1. 研究目的与意义
在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支[1]。 随着社会的发展，电机在各个行业中得到了越来越重要的应用，所以对电机的故障也随之越来越重视。能否以最快速度诊断出电机的故障及解决故障时现在电机故障诊断中的重点所在[2]。我国经济的飞速发展已经持续了30年,在此期间电动机已经成为主要拖动设备并将更多地投入到工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等方面。由于电动机在国民经济中的重要作用,其可靠性已经不可轻视,电动机本体的质量要求固然是一方面,研制具有高性能的电动机保护装置是另外一项重要的措施[3]。
虽然目前的PLC和触摸屏技术比较成熟，也应用到了很多领域，但尚未在三相异步电机故障检测系统中广泛应用。据统计，电机故障一旦发生，对工作人员的生命财产将会造成很大的损失和严重的后果，在一些特殊的行业甚至会对国家经济，军事，政治等方面造成极大的影响。因此，为了保证异步电动机的正常运行和电力系统的安全，做好异步电动机的保护是十分重要的。在现代化生产中，随着生产自动化水平的不断提高，对电动机的运行要求也越来越高。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。PLC已被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化进程，被人们称为现代工业控制三大支柱之一[4]。PLC在电机领域应用十分广泛，无论是电机的控制，还是电机的故障诊断，PLC占了主导地位[5]。它能以最快的速度使电机做出相应动作，因为它的速度快，反应灵敏，所以在电机故障诊断中得到了广泛的应用。
综上所述，本设计拟开发一种基于PLC和触摸屏的三相异步电机故障检测系统，对三相异步电机常见故障进行实时检测、控制。PLC和触摸屏系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行[8]。一个完善的PLC和触摸屏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[9]。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[10]。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。而PLC和触摸屏用于及时诊断出这些故障，达到了理想的效果，则减少工业，农业不必要地损失[11]。
2. 研究内容与预期目标
主要研究内容：
（1）设计一个基于PLC和触摸屏的三相异步电机故障检测系统，对三相异步电机常见故障进行实时检测、控制。该系统应包括：触摸屏、组态软件、PLC控制单元；
（2）完成的功能：人机交互，显示、控制等功能；
3. 研究方法与步骤
拟采用的研究方法
主要分为以下几个部分：电路原理图设计与分析，算法模型建立并进行软件的编程及其功能的调试与仿真。然后完成对数据的采集、分析与处理，最后对三相异步电机常见故障进行实时检测、控制。
拟采用的具体步骤为：
4. 参考文献
[1]呼文豹,郭锐锋,王志成,李杰. 高性能交流伺服系统中的控制方法[J]. 组合机床与自动化加工技术,2013,(01):7-11.
[2]周毅,宋建浩. 电力系统故障诊断的研究现状与发展趋势[J]. 电子技术与软件工程,2013,(14):89.
[3] 夏灵敏,刘永胜,吴东波,张丹. 低压电动机保护控制器的研发及其应用[J]. 电气应用,2014,(16):16-20.
5. 工作计划
(1）2022.2.20—2022.3.06查阅资料，撰写开题报告；
（2）2022.3.06—2022.4.17硬件功能分析，熟悉S7-200PLC系统指令及编程语言；
（3）2022.4.18—2022.5.23设计电路原理图、编制应用程序，开发组态软件；
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