文档介绍：摘要
本文介绍了国内电机故障诊断系统设计,以及存在问题,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电机故障诊断系统设计,详细介绍了所选用的西门子S7-200 PLC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/关机指示灯”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: 故障诊断 PLC 电机
引言
电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用领域中,电动机常常运行在恶劣的环境下,导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机、大功率电动机来说,一旦发生故障所造成的损失无法估量。
PLC作为一种成熟稳定可靠的控制器,目前已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用。PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行。一个完善的PLC系统除了能够正常运行,满足工业控制的要求,还必须能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的智能化的一个重要标志,对于工业控制具有较高的意义和实用价值。故障诊断一般有两种途径:故障树方法和专家系统方法。故障树方法利用系统的故障逻辑结构进行逻辑推理,由错误的输出找到可能的输入错误。这种方法比较适用于系统结构相对简单,各部分耦合少的情况。专家系统方法通过建立系统故障的知识库与推理机,计算机借助现场的数据利用知识库和推理机进行深入的逻辑推理,找出故障原因。这种方法适用于系统结构复杂,各部分耦合强的大型工业系统。PLC是现在应用较多的一种控制装置,利用PLC丰富的内部资源及强大的功能指令,编制故障检测报警程序,不仅可以替代继电器实现相应功能,还可以提高工作可靠性及其系统的灵活性。
2 电动机保护装置的各种保护原理及故障判据
电动机常见的故障可分为对称故障和不对称故障两大类。对称故障包括:过载、堵转和三相短路等,这类故障对电动机的损害主要是热效应,使绕组发热甚至损坏,其主要特征是电流幅值发生显著变化;不对称故障包括:断相、逆相、相间短路、匝间短路等,这类故障是电动机运行中最常见的一类故障。不对称故障对电动机的损害不仅仅是引发发热,更重要的是不对称引起的负序效应能造成电动机的严重损坏。因而,对大型电动机进行综合保护非常重要。
电动机保护装置常见保护形式
掘进机的综合保护主要是对电动机的保护,矿用隔爆型三相异步电动机是掘进机电气系统的主要组成部分,它与液压系统配合操作,可自如的实现整机的各种生产作业。作为电气主设备,电动机的运行正常与否,直接关系整机的性能,所以要高度重视,除了对电机的保护外,掘进机还有很多极其重要的保护形式。现对掘进机常见故障和矿井下的实际需要投入的主要的保护形式介绍如下:
1. 低压线路漏电保护:当AC220V、AC120V、AC24V低压线路对地绝缘降低到规定值时保护动作,显示220V漏电、120V漏电或24V漏电。(参考值AC220V为5KΩ,AC120V为3KΩ,AC24V为2KΩ)
2. 电机温度保护:由于冷却系统故障或环境温度过高,油泵和截割电机绕组温度达到155℃时,埋在电机定子绕组中的温度继电器动作,保护装置通过程序控制油泵或截割电机停止运转,电机冷却后自动复位。~2KΩ。
3. 对称故障保护:对称故障主要有对称过载、堵转、对称稳态短路等,这类故障对电动机的损害主要是由于电流增大所引起的热效应和机械应力,使绕组发热甚至损坏。
4. 不对称故障保护:电动机的不对称故障主要有断相、相间短路、匝间短路、不平衡运行、接地短路等。不对称故障对电动机的损害不仅仅是电流增加引起的发热,更重要的是不对称引起负序效应给电动机运行带来的隐患。因此,电动机运行缺陷的早期诊断是非常重要的[30][31] 。
矿用隔爆三相异步电动机的故障保护
由于矿井下工作环境比较恶劣,电动机发生故障的几率也比较大,针对这种情况和用户的实际需要投入了以下几种保护:过载保护、短路保护、负序过流保护、单相接地保护、欠电压和过电压保护等保护形式。下面对几种主要保护的原理和实现方法分别加