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1、畢業(yè)設計（論文）開題報告論文題目： 基于PLC對變壓器故障的檢測系統設計 學生姓名： XXX 專業(yè)班級： 自動化 學 號： 10320129 指導教師： XXX 2012 年 1月 1 日 1題目的背景和意義隨著現代電力電子技術及計算機控制技術的迅速發(fā)展，促進了電氣傳動的技術革命。交流調速取代直流調速，計算機數字控制取代模擬控制已成為發(fā)展趨勢。交流電機變頻調速是當今節(jié)約電能，改善生產工藝流程，提高產品質量，以及改善運行環(huán)境的一種主要手段。變頻調速以其高效率，高功率因數，以及優(yōu)異的調速和啟制動性能等諸多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。以前的高壓變頻器，由可控硅整流，可控硅逆變等器件構
2、成，缺點很多，諧波大，對電網和電機都有影響。近年來，發(fā)展起來的一些新型器件將改變這一現狀，如IGBT、IGCT、SGCT等等。由它們構成的高壓變頻器，性能優(yōu)異，可以實現PWM逆變，甚至是PWM整流。不僅具有諧波小，功率因數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內部有很多專用繼電器、寄存器、定時器、計數器等，在編程時可以很靈活和應用它們，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)行構來驅動負載，具體的做法是，先用PLC的輸出驅動接觸器或執(zhí)行器件，再由執(zhí)行器件來帶負載。就是說
3、,PLC一定要與外圍的執(zhí)行機構電路和采樣輸入電路共同配合,才能完成相應的工作.用PLC對變壓器進行故障系統的檢測，方便與人們日常的生活生產。2題目研究現狀概述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，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、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：開關量的邏輯控制、模擬量的控制、運動
4、控制、過程控制、數據處理、通信及聯網。我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍較低，PLC產品有很大的應用空間，如機械行業(yè)80%以上的設備仍采用傳統的繼電器和接觸器進行控制。因此，PLC在我國的應用潛力遠沒有得到充分發(fā)揮。目前，中國PLC市場的95以上被國外產品占領。國內曾有研究單位開發(fā)PLC產品，后因種種原因沒有發(fā)展起來。值得欣慰的是，國內已有具有較強實力的公司開始拓展PLC業(yè)務，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)是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設備和無線電路中，常用作升降電壓、
5、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量卻有變動，這是互感應的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應，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年來科學技術的突飛猛進，電子技術在各個領域的廣泛應用，廣大用戶對消費類電子產品需求的日趨增長，為變壓器行業(yè)的發(fā)展帶來了無限生機。產品從“傳統”走向“新型”我國電子變壓器產業(yè)20年取得了飛速發(fā)展：首先，變壓器行業(yè)經濟增
6、長速度加快。變壓器是一種為電子整機配套，為電子線路服務的元件。據不完全統計，2007年生產電子變壓器的工廠近3000家，年銷售收入250億元，產品品種達幾百種，可為各類整機配套，已躍居世界上變壓器生產大國之一。變壓器60%的產量用于滿足國際市場的需要，通過實施“以質取勝”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。變壓器的生產手段在吸取國外先進經驗的基礎上，結合我國的實際生產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，引進了國外的先進設備和生產線，基本上擺脫了手工操作的狀態(tài)，生產效率高
7、，產品質量的穩(wěn)定性及一致性較好。最后，變壓器產品從“傳統”走向“新型”。 20年前，變壓器產品以大、重、厚的傳統產品居多，隨著微電子技術的發(fā)展及有源器件的技術進步，電子整機產品的體積大大減小，重量也大為減輕，對傳統配套產品的需求下降了50%左右，逐漸用新型配套產品（片式化、微型化）替代。市場的需求推動了包括變壓器在內的電子元器件、部件向輕、薄、小方向發(fā)展，變壓器的生產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。變壓器是電力系統中最關鍵的設備之一，它承擔著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務。因此，變壓器的正常運行是對電力系統安全、可靠、優(yōu)質、經
8、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系。PLC自身程序中包括了邏輯、計數器、定時器、數字寄存器、復雜數學運算以及其他智能模塊通訊等指令內容。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緊湊的結構、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)學習的基礎訓練，一職業(yè)能力為根本立足點，注重學生學習興趣和能力的培養(yǎng)，就一定能確保學習的質量。3題目要完成的主要內容和預期目標診斷系統建立在基于和上位計算機組成的控制
9、系統上。在故障診斷系統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果，并為操作員給出相應的排除故障的建議。 設備的狀態(tài)通?？梢苑譃閮煞N情況：正常狀態(tài)、常狀態(tài)。 正常狀態(tài)指設備的整體沒有缺陷，設備的正常運行。 異常狀態(tài)是指設備不能正常運行。故障狀態(tài)則屬于異常狀態(tài)。 電機發(fā)生故障設備的性能指標已有明顯的下降，設備已經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，電氣設備仍可以勉強“帶病”運行的一般功能性故障；電氣設備不能繼續(xù)運行的嚴重故障
10、以及已經導致災害性事故的破壞性故障等。在實際中，電氣設備往往是分布，且各控制之間相距較遠，當設備發(fā)生事故時，會表現出多種征兆信息，因此本文采用基于PLC技術的測量系統，將所有反應電氣設備運行狀態(tài)的信號采集上來，通過計算機可實時監(jiān)控各電氣設備運行狀態(tài)，并進行信息處理，實現故障檢測與診斷。 電機的結構同時包含電氣和機械兩部分，也可以說是電氣和機械的結合點。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，電機振動式由于轉動部分不平衡、機械故障或電磁方面的原因引起的。1、 轉動部分不平衡上要是轉子、耦合器、聯軸器、傳動輪（制動輪）不平衡引起的。處理方法是先找好轉子平衡。
11、2、 機械部分故障主要有以下幾點：（1）、聯軸部分軸系不對中，中心線不重合，定心不正確。（2）、與電機相聯的齒、聯軸器的毛病。（3）、電機本身結構的缺陷和安裝的問題。（4）、電機拖動的負載傳導振動。 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，籠型異步電動機轉子斷條，轉子 鐵心變形造成定、轉子氣隙不均，導致氣隙磁通不平衡從而造成振動。 本設計中系統故障分為兩個等級：一級故障為高級。當發(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
12、有按報警復位按鈕后聲光報警停止。二級故障為低級。當發(fā)生此類故障時，斷路器不振動，電機繼續(xù)運行，只是相應的光報警。 最后達到設計要求，實現基于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)設計、熟悉題目及要求2第二周設計資料的收集及借閱3第三周分析研究所得到的設計資料4第四周方案設計、比較5第五周設計方案實施（設計、計算等）6第六周設計、論文整理及修改7第七周畢業(yè)設計答辯85參考文獻1 張進秋.可編程控制器原理及應用實例.機械工業(yè)出版社M.自動化,20052 李明雨.電機與電器.北京理工大學出版社M.自動化，19983 高和.可編程控制器應用技術與設計實例.人民郵電出版社M.自動化，2
13、0014 韓常.PLC編程及應用.機械工業(yè)出版社M.自動化，20055 關惠予.PLC機電控制系統應用設計技術.電子工業(yè)出版社I.自動化，20066 周樂挺.PLC控制系統編程與實現.北京郵電大學出版社M.自動化，20087 張萬忠.可編程控制器入門與應用實例(西門子 S7-200 系列)M.北京:中國電力出版社,20058 王永華.現代電氣控制及 PLC 應用技術M.北京:北京航空航天大學出版社,20099 王勤.計算機控制技術M.京:東南大學出版社,200310 John J.Craig,Introduction to Robotics Mechanics and ControlJ,Second Edition, Addison-Wesley, Reading,MA,198911 Russell P Fleming. Introducing the variable speed pumpJ,NFPA Journal, 200412 M K Chung .Optimum values of design variables versus specific speed for centrifugal pumpsJ, Proceeding of the Institution of Mechanical Engineers, 1999指導教師意見： 指導教師簽字：年 月 日
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