概述PLC自控系統中電機短路故障的防護

高梨莉?朱麗麗

摘 要 PLC自控系統中電機短路故障的防護主要是針對電動機運行過程中短路故障，采取有效的防護措施，以保證電動機的安全運行。并且需要結合電機短路故障的原因及其防護難點，對其進行合理的防護設計，從而提升PLC自控系統監測和故障防護作用以及保障電機安全運行。基于此，本文闡述了PLC自控系統中電機短路故障防護的必要性，對PLC自控系統中的電機短路故障原因及其防護進行了探討分析。

關鍵詞 PLC自控系統；電機短路故障；防護；必要性；原因

PLC全稱為可編程邏輯控制器，其是以微處理器為基礎，綜合了計算機、通信、互聯網以及自動控制技術而開發的一種工業控制裝置。PLC技術屬于專門為工業體系生產而設計出來的電子化控制裝置，該裝置之所以能夠被廣泛地應用到各個生產行業之中，其根本原因就是由于其具有通用性、靈活性、可靠性等方面的優勢。為了充分發揮其作用，以下就PLC自控系統中電機短路故障的防護進行探討。

1 PLC自控系統中電機短路故障防護的必要性

作為重要的監測設備，當前PLC自控系統在工業生產當中得到了廣泛的應用，PLC自控系統的應用，為工業生產安全平穩的進行提供了重要的保障，有效地控制生產設備的故障率，其中就包括電動機。在PLC自控系統運行的過程當中，往往會由于其系統自身的不足，監控的效果不佳，尤其是電機短路故障的發生，難以及時的發現和控制，容易導致大型事故的發生。因此PLC自控系統需要進一步的改進和完善，對電機短路故障礙予以防護[1]。

2 PLC自控系統中的電機短路故障原因分析

短路故障是電動機運行過程中常見的故障，對于電機的危害性極大。通過對多次電機短路故障的分析，能夠發現短路故障多發生于電動機的啟動階段。在電機啟動到開始運行的短時間內，流過電機的電流會在瞬間增大，最高值會遠遠超過電機的額定電流，很容易發生短路故障。除了雷擊、過電壓擊穿主絕緣等特殊原因之外，絕大部短路故障的原因主要是電機的絕緣老化。受到電機運行溫度的影響，尤其是在電機內部溫度不均勻的情況下，很容易導致電機設備絕緣壽命的下降，由此而產生的短路故障預防難度大[2]。

3 PLC自控系統中電機短路故障的防護分析

PLC電機系統由上位計算機和PLC測控系統組成。PLC通過外部變送器、互感器與發電機組相連，發電機機端電壓、定子電流為三相交流電。故障診斷系統建立在基于PLC和上位計算機組成的控制系統上。PLC在故障診斷系統中的功能主要是完成故障信號檢測、預處理，轉化存儲并傳輸給上位計算機。上位計算機由于具有強大的科學計算功能，利用專家知識和專家庫，完成從故障特征到故障原因的識別工作。并通過人機界面，給出故障定位，報告和解釋故障診斷結果，并為操作員給出相應的排除故障的建議。

3.1 PLC自控系統中故障防護的基本原理

輸入采樣、程序執行階段以及輸出刷新是PLC自控系統的基本工作流程。輸入采樣過程是將電機控制命令現場輸入到采樣模塊中，由PLC自控系統進行解讀輸出映像區、模塊以及裝置當中，然后進行命令的傳送，并由現場電機的繼電器接收信號。電機運行的實際狀態能夠準確、詳盡的傳輸至開關量輸入模塊，再經PLC自控系統，反饋電機運行的實際狀態。如此循環往復，PLC自控系統對電機的運行情況有了更加詳細的了解，進而做出有效的監控措施，尤其是電機短路故障，進行防護設計。結合電機短路故障的原因，有效控制PLC自控系統采樣延時，對于電機啟動階段的電流予以有效的監控，一旦啟動電流過高，及時地進行停機處理，避免發生短路故障。

3.2 PLC自控系統中電機短路故障防護的難點

在工業生產當中，一般監測和控制電機運行的設備是可編程控制器（PLC）自控系統，起到對電機的防護作用。但由于PLC自控系統在進行電流采樣時，往往是在電機穩定運行之后，電流也逐漸趨于穩定時進行采樣，存在著很長的延時，很難對故障發生的原因予以掌握，尤其是短路故障，根本無法及時通過PLC自控系統予以獲取，電機一旦發生短路故障，往往會影響工業生產的整體運轉，造成巨大的經濟損失。從工業安全生產的角度出發，急需提高PLC自控系統的穩定性和可靠性，針對PLC自控系統的不足予以完善和改進，基于PLC技術，設計出功能更加完善的電機保護系統，PLC自控系統中電機短路故障的防護的效果更好。

3.3 PLC自控系統中電機短路故障的防護設計分析

PLC自控系統中電機短路故障的防護是采用PLC自控系統的短路電流脈沖計數器，進行短路電弧的電流脈沖數統計，對發生短路時的電流情況。利用自制電流互感器、2CP31D型整流管以及2CW102型穩壓管等設備和元件，確定穩壓管的穩定電壓，結合電機的工作原理以及各元件的參數，得到短路脈沖電流觸發值。為了提升PLC自控系統故障防護的可靠性具有重要的作用。確定電機在運行狀態下的參數以及啟動過程的各項參數，掌握啟動過程中電流變化的具體情況，但是很難具體了解啟動電流、轉差率、電磁轉矩以及負載等情況，電流啟動時電流變化情況難以真實的反映出來。為了有效測定電機啟動過程中任一時刻的電流值，需要通過示波器來了解電流啟動過程中的電流變化，通過實測和模擬試驗獲得準確的數值。為了保證PLC自控系統對短路電流脈沖計數的準確性和可靠性，需要針對短路電流脈沖計數的薄弱環節予以改進和完善，尤其是針對匝間短路電流脈沖計數，需要提升其可靠性，以保證匝間、相對地以及相間短路電流脈沖計數都能夠準確進行，進而全面掌握電機短路故障的情況，PLC自控系統中電機短路故障的防護的效果更佳，保證電機安全穩定的運行[3]。

4 結束語

作為工業生產當中的重要設備，電動機發揮著相當重要的作用，一旦出現故障，會造成不小的損失。短路故障是電動機運行過程中常見的故障，會給電動機造成了極大的損壞。PLC自控系統具有監測生產設備安全運行的重要作用，對電機短路故障能夠起到一定的防護作用，因此對PLC自控系統中電機短路故障的防護進行分析具有重要意義。

參考文獻

[1] 張桂金.基于PLC系統的電機故障分析方法探究[J].價值工程，2011，30（29）：61.

[2] 王雪艷.基于PLC和工控機的監控系統設計[J].冶金自動化，2012，31（01）：63-64.

[3] 王榮娟.基于PLC的電機故障診斷系統設計與實現[J].知識經濟，2014，（02）：84.