故障诊断系统的组成和功能

沈阳理工大学学士学位论文

摘 要

随着对自动化设备的安全性、可靠性以及有效性要求的提高，故障诊断技术受到人们的重视，已成为国内外自动化控制界的热点研究方向之一。故障诊断是对控制系统进行故障检测与诊断，并对故障的原因、故障的频率、故障的危害程度及故障的趋势预测等内容进行分析判断，为确诊故障点、及早采取维修、防护等补救措施提供科学的决策依据。

随着科学技术进步，过程工业生产装置的结构日趋复杂，逐渐从单变量系统发展到以多变量系统为主，通常具有非线性、时变性、强耦合性及结构和参数的不确定性，这类系统和设备一旦发生故障，排除的时间增长，不仅造成巨大的经济损失，甚至造成人员伤亡和环境污染，因此传统的故障诊断方法已无法满足要求。

由于大多数过程工业难以建立精确的数学模型，基于数学模型的故障诊断方法在实际应用中遇到了较大的困难。多元统计过程控制的故障检测与诊断方法不依赖于系统的数学模型，因此该方法更具实用性。基于主元分析的工业过程故障诊断方法，由于充分利用了主元分析算法在处理线性数据时可对其降维的作用，使得对多变量生产过程的监测可在低维变量空间实现。本文对基于主元分析的故障诊断方法进行了系统、深入的研究。

关键字：故障诊断；主元分析；过程工业

毕业设计（论文）任务书

课题名称： 汽车故障诊断仪的研究

一、课题训练内容

(1) 培养学生收集资料、文献检索的能力，发现问题的能力； (2) 培养学生工程开发的能力，制定工作计划和协调组织的能力； (3) 培养学生综合运用所学专业知识、理论，解决实际工程问题的能力； (4) 培养学生原理设计、实验分析或理论推导的能力； (5) 培养学生撰写文档的能力；

(6) 培养学生阅读英语文献的能力和翻译的能力。

二、设计（论文）任务和要求（包括说明书、论文、译文、计算程序、图纸、作品等数量和质量等具体要求）

(1) 查阅课题相关参考文献、技术资料，做好备份，以便以后查找。学习画设计的原理图和制作PCB板的知识。

(2) 第四周前上交毕业设计开题报告一份。开题报告内容与学校模板要求一致，字数不少于2000字；经指导教师检查合格后才能进行后续工作； (3) 第四周前上交一篇英文资料及其中文译文。英文资料内容应与所做课题内容相关或和电信专业知识相关，中文译文的字数不少于3000字；译文文理通顺，不得在线翻译；

(4) 完成原理设计，合理选择模块和元器件，绘制原理图和制作PCB板。完成硬件电路板的制作和

www.szchilink.com 采煤机远程监控及故障诊断系统 深圳市科技有限公司基于4G、Internet等通讯原理开发的采煤机远程监控与故障诊断系统。该系统可对采煤机电机电流、扭矩、牵引速度、牵引方向和故障等内部参数以及采机位置和摇臂倾角等外部参数进行监测和传输,并可实现在紧急情况下远程紧急停车。阐述了采煤机在线远程监控与故障诊断系统的原理与实现方法。该系统在实际应用中取得了良好的效果。

采煤机是综采工作面落煤和装煤的主要设备,它的正常运转决定着综采工作面的生产效率。虽然采煤机控制系统具有监测和故障诊断功能,但由于工作环境恶劣,采煤机零部件多,结构复杂,致使操作司机不能及时掌控采煤机的各项运行参数,可能使采煤机带病工作,甚至出现故障。另外,采煤机的工作参数如采高和采机位置等信息是建立自动化综采工作面的基本依据。建立采煤机运行状态的实时远程监测,有助于保障采煤机的安全运行以及综合调度工作面生产,提高煤矿生产的自动化、信息化管理水平,并将为实现自动化无

1

２００８年第７期

仪表技术与传感器

Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ

ａｎｄ

Ｓｅｎｓｏｒ

２００８Ｎｏ．７

基于ＬａｂＶｍＷ的机电设备状态监测与故障诊断系统

佟俐１，潘宏侠１，胡

田２

１１．中北大学机械工程与自动化学院。山西太原０３∞５ｌ；２．北方自动控制技术研究所。山西太原０３∞５１）摘要：为了适应工业自动化的迅速发展，将ＬａｂＶＩＥｗ技术应用到电机的状态监测与故障诊断技术中，实现了硬件和软件资源的共享，快速、灵活地组建了各种自动测试系统，通过利用虚拟仪器的强大功能和灵活、直观的编程语言来进行信号的分析、数据的处理、存储以及图形化显示等工作，初步开发出一个完整的设备状态监测与故障诊断系统。试验结果表明，该系统可以对机电设备的状态起到了很好的状态监测和故障诊断作用。关键词：Ｉ丑ｂＶＩＥｗ；状态监测；故障诊断；虚拟仪器

中图分类号：吼７７；啪１２

Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２一１８４１（２００８）ｃｒ７—００３４一０２

ＭｏＩｌｉｔｏｒｉｎｇ

ａｎｄＦａｕｌｔ

ＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａＩｌｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ

Ｄｉａｇ肿ｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＢ嬲ｅｄｏｎＬａｂＶｍＷ

ｏｆ

ＴＯＮＧＵ１，ＰＡＮＨｏｎｇ．ｘｉａｌ，ＨＵＴｉａｎ２

（１．Ｄｅ

煤矿抽风机运行状况在线监测和故障诊断系统

技术方案

1 背景介绍

煤炭被称作能源的基石，我国煤炭资源总量位居世界之首，可采储量为2040亿吨，约占世界总储量的11.1%，是我国能源正常供应及经济社会发展的重要保障。随着国民经济的不断发展，各动力行业对能源的需求越来越大。随之而来的是对煤炭资源的加大开采。目前我国的煤炭年产量已超过30亿吨，伴随煤炭产量不断提高的同时，安全与生产之间的矛盾也更加尖锐，我国每年煤矿事故死亡总数达到5000人以上，死亡率居高不下，给国民经济和人民财产造成了巨大损失，煤矿的安全生产一直面临比较严峻的形势。

影响矿井安全生产的因素很多，主要有瓦斯爆炸、顶板压力和运输事故，其中瓦斯爆炸尤为常见。瓦斯事故是一种瓦斯、大火、煤尘混合型的爆炸灾害，在我国煤矿安全事故所占比例已上升到80%。最近几年虽然各个煤矿采用了很多安全措施来保证安全生产，可是瓦斯爆炸以及瓦斯突出事故不断发生，造成人民生命财产的重大损失。 根据国家煤矿安监局等部门共同发布的《煤矿瓦斯治理与利用实施意见》要求，按标准配足“一通三防”技术人员、专职瓦斯检测员、安监员、防突员。还要求要健全完善矿井通风、瓦斯抽采、防灭火、综合防尘、监测监控等系统和装备，并确保系统装

功能安全与故障诊断

文献：

1.安全控制系统的设计思想，张钊谦, 吴重光.

2.功能安全—— 一种保障安全的新思路，冯晓升, 史学玲. 3.计算智能主要算法的比较与融合，苏建元 4，基于故障树最小割集的故障诊断方法研究

1． 功能安全与故障诊断概念剖析

在IEC61508 中, 功能安全被定义为“与EUC(控制设备)和EUC 控制系统有关的整体安全的组成部分, 它取决于E /E /PE (电气/电子/可编程电子)安全相关系统、其他技术安全系统和外部风险降低设施功能的正确执行”。功能安全是依靠一个系统或者设备对其输入正常响应而获得全面安全的一部分。功能安全包括技术和管理两方面, 涉及机械制造、流程工业、运输、医药等所有领域, 是通过对各类危险源形成有效控制与保护, 避免或减少工业事故对公众和环境的影响, 防止各类机械、器件、装备尤其是成套装置发生不可接受危险的技术。功能安全防止的是安全相关系统或设备的功能失效所导致的危险。例如变频恒压供水系统的功能是当管网压力超过一定值时相应的设备应该动作防止压力继续上升。如果这一功能失效, 当管网压力到达一定值时就会导致水管炸裂, 将会造成很大的损失。所以说, 安全依赖于控制系统执行正确的功能。这种安全依赖于

毕业设计说明书（毕业论文）

题 目：基于学生姓名：杜晓庆学 号：专 业：电气自动化班 级：电气指导教师：

PLC的电机故障诊断系统设计 4

11-1班 严培培

基于PLC的电机故障诊断系统设计

摘要

本文介绍了国内基于PLC的电机故障诊断系统设计，详细分析了三相鼠笼式异步电机常见的故障及故障表现出的症状。对PLC的选型做出了论述，介绍了S7-200 CPU226的特点。对模块的扩展做出了详细论述。对传感器进行相应的选型，对输入输出点做出了相应的分配。做出了一套基于PLC的电机多故障诊断系统。本文对基于PLC的电机故障诊断系统硬软件的设计做出了详细论述，做出了故障诊断系统的工艺图及人机界面，做出了程序流程图及梯形图。

关键字：PLC；电机；故障诊断

I

目录

摘要....................................................................................................

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题 目：基于 学生姓名： 学 号： 专 业：电气工程及其自动化 班 级：电气 指导教师：

PLC的电机故障诊断系统设计 2

教授

基于PLC的电机故障诊断系统设计

摘要

本文介绍了国内基于PLC的电机故障诊断系统设计，详细分析了三相鼠笼式异步电机常见的故障及故障表现出的症状。对PLC的选型做出了论述，介绍了S7-200 CPU226的特点。对模块的扩展做出了详细论述。对传感器进行相应的选型，对输入输出点做出了相应的分配。做出了一套基于PLC的电机多故障诊断系统。本文对基于PLC的电机故障诊断系统硬软件的设计做出了详细论述，做出了故障诊断系统的工艺图及人机界面，做出了程序流程图及梯形图。

关键字：PLC；电机；故障诊断

I

Motor fault diagnosis system based on PLC is designed

Abstract

This paper introduces the domestic motor fault dia

２００８年第７期

仪表技术与传感器

Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ

ａｎｄ

Ｓｅｎｓｏｒ

２００８Ｎｏ．７

基于ＬａｂＶｍＷ的机电设备状态监测与故障诊断系统

佟俐１，潘宏侠１，胡

田２

１１．中北大学机械工程与自动化学院。山西太原０３∞５ｌ；２．北方自动控制技术研究所。山西太原０３∞５１）摘要：为了适应工业自动化的迅速发展，将ＬａｂＶＩＥｗ技术应用到电机的状态监测与故障诊断技术中，实现了硬件和软件资源的共享，快速、灵活地组建了各种自动测试系统，通过利用虚拟仪器的强大功能和灵活、直观的编程语言来进行信号的分析、数据的处理、存储以及图形化显示等工作，初步开发出一个完整的设备状态监测与故障诊断系统。试验结果表明，该系统可以对机电设备的状态起到了很好的状态监测和故障诊断作用。关键词：Ｉ丑ｂＶＩＥｗ；状态监测；故障诊断；虚拟仪器

中图分类号：吼７７；啪１２

Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２一１８４１（２００８）ｃｒ７—００３４一０２

ＭｏＩｌｉｔｏｒｉｎｇ

ａｎｄＦａｕｌｔ

ＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａＩｌｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ

Ｄｉａｇ肿ｓｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＢ嬲ｅｄｏｎＬａｂＶｍＷ

ｏｆ

ＴＯＮＧＵ１，ＰＡＮＨｏｎｇ．ｘｉａｌ，ＨＵＴｉａｎ２

（１．Ｄｅ

煤矿抽风机运行状况在线监测和故障诊断系统

技术方案

1 背景介绍

煤炭被称作能源的基石，我国煤炭资源总量位居世界之首，可采储量为2040亿吨，约占世界总储量的11.1%，是我国能源正常供应及经济社会发展的重要保障。随着国民经济的不断发展，各动力行业对能源的需求越来越大。随之而来的是对煤炭资源的加大开采。目前我国的煤炭年产量已超过30亿吨，伴随煤炭产量不断提高的同时，安全与生产之间的矛盾也更加尖锐，我国每年煤矿事故死亡总数达到5000人以上，死亡率居高不下，给国民经济和人民财产造成了巨大损失，煤矿的安全生产一直面临比较严峻的形势。

影响矿井安全生产的因素很多，主要有瓦斯爆炸、顶板压力和运输事故，其中瓦斯爆炸尤为常见。瓦斯事故是一种瓦斯、大火、煤尘混合型的爆炸灾害，在我国煤矿安全事故所占比例已上升到80%。最近几年虽然各个煤矿采用了很多安全措施来保证安全生产，可是瓦斯爆炸以及瓦斯突出事故不断发生，造成人民生命财产的重大损失。 根据国家煤矿安监局等部门共同发布的《煤矿瓦斯治理与利用实施意见》要求，按标准配足“一通三防”技术人员、专职瓦斯检测员、安监员、防突员。还要求要健全完善矿井通风、瓦斯抽采、防灭火、综合防尘、监测监控等系统和装备，并确保系统装