1  引言

　　電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中添瓷，電動(dòng)機(jī)常常運(yùn)行在惡劣的環(huán)境下每庆，導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)流、短路万搔、斷相胡桨、絕緣老化等事故。對(duì)于應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場(chǎng)合的高壓電動(dòng)機(jī)瞬雹、大功率電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)昧谊，一旦發(fā)生故障所造成的損失無(wú)法估量。

　　電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的故障可分為對(duì)稱故障和不對(duì)稱故障兩大類酗捌。對(duì)稱故障包括:過(guò)載呢诬、堵轉(zhuǎn)和三相短路等，這類故障對(duì)電動(dòng)機(jī)的損害主要是熱效應(yīng)胖缤，使繞組發(fā)熱甚至損壞尚镰，其主要特征是電流幅值發(fā)生顯著變化;不對(duì)稱故障包括:斷相、逆相哪廓、相間短路狗唉、匝間短路等，這類故障是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中最常見(jiàn)的一類故障涡真。不對(duì)稱故障對(duì)電動(dòng)機(jī)的損害不僅僅是引發(fā)發(fā)熱音哟，更重要的是不對(duì)稱引起的負(fù)序效應(yīng)能造成電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞。因而吟因，對(duì)大型電動(dòng)機(jī)進(jìn)行綜合保護(hù)非常重要犯渣。

　　2  基于PLC的電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)

　　對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)可以分為以下幾類:

　　在電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)势嫁，為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，減輕故障的損壞程度甥轿，繼電保護(hù)裝置的快速性和可靠性十分重要水芍。在單機(jī)容量日益增大的情況下，電機(jī)的額定電流可達(dá)數(shù)千甚至幾萬(wàn)安绿相，這就給電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)提出了更高的要求存裁。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置已

經(jīng)無(wú)法滿足要求，因此微機(jī)保護(hù)應(yīng)運(yùn)而生豌魏。

　　PLC是用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制的瞭核，與之相比，PLC在性能上比繼電器控制邏輯優(yōu)異唉私，特別是可靠性高绎蒙、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便捻爷、而且體積小辈灼、功耗低、使用維護(hù)方便也榄。因此巡莹，本文研究了基于可編程控制器(PLC)的電動(dòng)機(jī)綜合監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)的方法。

　　3  系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

　　基于可編程控制器(PLC)的電動(dòng)機(jī)綜合監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示甜紫。

　　3.2 PLC機(jī)型選擇及擴(kuò)展

　　選擇PLC機(jī)型應(yīng)考慮兩個(gè)問(wèn)題:

　　(1) PLC的容量應(yīng)為多大降宅？

　　(2) 選擇什么公司的PLC及外設(shè)。在本系統(tǒng)中囚霸，包含以下輸入輸出點(diǎn)腰根，見(jiàn)附表,本系統(tǒng)共包括12路開(kāi)關(guān)量，7路模擬量拓型。

　　SIMATIC S7-200系列PLC是由西門(mén)子公司生產(chǎn)的小型PLC额嘿，其特點(diǎn)是:SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)劣挫，監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化册养，S7-200系列的強(qiáng)大功能使得其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能险悲，因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比修梭。

　　S7-200 CPU 224集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn),可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊东羹，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn);13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間;6個(gè)獨(dú)立的30KHz高速計(jì)數(shù)器焰薄，2路獨(dú)立的20KHz高速脈沖輸出，具有PID控制器;1個(gè)RS485通訊/編程口虽浆，具有PPI通訊協(xié)議硫薇、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力;I/O端子排可以很容易地整體拆卸宴宠，是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況但治，結(jié)合以上特點(diǎn)碾危，SIMATIC S7-200 CPU 224完全可以作為本系統(tǒng)的主機(jī)。

　　CPU224可擴(kuò)展7個(gè)模塊习诬，而其本身具有14輸入/10輸出共24點(diǎn)數(shù)字量丛铅，因此已無(wú)須數(shù)字量擴(kuò)展模塊。但由于有7路模擬量輸入零短，故需選擇模擬量輸入模塊壤趴。S7-200系列提供了EM231，EM232瑞侮，EM235等模擬量擴(kuò)展模塊的圆。根據(jù)以上技術(shù)數(shù)據(jù)，選擇兩個(gè)EM231作為模擬量輸入模塊半火，這樣共可以擴(kuò)展4×2=8路模擬量輸入越妈。

　　4  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 主程序

　　程序開(kāi)始，從輸入單元檢測(cè)輸入量钮糖，首先判斷KM是否閉合梅掠，如果閉合，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)已經(jīng)處于運(yùn)行狀態(tài)店归，此時(shí)應(yīng)無(wú)法按下啟動(dòng)按鈕阎抒，若KM未曾閉合，則說(shuō)明電動(dòng)機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)消痛，可以按啟動(dòng)按鈕且叁。接著判斷啟動(dòng)按鈕是否按下，若是肄满，則繼續(xù)下面的程序谴古，若否，則重新檢測(cè)拭兢。如果按鈕已經(jīng)按下少镇，則檢測(cè)電動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)，若是孟掺，則繼續(xù)下面的程序效荷，若否，則轉(zhuǎn)入欠壓保護(hù)子程序喂搬，若是電動(dòng)機(jī)已經(jīng)啟動(dòng)密士，則判斷起動(dòng)是否成功，若是熙拐，則繼續(xù)下面的程序孙般，若否切咸，則轉(zhuǎn)入起動(dòng)保護(hù)。如果電動(dòng)機(jī)已經(jīng)正常起動(dòng)谊蚣，則綠燈亮玲崩。接著判斷停止按鈕是否按下，若否职鸟，則繼續(xù)下面的程序盟步，若是，則程序直接結(jié)束躏结，開(kāi)始下一次掃描却盘。

　　如果停止按鈕并未按下，即電動(dòng)機(jī)仍然在運(yùn)行中媳拴，則進(jìn)行運(yùn)行過(guò)程中的故障判斷黄橘，首先檢測(cè)是否發(fā)生短路故障，方法是:檢測(cè)三相電流屈溉，再判斷Imax是否大于整定值旬陡，若是則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)短路保護(hù)语婴，警報(bào)響描孟，并且短路故障指示燈亮。若否砰左，則繼續(xù)下面的程序匿醒。接著判斷是否發(fā)生斷相故障，方法是:檢測(cè)三相電流缠导，判斷是否有某相電流為零抢妈，或者檢測(cè)Umn，判斷是否不為零恋晃，如果其中之一滿足栖俐，則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)斷相保護(hù)陷立，警報(bào)響肥寺，并且斷相故障指示燈亮。若否柱炼，則繼續(xù)下面的程序糯敢。接著判斷是否發(fā)生欠壓故障，方法參見(jiàn)欠壓保護(hù)子程序說(shuō)明痒脊。接著判斷是否發(fā)生接地故障瞎弥，方法是:檢測(cè)I0，若大于整定值則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)接地保護(hù)祝鞍，警報(bào)響众琼，并且接地故障指示燈亮。接著判斷是否發(fā)生過(guò)負(fù)荷故障椰弊，方法是:檢測(cè)三相電流嘁酿，若到達(dá)整定時(shí)限后，電流仍大于整定值男应，則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)娱仔，警報(bào)響沐飘，并且過(guò)負(fù)荷故障指示燈亮。若判斷未發(fā)生過(guò)負(fù)荷故障牲迫，則程序完成一次掃描耐朴，再次從第一條開(kāi)始，進(jìn)行第二次掃描盹憎，所以結(jié)束是指一個(gè)循環(huán)的結(jié)束筛峭，并不是整個(gè)程序的結(jié)束。

　　4.2 欠壓保護(hù)子程序

　　在該程序段中陪每，采集A相和C相的電壓量影晓，求出其平均值，再與整定值相比較檩禾，若小于整定值捉瘟，則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)欠壓保護(hù)蔑誓，警報(bào)響铲锭，并且欠壓故障指示燈亮。若未發(fā)生欠壓故障誉梳，則直接結(jié)束本次循環(huán)欲华。

　　4.3 起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)子程序

　　在該程序段中，采集三相電流量骇俏，若發(fā)現(xiàn)在起動(dòng)過(guò)程中天殉，電流大于整定值，或在整定時(shí)間到達(dá)后北郁，電流仍大于另一整定值塌纯，則跳轉(zhuǎn)至保護(hù)動(dòng)作子程序段，起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)動(dòng)作勋酿，警報(bào)響隆肪，并且起動(dòng)故障指示燈亮。

　　5  結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)與運(yùn)行怀樟，得到如下結(jié)論:

　　(1) 利用PLC進(jìn)行電動(dòng)機(jī)綜合

保護(hù)硬件簡(jiǎn)單可靠功偿。

　　(2) 可以采用梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行編程，簡(jiǎn)單易行往堡。

　　(3) 系統(tǒng)運(yùn)行可靠械荷，便于檢修維護(hù)。

　　(4) 由于采用集成綜合設(shè)計(jì)虑灰，系統(tǒng)體積小吨瞎、功耗低、使用操作方便穆咐。

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