概述PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障的防護(hù)

高梨莉?朱麗麗

摘 要 PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障的防護(hù)主要是針對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中短路故障，采取有效的防護(hù)措施，以保證電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行。并且需要結(jié)合電機(jī)短路故障的原因及其防護(hù)難點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行合理的防護(hù)設(shè)計(jì)，從而提升PLC自控系統(tǒng)監(jiān)測和故障防護(hù)作用以及保障電機(jī)安全運(yùn)行?；诖?，本文闡述了PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障防護(hù)的必要性，對(duì)PLC自控系統(tǒng)中的電機(jī)短路故障原因及其防護(hù)進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞 PLC自控系統(tǒng)；電機(jī)短路故障；防護(hù)；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(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)、通信、互聯(lián)網(wǎng)以及自動(dòng)控制技術(shù)而開發(fā)的一種工業(yè)控制裝置。PLC技術(shù)屬于專門為工業(yè)體系生產(chǎn)而設(shè)計(jì)出來的電子化控制裝置，該裝置之所以能夠被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)生產(chǎn)行業(yè)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(yōu)勢。為了充分發(fā)揮其作用，以下就PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障的防護(hù)進(jìn)行探討。

1 PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障防護(hù)的必要性

作為重要的監(jiān)測設(shè)備，當(dāng)前PLC自控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用，PLC自控系統(tǒng)的應(yīng)用，為工業(yè)生產(chǎn)安全平穩(wěn)的進(jìn)行提供了重要的保障，有效地控制生產(chǎn)設(shè)備的故障率，其中就包括電動(dòng)機(jī)。在PLC自控系統(tǒng)運(yùn)行的過程當(dāng)中，往往會(huì)由于其系統(tǒng)自身的不足，監(jiān)控的效果不佳，尤其是電機(jī)短路故障的發(fā)生，難以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和控制，容易導(dǎo)致大型事故的發(fā)生。因此PLC自控系統(tǒng)需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，對(duì)電機(jī)短路故障礙予以防護(hù)[1]。

2 PLC自控系統(tǒng)中的電機(jī)短路故障原因分析

短路故障是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中常見的故障，對(duì)于電機(jī)的危害性極大。通過對(duì)多次電機(jī)短路故障的分析，能夠發(fā)現(xiàn)短路故障多發(fā)生于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)階段。在電機(jī)啟動(dòng)到開始運(yùn)行的短時(shí)間內(nèi)，流過電機(jī)的電流會(huì)在瞬間增大，最高值會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電機(jī)的額定電流，很容易發(fā)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(jī)的絕緣老化。受到電機(jī)運(yùn)行溫度的影響，尤其是在電機(jī)內(nèi)部溫度不均勻的情況下，很容易導(dǎo)致電機(jī)設(shè)備絕緣壽命的下降，由此而產(chǎn)生的短路故障預(yù)防難度大[2]。

3 PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障的防護(hù)分析

PLC電機(jī)系統(tǒng)由上位計(jì)算機(jī)和PLC測控系統(tǒng)組成。PLC通過外部變送器、互感器與發(fā)電機(jī)組相連，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、定子電流為三相交流電。故障診斷系統(tǒng)建立在基于PLC和上位計(jì)算機(jī)組成的控制系統(tǒng)上。PLC在故障診斷系統(tǒng)中的功能主要是完成故障信號(hào)檢測、預(yù)處理，轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)并傳輸給上位計(jì)算機(jī)。上位計(jì)算機(jī)由于具有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算功能，利用專家知識(shí)和專家?guī)?，完成從故障特征到故障原因的識(shí)別工作。并通過人機(jī)界面，給出故障定位，報(bào)告和解釋故障診斷結(jié)果，并為操作員給出相應(yīng)的排除故障的建議。

3.1 PLC自控系統(tǒng)中故障防護(hù)的基本原理

輸入采樣、程序執(zhí)行階段以及輸出刷新是PLC自控系統(tǒng)的基本工作流程。輸入采樣過程是將電機(jī)控制命令現(xiàn)場輸入到采樣模塊中，由PLC自控系統(tǒng)進(jìn)行解讀輸出映像區(qū)、模塊以及裝置當(dāng)中，然后進(jìn)行命令的傳送，并由現(xiàn)場電機(jī)的繼電器接收信號(hào)。電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)能夠準(zhǔn)確、詳盡的傳輸至開關(guān)量輸入模塊，再經(jīng)PLC自控系統(tǒng)，反饋電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)。如此循環(huán)往復(fù)，PLC自控系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行情況有了更加詳細(xì)的了解，進(jìn)而做出有效的監(jiān)控措施，尤其是電機(jī)短路故障，進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)。結(jié)合電機(jī)短路故障的原因，有效控制PLC自控系統(tǒng)采樣延時(shí)，對(duì)于電機(jī)啟動(dòng)階段的電流予以有效的監(jiān)控，一旦啟動(dòng)電流過高，及時(shí)地進(jìn)行停機(jī)處理，避免發(fā)生短路故障。

3.2 PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障防護(hù)的難點(diǎn)

在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，一般監(jiān)測和控制電機(jī)運(yùn)行的設(shè)備是可編程控制器（PLC）自控系統(tǒng)，起到對(duì)電機(jī)的防護(hù)作用。但由于PLC自控系統(tǒng)在進(jìn)行電流采樣時(shí)，往往是在電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行之后，電流也逐漸趨于穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行采樣，存在著很長的延時(shí)，很難對(duì)故障發(fā)生的原因予以掌握，尤其是短路故障，根本無法及時(shí)通過PLC自控系統(tǒng)予以獲取，電機(jī)一旦發(fā)生短路故障，往往會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。從工業(yè)安全生產(chǎn)的角度出發(fā)，急需提高PLC自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，針對(duì)PLC自控系統(tǒng)的不足予以完善和改進(jìn)，基于PLC技術(shù)，設(shè)計(jì)出功能更加完善的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障的防護(hù)的效果更好。

3.3 PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障的防護(hù)設(shè)計(jì)分析

PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障的防護(hù)是采用PLC自控系統(tǒng)的短路電流脈沖計(jì)數(shù)器，進(jìn)行短路電弧的電流脈沖數(shù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)發(fā)生短路時(shí)的電流情況。利用自制電流互感器、2CP31D型整流管以及2CW102型穩(wěn)壓管等設(shè)備和元件，確定穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，結(jié)合電機(jī)的工作原理以及各元件的參數(shù)，得到短路脈沖電流觸發(fā)值。為了提升PLC自控系統(tǒng)故障防護(hù)的可靠性具有重要的作用。確定電機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下的參數(shù)以及啟動(dòng)過程的各項(xiàng)參數(shù)，掌握啟動(dòng)過程中電流變化的具體情況，但是很難具體了解啟動(dòng)電流、轉(zhuǎn)差率、電磁轉(zhuǎn)矩以及負(fù)載等情況，電流啟動(dòng)時(shí)電流變化情況難以真實(shí)的反映出來。為了有效測定電機(jī)啟動(dòng)過程中任一時(shí)刻的電流值，需要通過示波器來了解電流啟動(dòng)過程中的電流變化，通過實(shí)測和模擬試驗(yàn)獲得準(zhǔn)確的數(shù)值。為了保證PLC自控系統(tǒng)對(duì)短路電流脈沖計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性，需要針對(duì)短路電流脈沖計(jì)數(shù)的薄弱環(huán)節(jié)予以改進(jìn)和完善，尤其是針對(duì)匝間短路電流脈沖計(jì)數(shù)，需要提升其可靠性，以保證匝間、相對(duì)地以及相間短路電流脈沖計(jì)數(shù)都能夠準(zhǔn)確進(jìn)行，進(jìn)而全面掌握電機(jī)短路故障的情況，PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障的防護(hù)的效果更佳，保證電機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行[3]。

4 結(jié)束語

作為工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的重要設(shè)備，電動(dòng)機(jī)發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，一旦出現(xiàn)故障，會(huì)造成不小的損失。短路故障是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中常見的故障，會(huì)給電動(dòng)機(jī)造成了極大的損壞。PLC自控系統(tǒng)具有監(jiān)測生產(chǎn)設(shè)備安全運(yùn)行的重要作用，對(duì)電機(jī)短路故障能夠起到一定的防護(hù)作用，因此對(duì)PLC自控系統(tǒng)中電機(jī)短路故障的防護(hù)進(jìn)行分析具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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

[2] 王雪艷.基于PLC和工控機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].冶金自動(dòng)化，2012，31（01）：63-64.

[3] 王榮娟.基于PLC的電機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].知識(shí)經(jīng)濟(jì)，2014，（02）：84.