摘要本文介绍了国内电机故障诊断系统设计，以及存在问题，同时介绍了可编程控制器的工作原理，选型依据。
设计了一种基于PLC电机故障诊断系统设计，详细介绍了所选用的西门子S7-200 PLC以及同类型的S7-300 S7-400PLC，根据设计要求对PLC的输入输出I/O进行了分配，并且编写系统运行的梯形图。
准备开机时，按下开机按钮后，首先检测断路器状态，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。
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。
本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。
关键词：故障诊断PLC 电机AbstractThis paper introduces the domestic electrical fault diagnosis system design , as well as existing problems and introduces programmable controller at the same time the working principle and selection basis．A PLC-based design of the electrical fault diagnosis system design and detail on the choice of Siemens S7-200 PLC and the same type of S7-300 S7-400 PLC and according to the design requirements of the input and output of the PLC I/O for distribution and preparation of the ladder diagram system operation．Prepared to boot, press the button after boot, the circuit breaker status is detected first．If the circuit breaker initial state is closed, electrical doesn’t start and sound and light alarm．If the circuit breaker initial state is disconnected , the circuit breaker close and the electrical start．Start in the process, if a failure occurred, the protection PLC correspond action．Start after the completion of “motor on/off indicator light” on , the electrical normal operate．Running process, PLC followed by motorcycle test whether there has been a phase short circuit, breaking phase, low-voltage, single-phase-to-ground, overload, over-current fault and so on．If occurred, PLC protection act accordingly shut down．PLC received shutdown orders,tripping circuit breakers,“motor on /off indicator light” eliminat e．Fault sound and light alarm at the “alarm reset button”reset．This choice is based on the design of the motor PLC fault diagnosis system design．Key words：Fault Diagnosis；PLC；Motor目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)1 引言 (5)2 电动机保护装置的各种保护原理及故障判据 (6)2.1 电动机保护装置常见保护形式 (6)2.2 矿用隔爆三相异步电动机的故障保护 (7)2.2.1 过载保护 (7)2.2.2 短路故障分析及保护判据 (7)2.2.3 单相接地故障分析及保护判据 (8)2.2.4 欠压和过压故障分析及保护判据 (9)2.2.5 矿用电动机的其他保护 (10)3 微机保护的数据采集 (11)3.1 保护装置的数据采集电路 (11)3.1.1 电压形成回路 (11)3.1.2 采样电路 (12)4 PLC原理介绍及设备总体结构介绍 (12)4.1 PLC发展历程 (12)4.2 PLC 控制系统的发展前景 (13)4.3 可编程序控制器PLC的分类 (14)4.4 CPU成 (15)4.4.1 CPU的构成的构 (15)4.4.2 I/O模块 (16)4.4.3 电源模块 (16)4.4.4 PLC的工作原理 (16)4.4.5 PLC系统的其它设备 (18)5 PLC的选取与系统硬件设计 (18)5.1 系统的总体结构 (18)5.2 PLC的硬件配置与选型 (19)图5-2系统整体设计方案及硬件连接图 (26)5.3 JL-400缺相继电器 (27)5.4 热继电器 (30)5.4.1 热继电器的工作原理 (30)6 保护装置的软件设计 (32)6.1 PLC程序设计方法 (32)6.2 梯形图语言特点 (34)6.3程序设计 (35)6.3.1 设计思路 (35)6.3.2控制程序流程图 (36)7 控制电路的抗干扰设计 (39)7.1电源设计 (39)7.2 信号滤波 (39)7.3 开关量输出隔离 (40)7.4 地线设置 (40)7.5元器件的选择 (40)7.6 其他 (40)8 结束语 (41)致谢 (42)参考文献 (43)1引言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，在这些应用领域中，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。
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。
PLC（Programmable Logic Controller），是可编程逻辑控制器。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类：开关量的逻辑控制、模拟量的控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网。
我国工业企业的自动化程度普遍较低，PLC产品有很大的应用空间，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。
因此，PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。
目前，中国PLC市场的95％以上被国外产品占领。
国内曾有研究单位开发PLC产品，后因种种原因没有发展起来。
值得欣慰的是，国内已有具有较强实力的公司开始拓展PLC业务，并在中国PLC市场有了一定声音，如和利时公司、德维森公司、安控公司。
随着故障诊断技术的发展，以检测、识别、预测和干预为核心的先进的故障诊断技术得到了广泛的应用，不但能够及时准确地诊断出故障，而且可以采取相应的对策，保证系统的安全性和可靠性。
电机故障可能对电力系统的稳定性和工业系统其它机组的安全运行带来严重的影响，因此，电机的故障诊断显得非常重要，本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。
诊断系统建立在基于ＰＬＣ和上位计算机组成的控制系统上。
ＰＬＣ在故障诊断系统中的功能主要是检测点击的电流保护。
计算机由于具有强大的科学计算功能，利用专家知识和专家库，完成从故障特征到故障原因的识别工作。
并通过人机界面，给出故障定位，报告和解释故障诊断结果，并为操作员给出相应的排除故障的建议。
2电动机保护装置的各种保护原理及故障判据电机保护就是给电机全面的保护，即在电机出现过载、缺相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、轴承磨损、定转子偏心时，予以报警或保护；为电动机提供保护的装置是电机保护器，包括热继电器、电子式保护器和智能型保护器。
电动机常见的故障可分为对称故障和不对称故障两大类。
对称故障包括:过载、堵转和三相短路等，这类故障对电动机的损害主要是热效应，使绕组发热甚至损坏，其主要特征是电流幅值发生显著变化;不对称故障包括:断相、逆相、相间短路、匝间短路等，这类故障是电动机运行中最常见的一类故障。
不对称故障对电动机的损害不仅仅是引发发热，更重要的是不对称引起的负序效应能造成电动机的严重损坏。
因而，对大型电动机进行综合保护非常重要。
2.1 电动机保护装置常见保护形式掘进机的综合保护主要是对电动机的保护，矿用隔爆型三相异步电动机是掘进机电气系统的主要组成部分，它与液压系统配合操作，可自如的实现整机的各种生产作业。
作为电气主设备，电动机的运行正常与否，直接关系整机的性能，所以要高度重视，除了对电机的保护外，掘进机还有很多极其重要的保护形式。
现对掘进机常见故障和矿井下的实际需要投入的主要的保护形式介绍如下：1. 低压线路漏电保护：当AC220V、AC120V、AC24V低压线路对地绝缘降低到规定值时保护动作，显示220V漏电、120V漏电或24V漏电。
(参考值AC220V为5KΩ，AC120V为3KΩ，AC24V为2KΩ)2. 电机温度保护：由于冷却系统故障或环境温度过高，油泵和截割电机绕组温度达到155℃时，埋在电机定子绕组中的温度继电器动作，保护装置通过程序控制油泵或截割电机停止运转，电机冷却后自动复位。
对应热敏电阻阻值为1.8KΩ～2KΩ。
3. 对称故障保护：对称故障主要有对称过载、堵转、对称稳态短路等，这类故障对电动机的损害主要是由于电流增大所引起的热效应和机械应力，使绕组发热甚至损坏。