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1、基于PLC的電機(jī)反時(shí)限過流保護(hù)方案,基于PLC的電機(jī)反時(shí)限過流保護(hù)方案 山西電子技術(shù)xx年第3期應(yīng)用實(shí)踐1674—4578 (xx)03—005402基于PLC的電機(jī)反時(shí)限過流保護(hù)方案牛晉山(山西晉城第八中學(xué)校，山西晉城048000)摘要為解決電機(jī)使用過程中發(fā)熱和燒壞的問題，需要對(duì)電機(jī)電流進(jìn)行檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)限流保護(hù)?！ 〗Y(jié)合工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，在電機(jī)過流保護(hù)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，提出了適用于PLC的電機(jī)反時(shí)限過流保護(hù)方案，給出了方案的軟硬件設(shè)計(jì)?！ ”痉桨傅碾姍C(jī)保護(hù)性能，已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中得到驗(yàn)證。 關(guān)鍵詞PLC；反時(shí)限；過流保護(hù)TM307A在工業(yè)
2、企業(yè)生產(chǎn)中會(huì)用到大容量的電機(jī)，由于這些電機(jī)的長時(shí)間連續(xù)工作，并且長期受企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中粉塵、電流變化等影響，電機(jī)很容易發(fā)熱?！ ∪绻姍C(jī)不超過限定發(fā)熱量，則可以安全運(yùn)行，如果發(fā)熱量超過限定值，且長時(shí)間持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)溫度就會(huì)逐漸升高，導(dǎo)致電機(jī)性能降低，甚至?xí)龎碾姍C(jī)，因此對(duì)電機(jī)進(jìn)行熱保護(hù)就顯得非常重要?！ ‰姍C(jī)發(fā)熱的原因通常是電流超過額定值引起的，啟動(dòng)時(shí)的瞬間電流過高是允許的，但持續(xù)的過流必須在限定時(shí)間內(nèi)降下來，否則就需要啟動(dòng)斷電電路來保護(hù)電機(jī)。 也就是說電機(jī)熱保護(hù)的實(shí)質(zhì)是判定電機(jī)的過流性質(zhì)?！ ?電機(jī)反時(shí)限過流保護(hù)器的發(fā)展趨勢(shì)反時(shí)限過流保護(hù)可以理解為保護(hù)動(dòng)
3、作時(shí)間隨電機(jī)電流變化而變化?！ ∑潢P(guān)鍵點(diǎn)有兩個(gè)一是電機(jī)電流超過額定電流規(guī)定時(shí)間保護(hù)將被啟動(dòng)；二是電機(jī)電流越大保護(hù)動(dòng)作時(shí)間越短?！ 「鲊鴮＜叶荚谘芯窟@種保護(hù)方式，最早采用常規(guī)雙金屬片熱繼電器，上世紀(jì) 七、八十年代采用模擬電路設(shè)計(jì)的反時(shí)限過流保護(hù)電路，九十年代后采用功能強(qiáng)大的智能化儀器，現(xiàn)代企業(yè)是以PLC為核心的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。 常規(guī)雙金屬片熱繼電器的缺點(diǎn)是不可靠、不穩(wěn)定，模擬電路設(shè)計(jì)的反時(shí)限過流保護(hù)電路是利用電容恒流充電設(shè)計(jì)的過流保護(hù)器，缺點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)繁雜、通用性較差、電子器件多，以單片機(jī)為核心的電機(jī)保護(hù)器采樣精度有了質(zhì)的飛躍，PLC為核心的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)采
4、樣精度更進(jìn)一步?！ ?建立電機(jī)反時(shí)限過流保護(hù)的數(shù)學(xué)模型電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)電機(jī)發(fā)熱量和電機(jī)散熱量相等可達(dá)到熱平衡，電機(jī)連續(xù)運(yùn)行不會(huì)燒壞，保護(hù)電路不啟動(dòng)。 設(shè)該電機(jī)額定電流值，在時(shí)間段t內(nèi)的額定電流發(fā)熱量為J電機(jī)過載時(shí)，積累多余熱量(損壞電機(jī)的過載熱量臨界值)。 設(shè)n為額定電流值的倍數(shù)，j為實(shí)際測(cè)量負(fù)荷電流值，有，n，P，在時(shí)間段t內(nèi)積累多余熱量為，2(nle)Rt—m?！ ∪绮豢紤]散熱，該臨界值應(yīng)為一常量Q，于是有2—在電機(jī)過載運(yùn)行時(shí)，電流的大小不是恒定的，而是不同為。 一17Rt，或?yàn)槊{=Q． (1)時(shí)刻實(shí)際電流的大小可能不同，過載電流的熱效應(yīng)隨時(shí)間累
5、積，過載熱量對(duì)時(shí)間積分?！ ∫虼耸健 ?1)可以表示為fnleRdt—IfI~RdtQ． (2)由 (2)可得(n一1)dt，由于電機(jī)R是固定Jn，一，f的，則可看作常量c，即C=I(n一1)dt． (3)當(dāng)n為確定值時(shí)有志 (4)式 (4)中C為反時(shí)限過載常數(shù)，為反時(shí)限過載保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，n為實(shí)際電流與額定電流的比值。 結(jié)論，t是一條2次冪倒數(shù)函數(shù)曲線。 式 (3)中I(一1)dt為過載電流的熱效應(yīng)隨時(shí)間的累積，當(dāng)f(n一1)dt>C時(shí)，PLC發(fā)出控制命令，啟動(dòng)反時(shí)限過流保護(hù)裝置?！ ∈健 ?3)只適用于1．05≤n≤7時(shí)的熱效應(yīng)變化情況。
6、 實(shí)際使用中還有兩種種情況，一是當(dāng)07時(shí)瞬間電流很大，視為電機(jī)短路，保護(hù)動(dòng)作立即啟動(dòng)?！ 》磿r(shí)限過流保護(hù)曲線圖如圖1所示?！ x—04—25作者簡(jiǎn)介牛晉山(1966．)，男，山西晉城人，中學(xué)一級(jí)教師，主要從事物理教學(xué)?！ D1反時(shí)限過流保護(hù)曲線圖4一一／．口0／．廣，0L-1驗(yàn)A●_{路短第3期牛晉山基于PLC的電機(jī)反時(shí)限過流保護(hù)方案55計(jì)算機(jī)只能處理離散數(shù)據(jù)，而式 (3)積分形式是連續(xù)曲線，因此，將式 (3)進(jìn)行離散化處理得一lC=(n一1)At． (5)式中啟動(dòng)前熱量累加求和的次數(shù)為Ⅳ?！ 〔蓸訒r(shí)間間隔，取循環(huán)中斷OB38的時(shí)長100ms。
7、 因At很小，假設(shè)采樣電流基本不變?！ ‘?dāng)累積熱量小于C時(shí)，清除過載閉鎖，電機(jī)重新啟動(dòng)。 程序?qū)崿F(xiàn)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，考慮熱量積累快慢不同，散熱速度不同，結(jié)合實(shí)際及現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)散熱，經(jīng)反復(fù)計(jì)算和測(cè)試，調(diào)整數(shù)學(xué)模型中參數(shù)C，最終為提高電機(jī)的反時(shí)限過流保護(hù)精度，確定采用為N—lC$OL=(n?！ ∫?)At(OL為調(diào)整表達(dá)式)．3電機(jī)反時(shí)限過流保護(hù)方案的設(shè)計(jì)框圖本方案的主控制器選PLC，原因是其具有易擴(kuò)展、故障率低、穩(wěn)定性高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分?！ ∮布饕ㄖ骺赜?jì)算機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、控制接觸器和模擬信號(hào)提取等部分?！ ≈骺赜?jì)算機(jī)
8、由主控制器PLC(西門子公司的可編程邏輯控制器PLC)、鍵盤、鼠標(biāo)
