PLC在電動機保護中應用的研究

摘要：與傳統的繼電器控制相比，PLC在電動機控制中的應用，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強等優點。結合實際，重點闡述了PLC在電動機控制中的應用。

關鍵詞：PLC 電動機 應用

PLC in motor protection based on

LIU Xi-lu1， SHEN Xiang-hong2

（Shangqiu Vocational and Technical College， Shangqiu Henan 476000 ，China）

Abstract：Compared with the traditional relay control， PLC in motor control， the application has control of speed and reliability， high flexibility， etc. Combining with practice， this paper focuses on the application of PLC in motor control.

Key words：PLC；motor；applications

電動機的應用幾乎涵蓋了工農業生產和人類生活的各個領域，在這些應用領域中，電動機常常運行在惡劣的環境下，導致產生過流、短路、斷相、絕緣老化等事故。對于應用于大型工業設備重要場合的高壓電動機、大功率電動機來說，一旦發生故障所造成的損失無法估量。

電動機常見的故障可分為對稱故障和不對稱故障兩大類。對稱故障包括：過載、堵轉和三相短路等，這類故障對電動機的損害主要是熱效應，使繞組發熱甚至損壞，其主要特征是電流幅值發生顯著變化；不對稱故障包括：斷相、逆相、相間短路、匝間短路等，這類故障是電動機運行中最常見的一類故障[1]。不對稱故障對電動機的損害不僅僅是引發發熱，更重要的是不對稱引起的負序效應能造成電動機的嚴重損壞。因而，對大型電動機進行綜合保護非常重要。

1、基于PLC的電動機綜合保護

在電動機發生故障時，為了保護電動機，減輕故障的損壞程度，繼電保護裝置的快速性和可靠性十分重要。PLC是用來取代傳統的繼電器控制的，與之相比，PLC在性能上比繼電器控制邏輯優異，特別是可靠性高、設計施工周期短、調試修改方便、而且體積小、功耗低、使用維護方便。因此，本文研究了基于可編程控制器（PLC）的電動機綜合監控和保護系統的方法[2]。

2、系統硬件設計

2.1 系統的總體結構

基于可編程控制器（PLC）的電動機綜合監控和保護系統的總體結構如圖所示[3]。

2.2 PLC機型選擇及擴展

SIMATIC S7-200系列PLC是由西門子公司生產的小型PLC，其特點是：SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業，各種場合中的檢測，監測及控制的自動化，S7-200系列的強大功能使得其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能，因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。

S7-200 CPU 224集成14輸入/10輸出共24個數字量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數字量I/O點或35路模擬量I/O點；13K字節程序和數據存儲空間；6個獨立的30KHz高速計數器，2路獨立的20KHz高速脈沖輸出，具有PID控制器；1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協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，是具有較強控制能力的控制器。根據系統的實際情況，結合以上特點，SIMATIC S7-200 CPU 224完全可以作為本系統的主機[4]。

CPU224可擴展7個模塊，而其本身具有14輸入/10輸出共24點數字量，因此已無須數字量擴展模塊。但由于有7路模擬量輸入，故需選擇模擬量輸入模塊。S7-200系列提供了EM231，EM232，EM235等模擬量擴展模塊。根據以上技術數據，選擇兩個EM231作為模擬量輸入模塊，這樣共可以擴展4×2=8路模擬量輸入。

3、系統軟件設計

3.1主程序

程序開始，從輸入單元檢測輸入量，首先判斷KM是否閉合，如果閉合，說明電動機已經處于運行狀態，此時應無法按下啟動按鈕，若KM未曾閉合，則說明電動機處于停機狀態，可以按啟動按鈕。接著判斷啟動按鈕是否按下，若是，則繼續下面的程序，若否，則重新檢測。如果按鈕已經按下，則檢測電動機是否啟動，若是，則繼續下面的程序，若否，則轉入欠壓保護子程序，若是電動機已經啟動，則判斷起動是否成功，若是，則繼續下面的程序，若否，則轉入起動保護。如果電動機已經正常起動，則綠燈亮。接著判斷停止按鈕是否按下，若否，則繼續下面的程序，若是，則程序直接結束，開始下一次掃描。

3.2欠壓保護子程序

在該程序段中，采集A相和C相的電壓量，求出其平均值，再與整定值相比較，若小于整定值，則跳轉至保護動作子程序段，電動機起動欠壓保護，警報響，并且欠壓故障指示燈亮。若未發生欠壓故障，則直接結束本次循環。

3.3起動時間過長保護子程序

在該程序段中，采集三相電流量，若發現在起動過程中，電流大于整定值，或在整定時間到達后，電流仍大于另一整定值，則跳轉至保護動作子程序段，起動時間過長保護動作，警報響，并且起動故障指示燈亮。

4、結束語

通過本系統設計、試驗與運行，得到如下結論：

（1） 利用PLC進行電動機綜合保護硬件簡單可靠。

（2） 可以采用梯形圖語言進行編程，簡單易行。

（3） 系統運行可靠，便于檢修維護。

（4） 由于采用集成綜合設計，系統體積小、功耗低、使用操作方便。

參考文獻：

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[3] 沈祥鴻，于亞征. 基于Atmega8的電動機繞組溫度測控系統的設計[J].微計算機信息，2008，29（7）：131-132.

[4] 謝克明，夏路易.可編程序控制原理與程序設計[M].北京：電子工業出版社，2002.