西门子plc 6ES7 214-2AD23-0XB8在电机保护中的应用

　西门子plc 6ES7 214-2AD23-0XB8在电机保护中的应用

　　1、概述

　　电机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的每一个领域，在这些应用领域，电机经常在恶劣的环境下运行，导致过流、短路、断相、绝缘老化等事故，对于大型工业设备重要场合使用的高压电机和大功率电机，故障造成的损失无法估计。

　　电动机(Motor)常见的故障分析可分为对称故障和不对称故障(Asymmetric fault)两大类。

　　对称故障(Symmetrical fault)主要包括：过载、堵转和三相短路等，这类设备故障对电动机的损害主要是通过热效应，使绕组发热甚至没有损坏，其主要发展特征是电流幅值发生具有显著影响变化。

　　不对称故障原因包括:断相、逆相、相间短路、匝间短路等，这类网络故障是电动机工作运行管理中常见的一类故障，不对称故障对电动机的损害企业不仅可以仅是一个引发发热，更重要的是不对称引起的负序效应能造成电动机的严重损坏。因而，对大型电动机技术进行研究综合环境保护自己非常十分重要。

　　2、西门子PLC的电机综合保护

　　电机的保护可分为以下几类：

　　在电动机发生故障时，为了保护电动机，降低损坏程度，继电保护装置的快速性和可靠性是非常重要的，随着单机容量的不断增大，电动机的额定电流可以达到几千甚至上万安培，这对电动机的继电保护提出了更高的要求，传统的继电保护装置已不能满足要求，微机保护应运而生。

　　采用 plc 代替传统的继电器控制，在性能上比 plc 控制逻辑优越，特别是可靠性高，设计和施工周期短，调试和修改方便，体积小，功耗低，使用和维护方便。为此，本文研究了基于 plc 的电动机综合监控保护系统的实现方法。

　　3、系统硬件设计

　　3.1 系统的总体结构

　　西门plc可编程控制器的电机集成监控和保护系统的整体结构

　　3.2 PLC机型进行选择及扩展

　　选择PLC型号时需要考虑两个问题：

　　PLC的容量是多少?

　　选择自己什么影响公司的PLC及外设，在本系统中，包含具有以下数据输入输出点本系统共设计包括12路开关量，7路模拟量。

　　西门子 s7-200系列 plc 是西门子生产的小型 plc。其特点是: 西门子 s7-200系列 plc 适用于各行各业和各种场合的检测、监控自动化，s7-200系列功能强大，具有较高的性价比，能够实现独立运行或接入网络的复杂控制功能。

　　西门子plc S7-200 CPU 224集成了24个14输入10输出的数字I/O点，可连接7个扩展模块，可扩展到168个数字I/O点或35个模拟I/O点;13k字节程序和数据存储空间，6个独立的30KHz高速计数器，2个独立的20KHz高速脉冲输出和PID控制器;1个RS485通信编程端口，具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由模式通信能力，I/O端子板整体可轻松拆卸，是一款控制能力很强的控制器，根据系统的实际情况，结合以上特点，可以采用SIMATIC S7-200 CPU 224作为系统的主机。

　　CPU224可扩展7个模块，而其发展本身就是具有14输(shū)入/10输出共24点数字量，因此已无须数字量进行扩展功能模块，但由于有7路模拟量控制输入，故需选择一个模拟量信号输入信息模块，西门子plc S7-200系列问题提供了EM231，EM232，EM235等模拟量扩展管理模块，根据分析以上企业技术研究数据，选择使用两个EM231作为实现模拟量输入系统模块，这样共可以不断扩展4×2=8路模拟量输入。

　　4 系统软件设计

　　4.1 主程序

　　在程序开始时，检测来自输入单元的输入，第一判断是KM是否闭合。

　　如果未按下停止按钮，也就是说电机仍在运行，则在运行过程中进行故障判断，首先检测是否有短路故障，方法是：检测三相电流，然后确定Imax是否大于整数值，如果这样跳转到保护动作子程序段，电机启动短路保护，报警声和短路故障指示灯亮起。如果没有，请继续执行以下过程。然后确定是否有相断故障，方法是：检测三相电流，确定有相位电流是否为零，或检测嗯，确定是否为零，如果其中一个满足，然后跳转到保护操作子程序段，电机启动阶段保护，报警声，和相位故障指示灯上。如果没有，请继续执行以下过程。然后，为了确定是否有压压不足故障，该方法可以在压力不足的保护子程序说明中看到。然后确定是否发生了接地故障，方法是：检测 I0，如果大于整数值，则跳转到保护动作子程序段，电机启动接地保护、报警声音和接地故障指示灯亮起。然后确定是否发生过负载故障，方法是：检测三相电流，如果达到固定时间限制，电流仍大于固定值，然后跳转到保护动作子程序段，电机启动过载保护、报警声音和过载故障指示灯亮起。如果确定没有负载故障，则程序将完成扫描，从第一次扫描开始，然后执行第二次扫描，因此结束是指循环的结束，而不是整个程序的末尾。

　　4.2 欠压保护子程序

　　在该程序段中，采集A、C相电压，计算平均值，并与整定值进行比较。如果小于整定值，跳至保护动作子程序段，电动机启动欠压保护，报警鸣响，欠压故障指示灯亮。如果没有欠压故障，循环将直接结束。

　　4.3保护子程序启动时间过长

　　在本程序部分，收集三相电流。如果在启动过程中发现电流大于设定值，或者达到设定时间后电流仍大于另一个设定值，则跳至保护动作子程序段，启动时间过长后会发生保护动作，报警声响起，启动故障指示灯亮。西门子PLC在国内也有广泛的应用，如冶金、化工、印刷生产线等，西门子PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。西门子S7系列可编程控制器体积小、速度快、标准化、可网络通信、功能强、可靠性高。

　　总结：

　　通过本plc控制系统进行设计、试验与运行总结如下：

　　采用PLC实现电机综合保护的硬件结构简单可靠，它可以用梯形语言编程，并且易于使用，系统运行可靠，维护方便，西门子PLC可编程控制器是专门为工业环境应用而设计的数字操作电子系统，它采用一种可编程存储器，存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等指令，通过数字或模拟量的输入输出控制各类机械设备或生产过程，整体设计，体积小，功耗低，操作方便。

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