式分为整体式和模块式两类，按照功能分类可分为低挡、中档、高档。
1.整体式PLC
整体式PLC是把电源、CPU、I/O接口部件集中在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的优点，一般都是小型的PLC采用整体式结构，整体式PLC由不同的I/O点数的基本单元和扩展单元组成，对于基本单元内主要有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连接的扩展口，扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。
2.模块式PLC
模块式PLC是将PLC当作很多单独的模块，可以将CPU模块、I/O模块、电源模块进行划分，模块式PLC是由框架或基板和模块组成，这些模块的优点的就是可以灵活配置，根据需要选配不同的规模的系统，方便维修，把整体式和模块式相结合形成叠装式PLC，其中都是由各个模块构成的，主要是依靠电缆进行联接，各模块可以进行层层叠裝，而且体积比较小。
3.低挡PLC
对于低挡PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位、自诊断、监控的功能，主要是用在逻辑控制、顺序控制或者是少量的模拟量控制的单机控制系统。
4.中档PLC
中档的PLC具有低挡的相应功能，还具有模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、通信联网功能等，有效的适应复杂的控制系统。
5.高档PLC
高档PLC具有以上两个档次的功能，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、逻辑运算、平方根运算等功能，高档PLC可以用在大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，以便于实现工厂的自动化控制。
三、PLC电机硬件
1.中央处理单元
中央处理单元简称CPU，是PLC的核心部件，主要功能就是控制整个系统协调一致的运行，解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程序完成控制、处理、通信等功能。常用的CPU有通用微处理器、单片机和位片式微处理器，对于小型的PLC一般都会采用8位微处理器或单片机，中型的PLC会采用16为微处理器或单片机，对于大型的PLC一般采用的是高速位片式处理器，PLC的档次越高，用的CPU位数越高，其功能就越强大。
2.存储器
存储器主要是用来存放系统程序、用户程序和数据，可以将其分为系统程序存储器和用户存储器两种，其中系统程序存储器主要就是用来存放制造商提供的监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序等。而用户存储器就是给用户存放程序和数据的，其中用户存储器分为RAM、EPROM、EEPROM三种类型，数据存储器主要就是存放控制过程中的信息变化，例如输入/输出信号、各种工作状态、计数值、定时值、运算的中间结果等。
3.输入/输出模块及特殊功能模块
（1）输入模块
输入模块主要就是用来接收和采集输入信号的，其中有一类输入信号是由按钮开关、行程开关、数字拨码开关、接近开关、光电开关、压力继电器等提供的开关量输入信号，还有一种就是从电位器、热电、测速电机、各种变送器送来的连续变化的模拟量输入信号，输入模块还会把不同的电平信号转换为CPU可以接收和处理的数字信号。
（2）输出模块
输出模块的作用就是接收CPU处理过的数字信号，把其转换为现场执行部件可以接收的信号，然后用其来控制接触器、电磁阀、调节阀、调速装置等，还可以控制指示灯、数字显示器和报警装置等。
（3）特殊功能模块
随着可编程控制器的推广与应用，为了加强可编程控制器的功能，扩大其应用范围，生产厂家开发出很大供用户选择的特殊功能模块。
1）模拟量输入输出模块
对于温度、压力、流量、位移等工业检测对应着电压、电流大小的模拟量，模拟量经过传感器或者是变送器转换为标准信号，并且将其转换为数字信号送给CPU进行处理，所以这种输入模块叫做A/D转换输入模块，并且把CPU处理以后的数字信号转换为模拟电流或者是模拟电压，然后再去控制执行机构。
2）通信模块
可编程的控制器的通信模块就相当于局域网的网络接口，通过通信模块数据总线和可编程控制器的主机连接，然后再用硬件和软件实现通信协议，可编程控制器的通信模块一般都会配备几种接口，通过选择开关来选择接口，实现可编程控制器、智能控制设备的通信。 四、电机故障诊断系统软件
在输入单元检测输入量，判断KM是否闭合，闭合时是电动机处于运行状态，就不能按下启动按钮，没闭合说明已经停机，然后可以按下启动按钮，判断是否存在电机启动/运行命令执行时电机仍处在停止状态的情况发生，在电机启动/运行命令执行的时候，没有收到电机运行反馈的信号，可以判断其发生故障，就会开启电机保护功能，报警器响起，并且启动故障指示灯，然后对相应部位硬件进行更换，按下报警复位按钮，程序在初始情况下进行工作。
对于PLC机型的选择应满足相应的要求，以保证可靠、维护使用方便，争取具有最佳的性能价格比，对于开关量控制的场合，对控制速度要求不高的时候，选择低挡小型机，具有逻辑运算、定时、计数等基本功能，以满足控制的要求。对于工业生产中会遇到温度、压力、流量、液位等，这就应该选择带有A/D、D/A转换的模拟量输入、输出模块，选择运算功能比较强的中小型PLC或者是支持模拟扩展单元的小型机，使其具有数據传送、算术运算等指令，对于控制复杂、控制要求高的大中型控制系统，需要选用高档的PLC，才能符合相应的要求。
结语：
PLC是常用的控制装置，利用PLC来丰富内部资源及强大的功能指令，并且编制故障检测报警程序，替代继电器实现相应的功能，有效的提高工作可靠性及系统的灵活性，PLC已经被广泛的应用在机械制造、冶金、矿业、轻工等领域，加快机电一体化进程的速度。PLC是一种比较成熟的控制器，现在工业控制中被广泛的应用，PLC系统设计直接影响工业控制系统的安全可靠运行，完整的PLC系统应该满足工业控制意外，必须在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理，故障自诊断功能是工业控制系统智能化的重要标志，对工业控制具有很高的意义。
参考文献：
[1]吴跃锋；；PLC控制系统的抗干扰技术[J]；企业技术开发；2008年06期
[2]韩煜；赵春宏；程安；；PLC在控制系统水量平衡中的应用[J]；甘肃科技纵横；2007年03期
[3]王明武；陈曼龙；杨明亮；；基于PLC的积放链控制系统的设计[J]；组合机床与自动化加工技术；2010年07期
[4]斗李宁；基于PLC的MOCVD控制系统的优化设计[D]；西安电子科技大学；2009年