羅克韋爾E3 Plus智能電機綜合保護器在選煤廠集中控制系統(tǒng)中的應用研究

曹娜+汪海濤

摘 要 在現(xiàn)代工業(yè)控制領域，智能電機綜合保護器對受控設備電機能提供傳統(tǒng)繼電器所具備的各種保護功能，同時能提供設備電機電流監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測、啟停控制、網(wǎng)絡通信等智能功能。文章對羅克韋爾E3 Plus智能電機綜合保護器的功能及特點在選煤廠集中控制系統(tǒng)中的應用進行詳細的分析和論述。E3 Plus智能電機綜合保護器在選煤廠集中控制系統(tǒng)的廣泛應用，將大大提高選煤廠的生產(chǎn)效率，降低維護成本，為實現(xiàn)真正的“數(shù)字化”選煤廠奠定了良好基礎。

關鍵詞 E3 Plus；智能；選煤廠；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TM58 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0072-02

在選煤廠集中控制系統(tǒng)中，對受控工藝設備電機的保護、控制和通訊是非常重要的。通過對控制設備、電動機保護設備以及通訊網(wǎng)絡的不斷優(yōu)化和改進，提高其功能性和安全可靠性，從而提高選煤廠集中控制系統(tǒng)的運行效率和系統(tǒng)安全，降低選煤廠的生產(chǎn)運行成本和后期維護成本。

目前，在電動機配電一次回路中加裝斷路器和熱繼電器，分別起到短路保護和過載保護功能。在二次控制回路中，斷路器輔助接點和熱繼電器輔助接點采用硬接線的方式分別接入選煤廠集中控制系統(tǒng)PLC控制站，作為短路故障和過載故障報警信號。同時接觸器輔助接點也采用硬接線的方式接入選煤廠集中控制系統(tǒng)PLC控制站，作為設備運行信號。

采用傳統(tǒng)的熱繼電器只能對受控設備電機提供最基本的過載保護功能，過載故障信號可在上位系統(tǒng)操作員終端上顯示。因選煤廠受控設備非常多，采用熱繼電器保護電機的方式，會大量占用集中控制系統(tǒng)PLC控制站I/O模塊輸入點；同時，熱繼電器保護電機只能提供最基本的過載保護功能，保護功能太單一。

現(xiàn)采用羅克韋爾E3 Plus智能電機綜合保護器對受控設備電機進行保護，不但具備傳統(tǒng)熱繼電器所提供的過載保護功能，同時能提供設備電機電流監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測、啟停控制、網(wǎng)絡通信等智能功能。

1 E3 Plus智能電機綜合保護器的功能特點

E3 Plus智能電機綜合保護器是一個將電子式熱繼電器、熱敏保護繼電器、堵轉(zhuǎn)/缺相/失速保護繼電器、接地保護繼電器、I/O模塊、通信模塊等全部功能整合在一起的智能型電機綜合保護器。

其主要功能特點如下。

1.1 多種保護功能

E3 Plus智能電機綜合保護器具有過載保護脫扣/報警，過載診斷、非易失熱容量記憶、缺相保護脫扣/報警、接地故障保護脫扣/報警、失速保護脫扣/報警、堵轉(zhuǎn)保護脫扣/報警、欠載保護脫扣/報警、PTC過熱保護脫扣/報警、電流不平衡脫扣/報警、通訊故障保護等多種保護功能。

1.2 電流參數(shù)監(jiān)視

E3 Plus智能電機綜合保護器允許用戶通過DeviceNet網(wǎng)絡對受控設備電機的各項電流參數(shù)進行監(jiān)視，包括：每相電流、平均電流、已使用電機熱容量百分比、電流不平衡百分比、接地故障電流等信息。

1.3 保護電流范圍寬

采用內(nèi)置電流互感器時，E3 Plus智能電機綜合保護器保護電流范圍為0.4～830A；采用外置電流互感器時，E3 Plus智能電機綜合保護器保護電流范圍為0.4～5000A。

1.4 自動/手動復位

用戶可對E3 Plus智能電機綜合保護器設置出現(xiàn)過載脫扣或過熱脫扣時的復位模式：自動模式或手動模式。

1.5 網(wǎng)絡通訊功能

E3 Plus智能電機綜合保護器在網(wǎng)絡通訊上采用的是國際標準的工業(yè)現(xiàn)場總線—DeviceNet網(wǎng)絡。通過DeviceNet網(wǎng)絡可將保護器所有的保護參數(shù)、診斷參數(shù)和電流監(jiān)測參數(shù)實時上傳至選煤廠集中控制系統(tǒng)PLC控制站。

1.6 控制功能

E3 Plus智能電機綜合保護器集成4個輸入端子和2個輸出端子，提供多種輸入、輸出組合對象供用戶使用。輸入端子可用于采集所保護設備的斷路器狀態(tài)和接觸器運行狀態(tài)等參數(shù)，輸出端子可用于所保護設備的遠程啟停控制。

1.7 DeviceNet網(wǎng)絡兼容性

E3 Plus智能電機綜合保護器第二類從屬類型設備，支持I/O輪詢報文，支持I/O狀態(tài)改變和周期性報文，支持顯示報文，對網(wǎng)絡通訊速率可自動識別。

2 采用E3 Plus智能電機綜合保護器的優(yōu)勢

當選煤廠集中控制系統(tǒng)采用E3 Plus智能電機綜合保護器對受控設備電機進行保護，具有以下性能優(yōu)勢。

2.1 設備故障預報警

對E3 Plus智能電機綜合保護器事先設定故障預報警，可在受保護設備發(fā)生故障脫扣前提供相應的預報警；并在設備停機前，通過采取相應的措施來解決引起報警的原因，從而避免選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)停機，大大減少嚴重故障發(fā)生。

2.2 ADR自動設備更換功能

E3 Plus智能電機綜合保護器具有ADR自動設備更換功能，當E3 Plus智能電機綜合保護器發(fā)生故障后，更換新的E3 Plus智能電機綜合保護器后無需重新設定技術參數(shù)，原有技術參數(shù)將自動從PLC控制系統(tǒng)下載到新的E3 Plus智能電機綜合保護器上，從而大量節(jié)省了人力、物力和系統(tǒng)停機時間，減少經(jīng)濟損失。

2.3 安裝、調(diào)試方便

E3 Plus智能電機綜合保護器采用模塊化結構安裝在配電柜內(nèi)，便于安裝施工人員安裝和接線。E3 Plus智能電機綜合保護器與選煤廠集中控制系統(tǒng)PLC控制站通過DeviceNet網(wǎng)絡進行通訊，PLC控制站可通過DeviceNet網(wǎng)絡對其進行遠程調(diào)試、控制、組態(tài)、診斷及遠程故障復位，大大減少了調(diào)試人員現(xiàn)場調(diào)試時間

2.4 內(nèi)部集成I/O模塊，簡化控制系統(tǒng)結構

選煤廠集中控制系統(tǒng)需配置大量的數(shù)字量I/O模塊對受控設備的斷路器狀態(tài)、接觸器運行狀態(tài)、保護器狀態(tài)、電流參數(shù)等數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，并對受控設備進行啟停控制。而E3 Plus智能電機綜合保護器內(nèi)部集成4個輸入端子和2個輸出端子，采用DeviceNet網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)通訊，代替了PLC控制系統(tǒng)的部分數(shù)據(jù)采集和控制功能，降低了PLC控制系統(tǒng)設備的硬件成本。同時，因E3 Plus智能電機綜合保護器裝于配電柜內(nèi)，使控制系統(tǒng)二次回路接線簡單，大大減少硬接線控制電纜的距離，降低了材料成本和安裝成本。

2.5 系統(tǒng)自診斷

E3 Plus智能電機綜合保護器可對設備狀態(tài)、脫扣狀態(tài)、報警狀態(tài)、脫扣時間等進行自診斷，并將診斷數(shù)據(jù)通過DeviceNet網(wǎng)絡上傳至集中控制系統(tǒng)PLC控制站，為控制系統(tǒng)故障分析提供參數(shù)數(shù)據(jù)。

2.6 后期維護簡單方便

用戶需要投入大量的人力、物力、財力對選煤廠集中控制系統(tǒng)進行后期運維工作。若將E3 Plus智能電機綜合保護器應用到集中控制系統(tǒng)中，因其高性能和高安全可靠性，從而提高了集中控制系統(tǒng)的整體性能和系統(tǒng)安全，降低了系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，大大減少了后期維護工作，使整個集中控制系統(tǒng)可長期安全、可靠的運行，降低了系統(tǒng)運維成本。

2.7 為“數(shù)字化”選煤廠奠定基礎

通過E3 Plus智能電機綜合保護器可實時的采集到控制系統(tǒng)底層設備的設備狀態(tài)和相關電氣參數(shù)，使整個控制系統(tǒng)的數(shù)字化程度有了很大的提高，為未來實現(xiàn)“數(shù)字化”選煤廠提供了強有力的數(shù)據(jù)基礎保障。

3 結束語

本文通過對羅克韋爾E3 Plus智能電機綜合保護器的性能特點的具體分析，結合選煤廠集中控制系統(tǒng)功能技術要求，將羅克韋爾E3 Plus智能電機綜合保護器應用到選煤廠集中控制系統(tǒng)中，對受控設備電機起到保護及控制功能，具有十分深遠的意義。采用E3 Plus智能電機綜合保護器改變了選煤廠集中控制的控制模式，大大提高了選煤廠生產(chǎn)效率，減少了選煤廠集中控制系統(tǒng)建設、運行和維護成本，為企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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