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实践分享:PLC的电机反时限过流?;?/h2>

发布时间:2015-01-30 责任编辑:sherryyu

【导读】本文根据设计经验,结合工业企业生产实际情况,从软硬件角度提出了基于PLC的电机反时限过流?;し桨?,核心部分是反时限过流数学模型的建立。该电机?;は低尘哂泄憷挠τ们熬埃延τ糜谑导噬?,?;さ缁Ч芎?。
 
为解决电机使用过程中发热和烧坏的问题,需要对电机电流进行检测,以实现对电机限流?;ぁ=岷瞎ひ灯笠瞪氖导是榭?,在电机过流保护数学模型的基础上,提出了适用于PLC的电机反时限过流保护方案,给出了方案的软硬件设计。本方案的电机?;ば阅埽丫谑导噬甑玫窖橹?。
  
在工业企业生产中会用到大容量的电机,由于这些电机的长时间连续工作,并且长期受企业生产环境中粉尘、电流变化等影响,电机很容易发热。如果电机不超过限定发热量,则可以安全运行,如果发热量超过限定值,且长时间持续运转,电机温度就会逐渐升高,导致电机性能降低,甚至会烧坏电机,因此对电机进行热保护就显得非常重要。电机发热的原因通常是电流超过额定值引起的,启动时的瞬间电流过高是允许的,但持续的过流必须在限定时间内降下来,否则就需要启动断电电路来保护电机。也就是说电机热?;さ氖抵适牵号卸ǖ缁墓餍灾省?/div>
  
1电机反时限过流?;て鞯姆⒄骨魇?/strong>
  
反时限过流?;た梢岳斫馕;ざ魇奔渌娴缁缌鞅浠浠?。其关键点有两个:一是电机电流超过额定电流规定时间保护将被启动;二是电机电流越大?;ざ魇奔湓蕉獭8鞴叶荚谘芯空庵直;し绞剑钤绮捎贸9嫠鹗羝?a target="_blank" style="text-decoration:none;" >继电器,上世纪七、八十年代采用模拟电路设计的反时限过流?;さ缏?,九十年代后采用功能强大的智能化仪器,现代企业是以PLC为核心的电机?;は低场39嫠鹗羝燃痰缙鞯娜钡闶遣豢煽?、不稳定,模拟电路设计的反时限过流?;さ缏肥抢玫缛莺懔鞒涞缟杓频墓鞅;て?,缺点是电路设计繁杂、通用性较差、电子器件多,以单片机为核心的电机?;て鞑裳扔辛酥实姆稍荆琍LC为核心的电机?;は低巢裳雀徊?。
反时限过流保护曲线图
图1 反时限过流?;で咄?/div>
 
2建立电机反时限过流?;さ氖P?/strong>
  
电机正常运行时电机发热量和电机散热量相等可达到热平衡,电机连续运行不会烧坏,?;さ缏凡黄舳?。设Ie为该电机额定电流值,在时间段t内的额定电流发热量为:
硬件设计框
[page]
 
在电机过载运行时,电流的大小不是恒定的,而是不同时刻实际电流的大小可能不同,过载电流的热效应随时间累积,过载热量对时间积分。因此式(1)可以表示为:
硬件设计框
式(3)只适用于1.05≤n≤7时的热效应变化情况。实际使用中还有两种种情况,一是当计算机只能处理离散数据,而式(3)积分形式是连续曲线,因此,将式(3)进行离散化处理整理得:
硬件设计框
式中启动前热量累加求和的次数为N.采样时间间隔为△t,取循环中断OB38的时长100 ms.因△t很小,假设采样电流基本不变。当累积热量小于C时,清除过载闭锁,电机重新启动。
  
程序实现:根据行业标准,考虑热量积累快慢不同,散热速度不同,结合实际及现场的通风散热,经反复计算和测试,调整数学模型中参数C,最终为提高电机的反时限过流?;ぞ?,确定采用:
硬件设计框
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3电机反时限过流?;し桨傅纳杓瓶蛲?/strong>
  
本方案的主控制器选PLC,原因是其具有易扩展、故障率低、稳定性高、可靠性强等优点。
  
电机?;は低嘲ㄓ布腿砑讲糠帧?/div>
  
硬件主要包括主控计算机、模数转换???、控制接触器和模拟信号提取等部分。主控计算机由主控制器PLC(西门子公司的可编程逻辑控制器PLC)、键盘、鼠标、显示器构成,控制接触器由中间继电器和主接触器构成,模拟信号提取由电流互感和变送器构成,模数转换??橛赏獠坷┱故至渴涑瞿?镈O、数字量输入??镈I和模拟量输入模块AI等构成。硬件设计框图如图2所示。
硬件设计框
软件部分采用STEP7软件的STL语言编程。
  
设计思路:一是测当前的电流值;二是根据电流过载倍数分段;三是计算出随实时电流变化的?;な奔?根据电流过载倍数);四是按固定时间延时?;?。
  
设计缺点:这是一个时间的累积过程,只能估计热量的变化,不能反映电机热量的实时变化(忽略了电流上升的升温过程),需经反复实验得程序流程图如图3。
软件流程图
图3 软件流程图
 
4 实验结果
  
电流恒定实验:设为实际恒定电流值,当n=4.87倍时,?;な奔?4 s。
可见,电流动态变化时的保护时间小于计算公式算出的?;な奔?,电流波动时能较好的保护,体现了电机反时限过流?;こ绦虻幕中в?。
  
抗干扰实验:超2倍额定值时,50 s不?;?,突然加以干扰时,超额定电流6倍时,电机停2 s后回到额定电流值正常工作,按时间累加立即跳闸,抗干扰实验成功。
 
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