基于PLC的电机故障诊断系统设计 - 毕业设计- 副本(6)

控制面板电机启动信号电机停止信号S7-200三项鼠笼式异步电机温度传感器 TR/020134～20mA编程器振动传感器 HSBG-V3200-A采4～20mA扭矩传感器 KR-8014～20mACPU226EM231电压互感器0～5V 电流互感器4～20mA样数字量输出电机状态信号 图4.1 PLC系统总体结构图

根据本设计系统总体结构图可知，此系统为集中控制系统，而且为单台控制方式。所需存储容量较小，所需I/O接口较少。在本设计中一共包含32路开关量和9路模拟量。

即本文所选PLC为 S7-200 SMART 系列微型可编程逻辑控制器 (Micro PLC, Micro Programmable Logic Controller)。

S7-200 SMART 系列微型可编程逻辑控制器 (Micro PLC, Micro Programmable Logic Controller)可以控制各种设备以满足您的自动化控制需要。

CPU 将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路组合到一个结构紧凑的外壳中形成功能强大的 Micro PLC。 下载用户程序后，CPU 将包含监控应用中的输入和输出设备所需的逻辑。

CPU 具有不同型号，它们提供了各种各样的特征和功能，这些特征和功能可帮助用户针对不同的应用创建有效的解决方案[9]。

以下显示 CPU 的不同型号。

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表4.1 CPU型号

型号 数字量I/O S7-221 S7-222 CN S7-224 CN S7-224XP CN 14 DI/10 DO 4 6(30KHz)支 S7-226 CN 24 DI/16 DO 4 6(30KHz)支 持A/B模6 DI/4 DO 8 DI/6 DO 4 4(30KHz)支 14 DI/10 DO 4 2(200KHz)+4（30KHz）支 中断输入 4 内置 4(30KHz)HSC输入 支 持A/B模式 持A/B模式 持A/B模式 脉冲输出 2(20KHz) 2(20KHz) 2(20KHz) 持A/B模式 式 2(100KHz) 2(20KHz) CPU 根据用户程序控制逻辑监视输入并更改输出状态，用户程序可以包含布尔逻辑、计数、定时、复杂数学运算以及与其它智能设备的通信。 S7-200 SMART 结构紧凑、组态灵活且具有功能强大的指令集，这些优势的组合使它成为控制各种应用的完美解决方案。

S7-200 CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点；26K字节程序和数据存储空间；6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器；2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力；I/O端子排可以很容易地整体拆卸，用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能，可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。根据系统的实际情况，结合以上特点，SIMATIC S7-200 CPU226完全可以作为本系统的主机。

CPU226可扩展7个模块，而其自身具有24输入/16输出共40点数字量，因此已无须数字量输入扩展模块。但由于有9路模拟量输入，故需选择模拟量输入模块。S7-200系列提供了EM231、EM232、EM235等模拟量扩展模块。本设计中可选择EM231 4输入模拟量扩展模块一个，EM231 8输入模拟量扩展模

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块一个，EM223数字量16输入16输出扩展模块一个。

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第五章 可编程控制器的硬件设计

5.1 系统硬件设计的方案

控制系统的硬件设计、机型的性能指标和各种功能模块的选择对于控制系统的设计非常重要的问题。硬件设计不但构建了整个控制系统的硬件部分，还为软件设计奠定了基础。另外在完成了系统硬件选型之后，还要进行系统供电和接地设计，这也是工程应用中的重要一环。 （1）.PLC控制系统类型

由PLC构成的控制系统可分为集中控制系统和分布式控制系统，本设计中PLC控制系统类型为集中控制系统。 （2）.系统的运行方式

用PLC构成的控制系统有自动、半自动、单步和手动四种运行方式。本设计中的系统运行方式为自动运行方式。

（3）.I/O点数和种类

根据工艺要求，设备状况和控制功能，可以对系统硬件设计形成一个初步的方案。于是就可以对系统的I/O点数和种类作出较精确的统计。

5.2 I/O地址的分配

本文共涉及到30路开关量和9路模拟量。如下表所示，为本设计中I/O点的分配。

表5.1 输入/输出点统计及I/O地址分配 输入 开关量 启动按钮(SB1) 地址 I0.0 模拟量 Ia(a相电流) Ib(b相电流) 停止按钮(SB2) I0.1 Ic(c相电流) I0(零序电流) 电动机状态信号 I0.2 Ua(a相电压) Uc(c相电压) 25

地址 AIW0 AIW2 AIW4 AIW6 AIW8 AIW10 报警复位按钮（SB3） I0.3 温度传感器 振动传感器 扭矩传感器 AIW12 AIW14 AIW16 输出 电动机启/停控制 KJ 电机状态指示灯 电机开/关指示灯 警报器 短路故障指示灯 断相故障指示灯 欠压故障指示灯 两项接地故障指示灯 单项接地故障指示灯 过负荷故障指示灯 过压指示灯 转子断条指示灯 转子扫膛指示灯 设备结构安装松动指示灯 轴承损坏或缺油指示灯 转子或定子铁芯故障指示灯 转轴损坏指示灯 Q0.0 无 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q2.0 Q2.1 Q2.2 26

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