电机故障诊断系统设计

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

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

第27卷 第5期 农 业 工 程 学 报 Vol.27 No.5

2011年 5月 Transactions of the CSAE May. 2011 213

网络化水轮机组状态监测与故障诊断系统设计

李 明1，孙 涛2

（1. 武汉纺织大学计算机科学学院，武汉 430073； 2. 武汉大学电子信息学院，武汉 430072）

摘 要：大中型水轮机组的安全运行对于水电站以及电网的运行有重要影响。在分析水轮机组状态监测与故障诊断原理的基础上，设计了一种新颖的网络化水轮机组状态实时监测与故障诊断系统。该系统有过程层、监测层和站控层3个层次，通过RS-485总线和以太网相互联接；现场节点以AVR单片机ATmega8515为核心；监测站是一台高性能的工业计算机，能实时监测水轮机组的运行状态，并采用小波分析和神经网络相结合的方法对机组的故障进行诊断；系统通过Web服务器实现基于Internet的远程状态监测与故障诊断。试验结果显示该系

实验六 电机故障诊断实验

班级：电气09-4

学号：22090297

姓名:许天翔

一、实验目的

1．初步了解故障诊断的过程；

2．了解并初步掌握电机转子断条和气隙偏心故障的定子电流频谱分析方法；

3．认识不同的数据处理和故障诊断方法在故障诊断的敏感性和准确性等方面的差异；

二、实验内容

分别采集状态良好的和存在良好的和存在转子断条，气隙偏心，匝间短路故障相三相异步电动机、在不同的负载工况下的三相电流数据，然后运用已编好的软件或运用MATLAB自行编程，对测试数据进行频谱分析，根据相应的故障特征频谱分量，判断点击的故障状态。

三、实验原理

当三相电动机出现转自断条故障时，电流频谱中会出现特征分量fb=（1±2Ks）f1，通常k=1时的特征最为明显；当出现气隙偏心故障时，电流频谱中会出现分量fag=f1±fr,其中fr为转子频率，m为正整数。当三相电动机出现定子匝间短路故障时，通过对三相定子电流运用Park矢量模平方函数进行变换，电流中忽略了直流分量外还出现了两倍的基频分量。电机稳态运行时，转速相对稳定，故障特征频率也相对稳定，因此，可根据频谱分析结果判断电机有无对应故障。

四、实验步骤

1.转子断条与气隙偏心故障

注意；严格按照实

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

学号：200921070413 姓名：吕亮 自动化学院 基于LabVIEW的旋转机械振动在线监测和故障诊断系统设计

摘 要

旋转机械是现代社会生产中的重要设备，一旦设备发生故障，不仅会造成巨大的经济损失，而且可能危及人身安全，产生重大的社会影响。旋转机械的故障一般是由振动引起的，因此，我们通常利用检测设备检测振动信号来监视机械的工作状态，并对信号进行分析处理后提取故障信号。本课题在实验的基础上，利用LabVIEW编程语言，研究开发了旋转机械振动在线监测和故障诊断系统。

本文采用传感器、数据采集、信号处理、故障诊断和网络传输等技术对设备的运行状态进行实时在线监测和振动数据分析，主要研究内容包括信号的实时采集、远程数据传输、故障状态监测、数据存储和分析的结构设计与实现。

论文首先总结了振动状态监测与分析技术的相关理论知识，对常见的振动故障诊断方法进行了比较，为系统开发工作提供了理论基础。接着，完成了系统软硬件设计，包括传感器和数据采集卡的配置、信号调理电路设计、振动信号连续采集和存储编程以及界面设计，实现了振动数据采集、存储及监测。

本文还研究了基于DataSocket的实时数据网络化远程传输技术，提出振动状态远程监测及故障诊断方案。

关键