畢業(yè)設(shè)計開題報告---基于PLC對變壓器故障的檢測系統(tǒng)設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告論文題目： 基于PLC對變壓器故障的檢測系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： XXX 專業(yè)班級： 自動化 學(xué) 號： 10320129 指導(dǎo)教師： XXX 2012 年 1月 1 日 1題目的背景和意義隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及計算機控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促進了電氣傳動的技術(shù)革命。交流調(diào)速取代直流調(diào)速，計算機數(shù)字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機變頻調(diào)速是當(dāng)今節(jié)約電能，改善生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調(diào)速以其高效率，高功率因數(shù)，以及優(yōu)異的調(diào)速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構(gòu)成，缺點很多，諧波大，對電網(wǎng)和電機都有影響。近年來，發(fā)展起來的一些新型器件將改變這一現(xiàn)狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構(gòu)成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實現(xiàn)PWM逆變，甚至是PWM整流。不僅具有諧波小，功率因數(shù)也有很大程度的提高。PLC是可編程邏輯控制器,我有輸入繼電器和輸出繼電器(輸出有三種方式,繼電器、晶體管、晶閘管），PLC內(nèi)部有很多專用繼電器、寄存器、定時器、計數(shù)器等，在編程時可以很靈活和應(yīng)用它們，而且PLC還有一些功能指令，具體的要看書明書。PLC輸出的是小信號，一般都需要用執(zhí)行構(gòu)來驅(qū)動負載，具體的做法是，先用PLC的輸出驅(qū)動接觸器或執(zhí)行器件，再由執(zhí)行器件來帶負載。就是說,PLC一定要與外圍的執(zhí)行機構(gòu)電路和采樣輸入電路共同配合,才能完成相應(yīng)的工作.用PLC對變壓器進行故障系統(tǒng)的檢測，方便與人們?nèi)粘５纳钌a(chǎn)。2題目研究現(xiàn)狀概述PLC（Programmable Logic Controller），是可編程邏輯控制器。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類：開關(guān)量的邏輯控制、模擬量的控制、運動控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)。我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍較低，PLC產(chǎn)品有很大的應(yīng)用空間，如機械行業(yè)80%以上的設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進行控制。因此，PLC在我國的應(yīng)用潛力遠沒有得到充分發(fā)揮。目前，中國PLC市場的95以上被國外產(chǎn)品占領(lǐng)。國內(nèi)曾有研究單位開發(fā)PLC產(chǎn)品，后因種種原因沒有發(fā)展起來。值得欣慰的是，國內(nèi)已有具有較強實力的公司開始拓展PLC業(yè)務(wù)，并在中國PLC市場有了一定聲音，如和利時公司、德維森公司、安控公司。變壓器(Transformer)是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設(shè)備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。在發(fā)電機中，不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動，這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件。變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。伴隨著我國電子工業(yè)的發(fā)展，變壓器行業(yè)也有長足的進步，特別是近20年來科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，電子技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，廣大用戶對消費類電子產(chǎn)品需求的日趨增長，為變壓器行業(yè)的發(fā)展帶來了無限生機。產(chǎn)品從“傳統(tǒng)”走向“新型”我國電子變壓器產(chǎn)業(yè)20年取得了飛速發(fā)展：首先，變壓器行業(yè)經(jīng)濟增長速度加快。變壓器是一種為電子整機配套，為電子線路服務(wù)的元件。據(jù)不完全統(tǒng)計，2007年生產(chǎn)電子變壓器的工廠近3000家，年銷售收入250億元，產(chǎn)品品種達幾百種，可為各類整機配套，已躍居世界上變壓器生產(chǎn)大國之一。變壓器60%的產(chǎn)量用于滿足國際市場的需要，通過實施“以質(zhì)取勝”的戰(zhàn)略，變壓器出口已逐步形成氣候。其次，變壓器行業(yè)工藝裝備日臻完善。20年來，變壓器的生產(chǎn)工藝精益求精，從落后的手工操作到今天的全自動機械化。變壓器的生產(chǎn)手段在吸取國外先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的實際生產(chǎn)情況得到不斷改進和提高。如近年來微型變壓器和線圈的生產(chǎn)，引進了國外的先進設(shè)備和生產(chǎn)線，基本上擺脫了手工操作的狀態(tài)，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性及一致性較好。最后，變壓器產(chǎn)品從“傳統(tǒng)”走向“新型”。 20年前，變壓器產(chǎn)品以大、重、厚的傳統(tǒng)產(chǎn)品居多，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展及有源器件的技術(shù)進步，電子整機產(chǎn)品的體積大大減小，重量也大為減輕，對傳統(tǒng)配套產(chǎn)品的需求下降了50%左右，逐漸用新型配套產(chǎn)品（片式化、微型化）替代。市場的需求推動了包括變壓器在內(nèi)的電子元器件、部件向輕、薄、小方向發(fā)展，變壓器的生產(chǎn)工藝正在進行一場巨大的變革。20年來變壓器也正向高頻化、低損耗、重量輕、體積小的方向發(fā)展。變壓器是電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，變壓器的正常運行是對電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。 可編程控制器技術(shù)是一門理論性、實踐性都很強的課程，而他又與控制電路有著密不可分的緊密聯(lián)系。PLC自身程序中包括了邏輯、計數(shù)器、定時器、數(shù)字寄存器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運算以及其他智能模塊通訊等指令內(nèi)容。通過軟件編制，從而能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)已達到控制目的。 PLC緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置、低廉的價格強大的指令集能夠滿足各工藝要求和控制要求。只要堅持從實際出發(fā)，抓好專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)訓(xùn)練，一職業(yè)能力為根本立足點，注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和能力的培養(yǎng)，就一定能確保學(xué)習(xí)的質(zhì)量。3題目要完成的主要內(nèi)容和預(yù)期目標診斷系統(tǒng)建立在基于和上位計算機組成的控制系統(tǒng)上。在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是檢測點擊的電流保護。計算機由于具有強大的科學(xué)計算功能，利用專家知識和專家?guī)?，完成從故障特征到故障原因的識別工作。并通過人機界面，給出故障定位，報告和解釋故障診斷結(jié)果，并為操作員給出相應(yīng)的排除故障的建議。 設(shè)備的狀態(tài)通?？梢苑譃閮煞N情況：正常狀態(tài)、常狀態(tài)。 正常狀態(tài)指設(shè)備的整體沒有缺陷，設(shè)備的正常運行。 異常狀態(tài)是指設(shè)備不能正常運行。故障狀態(tài)則屬于異常狀態(tài)。 電機發(fā)生故障設(shè)備的性能指標已有明顯的下降，設(shè)備已經(jīng)不能維持正常的工作，包括故障萌生并有進一步發(fā)展趨勢的早期故障；程度尚不嚴重，電氣設(shè)備仍可以勉強“帶病”運行的一般功能性故障；電氣設(shè)備不能繼續(xù)運行的嚴重故障以及已經(jīng)導(dǎo)致災(zāi)害性事故的破壞性故障等。在實際中，電氣設(shè)備往往是分布，且各控制之間相距較遠，當(dāng)設(shè)備發(fā)生事故時，會表現(xiàn)出多種征兆信息，因此本文采用基于PLC技術(shù)的測量系統(tǒng)，將所有反應(yīng)電氣設(shè)備運行狀態(tài)的信號采集上來，通過計算機可實時監(jiān)控各電氣設(shè)備運行狀態(tài)，并進行信息處理，實現(xiàn)故障檢測與診斷。 電機的結(jié)構(gòu)同時包含電氣和機械兩部分，也可以說是電氣和機械的結(jié)合點。所以說，它的故障要一分為二的分析。對電機的振動故障原因也要分成兩部分。一般來講，電機振動式由于轉(zhuǎn)動部分不平衡、機械故障或電磁方面的原因引起的。1、 轉(zhuǎn)動部分不平衡上要是轉(zhuǎn)子、耦合器、聯(lián)軸器、傳動輪（制動輪）不平衡引起的。處理方法是先找好轉(zhuǎn)子平衡。2、 機械部分故障主要有以下幾點：（1）、聯(lián)軸部分軸系不對中，中心線不重合，定心不正確。（2）、與電機相聯(lián)的齒、聯(lián)軸器的毛病。（3）、電機本身結(jié)構(gòu)的缺陷和安裝的問題。（4）、電機拖動的負載傳導(dǎo)振動。 3、電氣部分的故障是由于電磁方面的原因造成的，主要包括：交流電機 定子接線錯誤、繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子繞組短路，同步電機勵磁繞組匝 間短路，同步電機勵磁線圈連接錯誤，籠型異步電動機轉(zhuǎn)子斷條，轉(zhuǎn)子 鐵心變形造成定、轉(zhuǎn)子氣隙不均，導(dǎo)致氣隙磁通不平衡從而造成振動。 本設(shè)計中系統(tǒng)故障分為兩個等級：一級故障為高級。當(dāng)發(fā)生此類故障，斷路器跳閘使電機停止運行，PLC禁止其他控制輸出，并聲光報警（指示燈和電鈴）。只有按報警復(fù)位按鈕后聲光報警停止。二級故障為低級。當(dāng)發(fā)生此類故障時，斷路器不振動，電機繼續(xù)運行，只是相應(yīng)的光報警。 最后達到設(shè)計要求，實現(xiàn)基于PLC對變壓器故障的檢測。4進度計劃1第一周開始進行畢業(yè)設(shè)計、熟悉題目及要求2第二周設(shè)計資料的收集及借閱3第三周分析研究所得到的設(shè)計資料4第四周方案設(shè)計、比較5第五周設(shè)計方案實施（設(shè)計、計算等）6第六周設(shè)計、論文整理及修改7第七周畢業(yè)設(shè)計答辯85參考文獻1 張進秋.可編程控制器原理及應(yīng)用實例.機械工業(yè)出版社M.自動化,20052 李明雨.電機與電器.北京理工大學(xué)出版社M.自動化，19983 高和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例.人民郵電出版社M.自動化，20014 韓常.PLC編程及應(yīng)用.機械工業(yè)出版社M.自動化，20055 關(guān)惠予.PLC機電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計技術(shù).電子工業(yè)出版社I.自動化，20066 周樂挺.PLC控制系統(tǒng)編程與實現(xiàn).北京郵電大學(xué)出版社M.自動化，20087 張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實例(西門子 S7-200 系列)M.北京:中國電力出版社,20058 王永華.現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20099 王勤.計算機控制技術(shù)M.京:東南大學(xué)出版社,200310 John J.Craig,Introduction to Robotics Mechanics and ControlJ,Second Edition, Addison-Wesley, Reading,MA,198911 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