劉商海
(云南銅業(yè)股份有限公司西南銅業(yè)分公司)
PLC控制器是一種專業(yè)的工業(yè)控制電腦及CPU(CPU)PLC的控制核心。PLC在工作時(shí),先將每個(gè)輸入裝置的狀況及資料在掃描范圍內(nèi)進(jìn)行采集,并將其儲(chǔ)存于輸入/輸出圖像區(qū),再由使用者程式記憶體中讀出使用者程式,以說明對該指令之?dāng)?shù)學(xué)或邏輯操作之成果。當(dāng)完成所有的用戶程式時(shí),將輸入/映像區(qū)的輸出記錄或輸出記錄資料傳送給對應(yīng)的輸出裝置,這樣的重復(fù)操作直至結(jié)束。PLC的自動(dòng)化控制是對裝置進(jìn)行安全監(jiān)測和保護(hù)功能的關(guān)鍵。為了更好地實(shí)現(xiàn)其作用,本文對PLC在電動(dòng)機(jī)故障防護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行了討論。
PLC是一種新型的控制裝置,它在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的運(yùn)用。PLC自動(dòng)控制在實(shí)際應(yīng)用中,常常因?yàn)樽陨泶嬖谌毕荻鴮?dǎo)致監(jiān)測不理想,特別是當(dāng)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的短路時(shí),難以檢測和有效地加以控制,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。為了防止電動(dòng)機(jī)的短路故障,必須對PLC的自動(dòng)化控制進(jìn)行改造和完善。故障是一種在操作中的普遍的失效,對多個(gè)失效進(jìn)行分析,可以看出在啟動(dòng)期出現(xiàn)的短路。由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的周期較長,經(jīng)過電動(dòng)機(jī)的瞬間電流就會(huì)增加,超過了電動(dòng)機(jī)的額定值,從而導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)的失效。除了由于某些特定的因素,如絕緣等導(dǎo)致的電擊和過載,大多數(shù)的失效都是由電動(dòng)機(jī)的絕緣老化所致。由于工作環(huán)境的變化,尤其是在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部不均勻時(shí),會(huì)使電器的絕緣性能下降,從而很難預(yù)防發(fā)生短路事故[1]。
在運(yùn)行過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種故障,尤其是短路故障是電機(jī)非常常見的故障,嚴(yán)重影響電機(jī)的性能。啟動(dòng)電機(jī)時(shí),在很短的時(shí)間內(nèi),電機(jī)電流迅速增加,大電流可能遠(yuǎn)高于電機(jī)額定電流,容易造成短路故障。在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,溫度是造成電機(jī)故障的主要因素,尤其是當(dāng)電機(jī)內(nèi)部溫度不均時(shí),很容易造成電氣設(shè)備絕緣問題,短路故障難以避免。
可編程序控制器(PLC)控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用,對電機(jī)的運(yùn)行起到控制和監(jiān)測的重要作用,是重要的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。但目前的采樣系統(tǒng)實(shí)施階段比電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性要難,采樣后的電流穩(wěn)定性,有更明顯的時(shí)延,能及時(shí)了解問題原因。發(fā)生短路后,特別是當(dāng)電機(jī)在PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)中不能正常實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí),就會(huì)發(fā)生電機(jī)短路故障,對工業(yè)生產(chǎn)影響很大,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。因此,為保證電機(jī)的安全生產(chǎn),應(yīng)提高PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能,并在其可靠性方面采取有效措施,不斷改進(jìn)和完善PLC自動(dòng)控制系統(tǒng),可以更好地減少電機(jī)故障的發(fā)生。
采用PLC對電動(dòng)機(jī)的故障防護(hù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控,對短路電流進(jìn)行計(jì)數(shù),并對短路的狀況進(jìn)行分析。采用國產(chǎn)的2型cp31d變流器;2型穩(wěn)壓器,設(shè)備及元器件,以決定穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓作用等,并根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和元器件的工作原理,由短路值電路來產(chǎn)生脈沖。故障防護(hù)對于改善PLC的運(yùn)行具有十分關(guān)鍵的意義。啟動(dòng)電流,電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載等難以了解,而且難以反映真實(shí)的狀況。在起動(dòng)時(shí),要對起動(dòng)時(shí)間內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行有效的測定,必須利用示波器來掌握起動(dòng)時(shí)的電流,并利用所測的和仿真的結(jié)果得到精確的數(shù)值。為了確保PLC的短路電流的準(zhǔn)確、可靠,必須對其進(jìn)行改進(jìn)和完善,特別是中間短路電流的求解。在確定線路的電流時(shí),要提高其可靠度、確保互轉(zhuǎn)量、相對短路和相位脈沖量的精確度,以滿足電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況。采用PLC實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)控制,使電動(dòng)機(jī)的工作更加安全和可靠。
PLC的電力系統(tǒng)采用PC及PLC進(jìn)行,PLC采用外置傳感器及變壓器與發(fā)電機(jī)三相AC供電,電源方式為末端電壓,額定電流。其中,PLC作為一種重要的設(shè)備,其功能是對各種設(shè)備進(jìn)行檢測、預(yù)處理、存儲(chǔ)和傳輸。電腦憑借其超強(qiáng)的科技運(yùn)算技術(shù),運(yùn)用專門技術(shù)與專家隊(duì)伍,根據(jù)錯(cuò)誤的特性,進(jìn)行故障的原因辨識(shí)。通過人機(jī)界面、故障定位、故障診斷報(bào)告及分析,為操作者提供相關(guān)的故障處理意見。
PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出更新工作流程。輸入采樣主要用于控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳輸采樣單元,通過PLC系統(tǒng)、單元、圖像區(qū)和輸出設(shè)備進(jìn)行解釋,然后將指令和接收信號(hào)傳送給電機(jī)繼電器以及微電機(jī)啟動(dòng)開關(guān)輸入單元,并通過PLC控制系統(tǒng),使電機(jī)響應(yīng)規(guī)定的運(yùn)行條件。反復(fù)循環(huán),可通過PLC主自動(dòng)控制系統(tǒng)固定電機(jī)運(yùn)行狀況,進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,特別是電機(jī)故障。PLC控制系統(tǒng)全面結(jié)合電機(jī)故障原因,延時(shí)反饋控制,全面監(jiān)控電機(jī)啟動(dòng)電流和大電流,如果發(fā)生這種情況,它將迅速停止以避免短路故障[3]。
在工業(yè)上,一般用于電動(dòng)機(jī)工作的監(jiān)測裝置是PLC控制和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。然而,PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)現(xiàn)在采用取樣方式,通常在電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)工作后,隨著電壓逐步平穩(wěn),會(huì)出現(xiàn)較大的延遲,這其中的緣由難以解釋,特別是無法通過PLC進(jìn)行控制短路。如果出現(xiàn)故障,會(huì)對整個(gè)行業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大的負(fù)面作用,從而導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)效益。
將動(dòng)作指令導(dǎo)入到取樣單元進(jìn)行取樣處理,并由PLC自動(dòng)處理輸出影像區(qū)域、單元及裝置,再以馬達(dá)中繼訊號(hào)傳送指令。將實(shí)際情況準(zhǔn)確、詳細(xì)地傳遞到轉(zhuǎn)換器的輸出端,再由PLC實(shí)現(xiàn)對實(shí)際情況的反饋。PLC的自控系統(tǒng)能夠更加細(xì)致地掌握電動(dòng)機(jī)的工作情況,并能對電動(dòng)機(jī)的安全進(jìn)行有效的監(jiān)測,特別是電動(dòng)機(jī)的故障防護(hù)。通過對電動(dòng)機(jī)的失效進(jìn)行有效的PLC控制,使取樣的時(shí)間延長,達(dá)到對電動(dòng)機(jī)的電流引導(dǎo)階段的實(shí)時(shí)監(jiān)測,當(dāng)啟動(dòng)電流太大時(shí),可以立即終止處理,防止發(fā)生短路[4]。
對短路電弧電流脈沖數(shù)、短路電流脈沖計(jì)數(shù)器及PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行計(jì)數(shù)。通過穩(wěn)壓整流管(2型cp31d)、電流互感器(自制)和穩(wěn)壓管(2型cw102)等設(shè)備和元件進(jìn)行穩(wěn)定性測定,分析電機(jī)工作原理,各種元件參數(shù)。短觸發(fā)脈沖電流Circle的值,可以有效提高系統(tǒng)的預(yù)防和保護(hù)。電機(jī)運(yùn)行過程中發(fā)生故障,設(shè)置各種參數(shù),在啟動(dòng)過程中,電流變化完全適應(yīng)了電機(jī)的啟動(dòng)相位,但啟動(dòng)電流、電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載條件都不好,電機(jī)啟動(dòng)階段的電流變化不能完全逆轉(zhuǎn)。可用示波器檢測電流啟動(dòng)階段的電流變化,用于模擬實(shí)驗(yàn)和測試方法,如給出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)等。PLC系統(tǒng)計(jì)算短路電流脈沖的可靠性和準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高,匝間短路電流脈沖的計(jì)算精度也有所提高。充分了解電氣短路,提高PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)在防止電機(jī)短路故障方面的意義,是保證電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵[5]。
綜上所述,PLC控制系統(tǒng)的電機(jī)故障保護(hù)主要用于電機(jī)在運(yùn)行過程中的故障,采取有效的預(yù)防措施,保證電機(jī)的安全運(yùn)行。為保證電機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,避免電機(jī)故障,應(yīng)采取有效措施加強(qiáng)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),減少電機(jī)故障,提高其性能,保證電機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。