電機過載保護PLC編程設計方法

袁 明

（河鋼邯鋼邯寶焦化廠，河北 邯鄲 056000）

1 設計背景

在冶金企業的生產作業中，低壓電機通過熱繼電器進行過載保護，由于熱繼電器本身存在靈敏度差、動作時間長等缺點，且隨著熱繼電器的使用年限、動作次數增多，很多器件動作機構出現疲勞、老化，另外一些熱繼電器的選型及設定值不符合使用要求，使得熱繼電器在電機的過載保護方面變得非常不可靠，很多時候電機長時間處于過載狀態但熱繼電器不動作，使電機長期過載，燒毀電機的事故頻發，制約正常生產順行[1]。

2 設計方案

當前PLC已普遍應用在各生產工序中，在低壓電機啟停控制系統中，PLC接收按鈕啟動信號，通過PLC邏輯條件判斷，將啟動指令輸出到繼電器線圈，線圈得電后使電機接觸器吸合，從而啟動電機運行，在運行過程中，如果啟動邏輯條件不滿足，則PLC停止輸出啟動指令，使繼電器線圈失電，電機接觸器斷開，從而停掉電機運行，電機的啟停基本都靠PLC來完成，且當前PLC集成模塊中都有模擬量模塊，可實現PLC電流采集功能，因此我們提出使用PLC來實現電機過載保護功能，具體實現方法示意圖見圖1：

（1）利用電機主回路中原有和安裝電流互感器采集電流；

（2）安裝電流變送器，將電機電流變為4-20mA信號；

（3）將變送器信號送入PLC，實現PLC內部程序電流采集；

（4）PLC編程，編程包括基本停機、延時設定、保護恢復3部分：①根據電機電流過載值設定電機停機值，將實際電機電流與停機值比較，當實際電流超過停機值時，程序判斷電機處于過載狀態，發出停機指令，控制電機停機；②由于電機啟動時電流較大，且在運行過程中負載可能出現短時大電流，因此停機程序中加入延時停機功能，超過設定值5秒，則判斷電機是在真實過載狀態，輸出停機指令；③停機后，如不查清過載原因就直接再啟動，會再次停機，對電機沖擊較大，因此程序中需要再設計出過載停機后電機不能馬上再啟動，需要查清原因后，人工解除過載設定，電機方能再啟動的程序。

圖1 PLC過載保護設計邏輯控制示意圖

3 具體實施

該方案已經在焦爐推焦車的推焦電機和平煤電機上成功實現，推焦電機和平煤電機是焦爐推焦車重要的大型電機，以往靠電機熱繼電器保護，經常出現保護不動作燒壞電機情況，制約焦爐生產作業，同時也造成了設備損失，通過長期推焦及平煤電流數據總結，正常推焦電流穩定在175A，正常平煤電流穩定在72A，利用原有電流互感器及電流變送器加裝，進行程序設計[4]。

如下圖2和3（以推焦電機為例），推焦車PLC程序中進行精準的推焦電流采集（圖2），通過實際值與設定值（推焦設定195A）比較編程（圖3），就能判斷當前推焦作業是否處在非正常運行狀態，當推焦桿剮蹭爐底、焦碳成熟度不夠、導焦柵底磨板凸起等非正常情況出現時，PLC會執行以下程序（圖3）：推焦電流會超過設定值，接通程序比較塊，經過5S的時間延時（T60），輸出到置復位塊（M1013.3），接通推焦電機過載停止前進輸出點（M301.5），PLC程序保護就能馬上起到停止電機輸出的作用，且由于置復位塊（M1013.3）當前一直處于置位狀態，因此通過及時檢查過載原因，故障消除后，可通過“推焦電機過載復位”按鈕接通I9.1點位對置復位塊（M1013.3）進行復位，推焦電機可再次正常啟動，通過這樣的編程設計，杜絕了電機過載燒壞問題，防止推焦事故擴大，保障生產順行。

4 實施效果及推廣前景

自該電機過載保護PLC編程設計方案實施完成后，至今推焦車推焦和平煤作業過程中出現過多次保護停機，每次的保護都非常準確及時，通過處理復位，避免了事故的擴大，保障了生產順行[5]。

由于當前低壓電機基本都采用PLC進行控制且都有電流采集系統，不必再通過采購PLC及電流互感器花費大成本，只需安裝電流互感器轉換電流及進行合理的編程即可實現，因此該方案可在冶金企業的絕大多數低壓電機上實現，通過PLC編程，準確、及時的保護電機的過載情況，杜絕電機燒毀事故，此項改造具有普遍意義和很大的推廣前景。

5 結論

我國目前電動機過載保護仍大量采用熱繼電器作為保護設備,電動機過載保護器的動作特性應與電動機的過載特性相配合,鑒于熱繼電器的結構和調節精度,保護范圍往往偏高,起不到良好的保護效果。上文所提電機過載保護PLC編程設計方法,旨在以實現保護定值與實際運行電流均可視、從而使維護人員可精確掌握并實現可視化調整保護定值,實現對電動機的可靠保護。

圖2 程序設計（推焦電流采集）

圖3 程序設計（電機過載保護）