6ES7341-1AH02-0AE0供应

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 1．电机故障诊断。
（1）了解PLC的分类、发展现状和应用前景。
（2）分析电机各种故障产生的原因、现象以及发生故障时采取的措施。
（3）根据电机故障后果严重性将各种故障分为两个等级。（4）根据电机的故障等级，设计出基于PLC的电机故障诊断系统，包括硬件部分和软件部分。
2．电机故障诊断系统控制要求如下。
（1）PLC要实现的功能主要是是控制和保护。 ①控制：由断路器控制电机开/关机，并可紧急停机。 ②保护：编写故障诊断程序，即以软件方法实现机组故障的诊断与报警。
（2）系统结构框图如下：  
（3）系统故障分为两个等级:一级故障为。当发生此类故障，断路器跳闸，使电机停止运行，PLC禁止其他控制输出，并声光报警（指示灯和电铃）。只有按报警复位按钮后声光报警停止。二级故障为低级。当发生此类故障时，断路器不动作，电机继续运行，只相应声光报警。（故障等级的分类由同学们查阅相关资料自行决定，这是判断论文原创性的重要依据）
（4）准备开机时，按下开机按钮后，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（电机启动时间约为3S左右）。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。

 PLC、人机界面现场应用时的抗干扰问题，是复杂而细致的。要求我们要综合考虑各方面的因素，根据现场的实际情况，从减少干扰源、切断干扰途径等方面进行的考虑，充分利用各种抗干扰措施来进行可编程控制器、人机界面的设计。

PLC、人机界面现场应用时的抗干扰问题，是复杂而细致的。抗干扰性设计是一个十分复杂的系统性工程，涉及到具体的输入输出设备和工业现场的具体环境，要求我们要综合考虑各方面的因素，根据现场的实际情况，从减少干扰源、切断干扰途径等方面进行的考虑，充分利用各种抗干扰措施来进行可编程控制器、人机界面的设计。才能真正提高可编程控制器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰能力，确保系统稳定运行。

1、采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰。

对于PLC控制器供电的电源，应采用非动力线路供电，直接从低压配电室的主母线上采用线供电。选用隔离变压器，且变压器容量应比实际需要大1.2～1.5倍左右，还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。

控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外，为保证电网馈电不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，UPS具备过压、欠压保护功能、软件、与电网隔离等功能，可提高供电的性。对于一些重要的设备，交流供电电路可采用双路供电系统。

2、正确选择电缆的和实施敷设，可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。

不同类型的信号分别由不同电缆传输，采用远离技术，信号电缆按传输信号种类分层敷设，相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敷设，增大电缆之间的夹角，以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰，从干扰途径上阻隔干扰的侵入，要采用屏蔽电力电缆。

3、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施

输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰，PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时，对于交流输入信号，可在负载两端并接电容和电阻，对于直流输入信号可并接续流二管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势，可采用RC浪涌吸收器。

1 引言
近半个世纪以来，经典控制理论和现代控制理论、方法和技术(简称传统控制)，了令人瞩目的成就。但是，无论是现代控制理论还是大系统理论，其分析、综合和设计都是建立在严格和的数学模型基础之上的。而在科学技术和生产力高速发展的今天，人们对大规模、复杂、不确定性系统实行自动控制的要求不断提高。因此，传统的基于数学模型的控制理论的局限性日益明显。
(1) 传统控制所面临的难题
l 传统控制方法的设计和分析是建立在系统的模型基础上的，而实际系统由于存在复杂性、时变性、不确定性和不性等，一般无法获得的数学模型;
l 采用传统控制理论进行系统设计时，提出并遵循一些苛刻的设，而这些设往往与实际情况不符，使得所设计的系统性能与实际情况相差很远;
l 对某些复杂的带有时变性与不确定性的系统，即使获得了良好的控制性能，当环境条件发生变化时，其性能也会显著变差;
l 为了提高控制性能，传统的控制理论可能变得相当复杂，从而增加了设备投资，降低了系统性。
(2) 传统控制的缺陷与不足
l 对环境的干扰和不确定性缺乏足够的鲁棒性;
l 突发事件的处理需要人工的干预;
l 无法处理非数字和不的信息;
l 无法通过在线学习以提高自身性能。
以上因素正是传统控制技术需要突破的一些症结，于是，控制的基本思想就应运而生了。

2 控制的基本思想[5][6]
控制是智能控制的一个重要分支，它是把系统的思想和方法引入控制系统及其工程应用。就其实质而言，控制是基于控制对象和控制规律的各种知识的总和，而且要以智能的方式使用这些知识，求得受控系统可能地优化和实用化，它反映出智能控制的许多重要特征和功能。

2.1 控制的基本思想
控制=自动控制理论和方法+人工智能系统技术
实际系统中存在的启发式逻辑本质上是实现控制目标的各种规律性的经验知识，这些经验知识难以用一般性的数值形式表达，而适合用符号形式加以描述;再者，这些经验知识既不能简单的罗列，有难以用用解析的方法综合，因而给予恰当的组织，并能自动地进行推理，人工智能中的技术恰恰为这种经验知识的表示和处理提供了有效办法。
人工智能领域中发展起来的系统是一种基于知识的、智能的计算机程序系统。
(1) 系统的两个要素
l 知识库:存储有某个专门领域中事先总结的按某种格式表示的水平的知识条目。
l 推理机制:按照类似水平的问题求解方法，调用知识库中的条目进行推理、判断和决策。
系统的知识库和推理机制在组织结构离建造，而在运行过程中又相互作用，这使得系统具有较大的灵活性:知识的增删、修正和新立于推理机制，具有很好的透明性—推理的结论和根据可以与系统外部交互。
总之，系统将专门领域的问题求解思路、经验、方式组织成一个实际运行的形式系统，表现出一种拟人的智能性，它与传统的自动控制理论和方法的结合，形成了控制的基本思想。
将系统技术引入控制领域，把控制系统看成一个基于知识的系统，而作为系统的部件的控制器则要体现知识推理的机制和结构。
知识库内部的组织结构可采用人工智能中知识表示的合适方法，其中，一部分知识可称为数据，例如事实(先验知识)、据(动态信息)、设(由事实、证据推得的中间状态)和目标(离线设定的或在线建立的性能指标)、数据组织在一起，形成数据库。另一部分知识可称为规则，即定性的推理知识，它们往往表示为产生式规则，组成知识库，在控制中，定量知识，即各种有关的解析算法，一般都立编码，按常规的程序设计方法组织。
推理机制的基本功能在于按某种策略选用推理规则，对于控制，同样可采用人工智能中的前向推理或后向推理策略。

2) 控制的两个特点
l 定量知识和定性知识分离构造。数值算法直接与受控对象或过程相连，以便得到快速的控制响应。知识系统处于较高的智能层次，实现以智能启发式逻辑推理为主的控制功能。
l 知识库系统。数值算法和人—机通讯三个子过程并发运行，其中，用户通过人—机接口可以直接地与知识库系统，进而间接的与数值算法交互，以便操作人员对于控制系统进行离线的修改或在线的监督、干预。

2.2 控制的目标与实现
控制系统≠系统
系统的理想目标是要实现这样一个控制器或控制系统:
(1) 满足复杂动态过程的控制需要，例如任何时变的、非线性的，受到各种干扰的控制过程;
(2) 控制系统的运行可以利用一些经验知识，而且只需要一些少量的经验知识;
(3) 有关受控过程的知识可以不断的增加、积累，据以改进控制性能;
(4) 潜在的控制知识以透明的方式存放，易于修改和扩充;
(5) 用户可以对控制系统的性能进行定性的说明，例如“速度可能快”、“调要小”等;
(6) 用户可以访问系统的内部信息，进行交互，例如受控过程的动态特性、控制性能的统计分析、限制控制性能等因素，以及对当前采用的控制作用的解释等等。
控制的上述目标可以看作是一种比较含糊的功能定义，它们覆盖了传统控制在一定程度上可以达到的功能，但又过了传统控制技术。作一个形象的比喻，控制是试图在控制闭环中加入一个有经验的工程师，系统能为他提供一个“控制工具箱”，即可对控制、辩识、测量、监视等各种算法选择自便，调节自如。因此，控制实质上是对一个“控制”的思路、经验、策略的模拟、延伸、扩展。

3 基于PLC的控制系统开发工具[2][4]
3.1 现代PLC技术的发展
可编程序控制器问世以来，经过近30年的发展，产品已经发展到四代。其技术日臻完善，应用范围也不断扩展。目前，为了适合大中小企业的不同需要，进一步扩大PLC在工业自动化领域的应用范围，PLC正朝着以下两个方向发展:其一是低档PLC向小型、简易、廉价的方向发展，使之能加广泛地取代继电器控制;其二是中、PLC向大型、高速、多功能方向发展，使之能取代工业控制微机的部分功能，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。

3.2 基于PLC的控制系统开发工具
“基于PLC的控制系统开发工具”(ECST V2.2)所开发出的控制系统是用于工业实时控制，它是控制与常规控制的集成，即控制的控制策略通过常规的控制机构来实现，从而到达智能控制与常规控制相结合。Paradym-31是世界工控厂家Wizdom公司的Paradym-3(P31)工作平台，它有硬件和软件两部分组成，软件部分是基于bbbbbbs操作系统逼供内具备图形化开发环境的工作平台，在图形化的编程界面下，用户可以在其中制作和调试自己的应用程序(如梯形图、顺控图、功能模块图)，编译过的应用程序可下载到硬件部分进行工作;硬件部分拥有立的CPU模块，具备实时的控制器内核。同时，通用的通讯端口可方便地与外部设备进行RS232、Modbus、及以太网通讯。因此，P31可通过该通讯端口进行监视、暂停、开始、改某一变量数值等操作，从而达到可视化的控制被控对象的目的。
(1) “基于PLC的控制系统开发工具”结构图
“基于PLC的控制系统开发工具”结构图如图2所示。与其它开发工具相比，“基于PLC的控制系统开发工具”的不同之处是:在主窗口处增加了“导入控制器”;在编辑子窗口处，“设计系统”菜单下的内容又有所变化，该菜单下各项子菜单的作用如下:“创建系统控制器”是创建一个新的系统控制器，“导出系统控制器”是把创建好的系统控制器打开在“多页编辑窗口”。在“创建系统控制器”中，“创建功能块对话框”为用户提供了创建输入输出变量以及内部变量的接口，该窗口为用户产生了一个空的系统，具体实现要在“多页编辑窗口中”添加。

一、工作条件

工作电源：三相四线(或三相五线)380V±10% 50Hz     

    装置容量：＜1.5KVA  

装置的基本装备（控制屏、实验台均采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，实验台面采用防火板，经久，不易磨损，美观大方）

二、性能特点

1、 过流保护：备有电流型漏电保护装置，防止学生触电以及短路造成事故。

2、 过压保护：采用电压检测电路，避免电源供电系统故障造成PLC设备损坏。

3、 性、灵活性强：采用挂件式结构、模块化设计，具备实验，升级灵活等优点，

3、PLC保护技术：单设立+24电源供电，避免学生接线错误造成PLC损坏。

4、采用、通用的PLC：配备日本欧姆龙CPM2A-30CDR型可编程控制器。

6、强电系统：配备二级驱动即由弱电驱动强电系统，避免PLC直接与强电系统相连。

7、配备交流异步电机1台

8、采用实验导线：强电与弱电分开，实验连接线及插座采用不同的结构，使用、、防触电。

9、实验控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，采用电脑桌分体设计，桌面为防火、、高密度板；左右设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料。右边为电脑键盘和主机箱体。

三、技术指标

1、欧姆龙CPM2A-30CDR主机

2、通讯编程线

3、PLC的基本指令编程练习模块

4、水塔水位模拟控制模块

5、五相步进电机的模拟控制模块

6、四节传送带的模拟控制模块

7、十字路通灯的模拟控制模块；

8、机械手动作的模拟模块；

9、三相异步电机星/三角换接起动控制模块

10、电子抢答器控制模拟模块；

11、四层电梯控制系统的模拟

12、天塔之光当PLC的RS485口经非隔离的PC/PPI电缆与电脑连接、PLC与PLC之间连接或PLC与变频器、触摸屏等通信时时有通信口损坏现象发生，较常见的损坏情况如下：
●R1或R2被烧断，Z1、Z1和SN75176完好。这是由于有较大的瞬态干扰电流经R1或R2、桥式整流、Z1或Z1到地，Z1、Z2能承受大10A电流的冲击，而该电流在R1或R2上产生的瞬态功率为：102×10=1000W，当然会将其烧断。
●SN75176损坏，R1、R2和Z1、Z2完好。这主要可能是受到静电冲击或瞬态过电压速度快于Z1、Z2的动作速度造成的，静电无处不在，仅人体模式也会产生±15kV的静电。
●Z1或Z2、SN75176损坏，R1和R2完好。这可能是受到高电压低电流的瞬态干扰电压将Z1或Z2和SN75176击穿，由于电流较小和发生时间较短因而R1、R2不至于发热烧断。
由以析得知PLC接口损坏的主要原因是由于瞬态过电压和静电造成，产生瞬态过电压和静电的原因很多也较复杂，如由于PLC内部24V电源和5V电源共地，24V电源的输出端子L+、M为其它设备混合供电可能导致地电位变化，从而造成共模电压出允许范围。所以EIA-485标准要求将各个RS485接口的信号地用一条低阻值导线连接在一起以保证各节点的地电位相等，地线环流！
当带电插拔未隔离的连接电缆时，由于两端电位不相等电路中又存在诸多电感、电容之类的器件，插拔瞬间必然产生瞬态过电压或过电流。
连接在RS485总线上的其它设备产生的瞬态过电压或过电流同样会流入到PLC，总线上连接的设备站点数越多，产生瞬态过电压的因素也越多。
当通信线路较长或有室外架空线时，雷电必然会在线路上造成过电压，其能量往往是的，常有用户沮丧地说：“联网的几十台PLC全部遭打坏了！”。
三、 解决办法：
1、从PLC内部考虑：
●采用隔离的DC/DC将24V电源和5V电源隔离，分析了三菱、欧姆龙、施耐德PLC以及西门子的PROFIBUS接口均是如此。
●选用带静电保护、过热保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485芯片，如：SN65HVD1176D、MAX3468ESA等，这些芯片价格一般在十几元至几十元，而SN75176的价格仅为1.5元。
●采用响应速度快、承受瞬态功率大的新型保护器件TVS或BL浪涌吸收器，如P6KE6.8CA的钳制电压为6.8V，承受瞬态功率为500W，BL器件则可抗击4000A以上大电流冲击。
●R1和R2采用正温度系数的自恢复保险PTC，如JK60-010，正常情况下的电阻值为5欧，并不影响正常通信，当受到浪涌冲击时，大电流流过PTC和保护器件TVS（或BL），PTC的电阻值将骤然增大，使浪涌电流减小。
2、从PLC外部考虑：
● 使用隔离的PC/PPI电缆，尽量不用廉价的非隔离电缆（特别是在工业现场）。西门子公司早期出产的PC/PPI电缆（6ES7 901-3BF00-0XA0）是不隔离的，现在也改成隔离的电缆了！
● PLC的RS485口联网时采用隔离的总线连接器.
● 与PLC联网的三方设备，如变频器、触摸屏等的RS485口均使用RS485隔离器BH-485G进行隔离，这样各RS485节点之间就无“电”的联系，也无地线环生，即使某个节点损坏也不会连带其它节点损坏。
● RS485通信线采用PROFIBUS总线屏蔽电缆，保证屏蔽层接到每台设备的外壳并后接大地。
● 对于有架空线的系统，总线上设置专门的防雷击设施。 
找到了解决S7-200通讯口损坏的办法了
在我们单位众多的S7-200PLC中，不时有通讯口损坏，致使不能连接PC或不能进行通讯，在对PLC解体时发现，在PLC通讯口出有一芯片－－75176，这就是通讯接口芯片，在芯片周围有5个FB，标识FB1~FB5，这其实就是5个保险，在通讯连不上时，一般就是这5个保险中的某个烧毁了，可用同等型号的保险代替，也可用导线直接短路。一般就能解决问题。不过换时要注意，由于元件时贴片的，十分小，空间也小，所以焊接时注意不要短路。