電機(jī)過載保護(hù)PLC編程設(shè)計(jì)方法

袁 明

（河鋼邯鋼邯寶焦化廠，河北 邯鄲 056000）

1 設(shè)計(jì)背景

在冶金企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中，低壓電機(jī)通過熱繼電器進(jìn)行過載保護(hù)，由于熱繼電器本身存在靈敏度差、動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，且隨著熱繼電器的使用年限、動(dòng)作次數(shù)增多，很多器件動(dòng)作機(jī)構(gòu)出現(xiàn)疲勞、老化，另外一些熱繼電器的選型及設(shè)定值不符合使用要求，使得熱繼電器在電機(jī)的過載保護(hù)方面變得非常不可靠，很多時(shí)候電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于過載狀態(tài)但熱繼電器不動(dòng)作，使電機(jī)長(zhǎng)期過載，燒毀電機(jī)的事故頻發(fā)，制約正常生產(chǎn)順行[1]。

2 設(shè)計(jì)方案

當(dāng)前PLC已普遍應(yīng)用在各生產(chǎn)工序中，在低壓電機(jī)啟?？刂葡到y(tǒng)中，PLC接收按鈕啟動(dòng)信號(hào)，通過PLC邏輯條件判斷，將啟動(dòng)指令輸出到繼電器線圈，線圈得電后使電機(jī)接觸器吸合，從而啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，在運(yùn)行過程中，如果啟動(dòng)邏輯條件不滿足，則PLC停止輸出啟動(dòng)指令，使繼電器線圈失電，電機(jī)接觸器斷開，從而停掉電機(jī)運(yùn)行，電機(jī)的啟?；径伎縋LC來完成，且當(dāng)前PLC集成模塊中都有模擬量模塊，可實(shí)現(xiàn)PLC電流采集功能，因此我們提出使用PLC來實(shí)現(xiàn)電機(jī)過載保護(hù)功能，具體實(shí)現(xiàn)方法示意圖見圖1：

（1）利用電機(jī)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(jī)電流變?yōu)?-20mA信號(hào)；

（3）將變送器信號(hào)送入PLC，實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部程序電流采集；

（4）PLC編程，編程包括基本停機(jī)、延時(shí)設(shè)定、保護(hù)恢復(fù)3部分：①根據(jù)電機(jī)電流過載值設(shè)定電機(jī)停機(jī)值，將實(shí)際電機(jī)電流與停機(jī)值比較，當(dāng)實(shí)際電流超過停機(jī)值時(shí)，程序判斷電機(jī)處于過載狀態(tài)，發(fā)出停機(jī)指令，控制電機(jī)停機(jī)；②由于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流較大，且在運(yùn)行過程中負(fù)載可能出現(xiàn)短時(shí)大電流，因此停機(jī)程序中加入延時(shí)停機(jī)功能，超過設(shè)定值5秒，則判斷電機(jī)是在真實(shí)過載狀態(tài)，輸出停機(jī)指令；③停機(jī)后，如不查清過載原因就直接再啟動(dòng)，會(huì)再次停機(jī)，對(duì)電機(jī)沖擊較大，因此程序中需要再設(shè)計(jì)出過載停機(jī)后電機(jī)不能馬上再啟動(dòng)，需要查清原因后，人工解除過載設(shè)定，電機(jī)方能再啟動(dòng)的程序。

圖1 PLC過載保護(hù)設(shè)計(jì)邏輯控制示意圖

3 具體實(shí)施

該方案已經(jīng)在焦?fàn)t推焦車的推焦電機(jī)和平煤電機(jī)上成功實(shí)現(xiàn)，推焦電機(jī)和平煤電機(jī)是焦?fàn)t推焦車重要的大型電機(jī)，以往靠電機(jī)熱繼電器保護(hù)，經(jīng)常出現(xiàn)保護(hù)不動(dòng)作燒壞電機(jī)情況，制約焦?fàn)t生產(chǎn)作業(yè)，同時(shí)也造成了設(shè)備損失，通過長(zhǎng)期推焦及平煤電流數(shù)據(jù)總結(jié)，正常推焦電流穩(wěn)定在175A，正常平煤電流穩(wěn)定在72A，利用原有電流互感器及電流變送器加裝，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)[4]。

如下圖2和3（以推焦電機(jī)為例），推焦車PLC程序中進(jìn)行精準(zhǔn)的推焦電流采集（圖2），通過實(shí)際值與設(shè)定值（推焦設(shè)定195A）比較編程（圖3），就能判斷當(dāng)前推焦作業(yè)是否處在非正常運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)推焦桿剮蹭爐底、焦碳成熟度不夠、導(dǎo)焦柵底磨板凸起等非正常情況出現(xiàn)時(shí)，PLC會(huì)執(zhí)行以下程序（圖3）：推焦電流會(huì)超過設(shè)定值，接通程序比較塊，經(jīng)過5S的時(shí)間延時(shí)（T60），輸出到置復(fù)位塊（M1013.3），接通推焦電機(jī)過載停止前進(jìn)輸出點(diǎn)（M301.5），PLC程序保護(hù)就能馬上起到停止電機(jī)輸出的作用，且由于置復(fù)位塊（M1013.3）當(dāng)前一直處于置位狀態(tài)，因此通過及時(shí)檢查過載原因，故障消除后，可通過“推焦電機(jī)過載復(fù)位”按鈕接通I9.1點(diǎn)位對(duì)置復(fù)位塊（M1013.3）進(jìn)行復(fù)位，推焦電機(jī)可再次正常啟動(dòng)，通過這樣的編程設(shè)計(jì)，杜絕了電機(jī)過載燒壞問題，防止推焦事故擴(kuò)大，保障生產(chǎn)順行。

4 實(shí)施效果及推廣前景

自該電機(jī)過載保護(hù)PLC編程設(shè)計(jì)方案實(shí)施完成后，至今推焦車推焦和平煤作業(yè)過程中出現(xiàn)過多次保護(hù)停機(jī)，每次的保護(hù)都非常準(zhǔn)確及時(shí)，通過處理復(fù)位，避免了事故的擴(kuò)大，保障了生產(chǎn)順行[5]。

由于當(dāng)前低壓電機(jī)基本都采用PLC進(jìn)行控制且都有電流采集系統(tǒng)，不必再通過采購(gòu)PLC及電流互感器花費(fèi)大成本，只需安裝電流互感器轉(zhuǎn)換電流及進(jìn)行合理的編程即可實(shí)現(xiàn)，因此該方案可在冶金企業(yè)的絕大多數(shù)低壓電機(jī)上實(shí)現(xiàn)，通過PLC編程，準(zhǔn)確、及時(shí)的保護(hù)電機(jī)的過載情況，杜絕電機(jī)燒毀事故，此項(xiàng)改造具有普遍意義和很大的推廣前景。

5 結(jié)論

我國(guó)目前電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)仍大量采用熱繼電器作為保護(hù)設(shè)備,電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)器的動(dòng)作特性應(yīng)與電動(dòng)機(jī)的過載特性相配合,鑒于熱繼電器的結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)精度,保護(hù)范圍往往偏高,起不到良好的保護(hù)效果。上文所提電機(jī)過載保護(hù)PLC編程設(shè)計(jì)方法,旨在以實(shí)現(xiàn)保護(hù)定值與實(shí)際運(yùn)行電流均可視、從而使維護(hù)人員可精確掌握并實(shí)現(xiàn)可視化調(diào)整保護(hù)定值,實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的可靠保護(hù)。

圖2 程序設(shè)計(jì)（推焦電流采集）

圖3 程序設(shè)計(jì)（電機(jī)過載保護(hù)）