0、引言

  隨著電子技術的不斷發展，電動機保護器正朝著智能化、數字化
、綜合化的方向發展。目前
，市場上常規的綜合型電動機保護器大都具備了比較齊全的保護功能，但體積較大、anzhuangbubianqiejiageshifenanggui
，zheshidezonghexingdiandongjibaohuqidetuiguangshoudaohendajuxian。zaicaikuangchangsuo，shoudaoxianchangkongjianxianzhi
，qiezhixuyaojibendediandongjibaohugongneng
，weijiejueshangshuwenti
，yanzhiyizhongfuheguojiabiaozhunbingqiegaoxingjiabidediandongjibaohuqihenyoubiyao。benwenyiARM為處理器，開發了一款經濟實用的簡易型低壓電動機保護器。

1
、設計依據及功能

簡易型低壓電動機保護器包括以下功能：

  （1）基本保護功能：斷相、啟動超時、反時限過載
、接地、三相不平衡
、堵轉、阻塞、短路、過壓等保護功能，符合GB14048.4、GB14048.6等標準。

  （2）選配保護功能：可選配外部故障
、漏電
、定時限過載、欠載、欠壓等保護功能，符合GB14048.4、GB14048.6等標準。

  （3）測量和通信功能：可測量三相電流、剩餘電流、三相電壓
；具有RS485通信接口，采用Modbus通信協議，通信符合GBZ19582.1、GBZ19582.2標準。

  （4）DI/DO、變送輸出功能：支持2路DI、4路DO；支持1路4~20mA變送輸出。

  （5）安裝方式：采用導軌安裝或螺絲固定安裝，3種額定電流規格分別為5A、25A、100A。

2、硬件方案

  簡易型電動機保護器采用低成本設計方案，整個係統由中央處理單元、電源模塊、信號處理單元、按鍵模塊、顯示模塊
、I/O控製模塊、變送輸出模塊
、通訊模塊等構成，係統硬件結構如圖1所示。重點介紹了信號處理單元和控製模塊。

圖1係統硬件結構圖

2.1信號處理單元

  信號處理單元電路如圖2所示，經過基準電壓信號Vref將傳感器檢測的信號抬升，限定在0~3.3Vxinhaonei，shuruzhongyangchulidanyuan
，shixianjiaoliucaiyang。weibaozhengjiaoliucaiyangdejingdu，caiyonglefendangchulijiaoliuxinhaodefangshi
，zaishurudaxinhaoshi，xinhaojingguotaishengbinglvbohouzhijiejinruCPU進行采樣處理；在輸入小信號時，信號抬升後需經過運算放大器信放大並濾波後進入CPU進行采樣處理。

圖2信號處理單元電路

2.2控製模塊

  控製模塊由開關量輸入和繼電器輸出構成。開關量輸入采用保護器內部提供的15V電dian源yuan供gong電dian，並bing采cai用yong光guang耦ou隔ge離li來lai增zeng強qiang開kai關guan量liang輸shu入ru抗kang幹gan擾rao性xing和he滿man足zu保bao護hu器qi工gong頻pin耐nai壓ya的de要yao求qiu，開kai關guan量liang輸shu入ru用yong於yu外wai部bu開kai關guan狀zhuang態tai的de監jian測ce。繼ji電dian器qi輸shu出chu采cai用yong性xing能neng穩wen定ding可ke靠kao、使用壽命長的繼電器。繼電器輸出電路示意圖如圖3所示
，為了增強抗幹擾的要求，采用光耦進行隔離
，ULN2003A可以輸出500mA電流，可承受50V電壓
，內部集成的續流二極管為繼電器線圈斷電瞬間產生的較高感應電壓提供了續流回路
，繼電器輸出用於故障脫扣
、故障報警和遠程起動等信號的輸出。

圖3繼電器輸出電路

3
、軟件方案

  保護器的主程序流程圖如圖4所示，主要包括A/D采樣
、計算顯示、基本保護
、按鍵處理、I/O控製
、變送輸出及通信等程序。主程序采用模塊化設計，具有可移植性強的特點。

圖4主程序流程

  主程序經過初始化後，執行A/D采樣程序。在A/D采樣程序中對電動機三相電流
、三相電壓
、剩餘電流進行采樣
，采樣周期結束後，根據采樣得到的電動機三相電流值
、三相電壓值
、剩(sheng)餘(yu)電(dian)流(liu)值(zhi)計(ji)算(suan)當(dang)前(qian)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)電(dian)流(liu)值(zhi)和(he)電(dian)壓(ya)值(zhi)，隨(sui)後(hou)判(pan)斷(duan)當(dang)前(qian)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)，當(dang)電(dian)動(dong)機(ji)此(ci)時(shi)為(wei)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)時(shi)，執(zhi)行(xing)電(dian)動(dong)機(ji)保(bao)護(hu)子(zi)程(cheng)序(xu)。

  在zai保bao護hu子zi程cheng序xu中zhong
，根gen據ju采cai樣yang計ji算suan得de到dao的de電dian流liu值zhi電dian壓ya值zhi判pan斷duan電dian動dong機ji是shi否fou有you故gu障zhang發fa生sheng，若ruo沒mei有you故gu障zhang發fa生sheng則ze返fan回hui主zhu程cheng序xu
，若ruo有you故gu障zhang發fa生sheng時shi
，判pan斷duan發fa生sheng哪na種zhong類lei型xing電dian動dong機ji故gu障zhang，執zhi行xing相xiang應ying的de故gu障zhang處chu理li，並bing將jiang故gu障zhang類lei型xing在zai保bao護hu器qi界jie麵mian上shang顯xian示shi。

  保護子程序執行後，進入顯示值計算子程序
，計算三相電流、平均電流
、三相電壓及剩餘電流等參數顯示值。顯示值計算子程序執行後，進入按鍵處理子程序，實現人機交互。

  按鍵處理子程序執行後，進入顯示子程序。在沒有按鍵處理時
，顯示電動機當前平均電流值；在有按鍵處理時，顯示與按鍵功能相對應的參數值。當電動機發生故障時，顯示相應故障碼及故障報警脫口指示燈。

  顯示子程序執行後，進入I/O控製程序


，在電動機發生故障時，控製繼電器輸出常閉觸點脫扣斷開
，切斷電動機供電，使電動機停車。I/O控製程序執行後，進入變送輸出子程序，可選擇三相電流、平均電流、三相電壓、頻率中任一參數轉換成4~20mA模擬信號輸出。

  變送輸出子程序執行結束後，進入通信子程序。首先判斷是否接收到上位機發送的命令數據


，接收到命令數據後
，根據標準Modbus協議判斷命令中地址碼是否為保護器本機地址，若是本機地址，向上位機回送相應的參數數據。

4
、應用實例

  某(mou)水(shui)泥(ni)廠(chang)由(you)於(yu)水(shui)泥(ni)生(sheng)產(chan)流(liu)程(cheng)複(fu)雜(za)，電(dian)動(dong)機(ji)裝(zhuang)置(zhi)數(shu)量(liang)較(jiao)多(duo)
，選(xuan)用(yong)簡(jian)易(yi)型(xing)電(dian)動(dong)機(ji)保(bao)護(hu)器(qi)來(lai)對(dui)現(xian)場(chang)電(dian)動(dong)機(ji)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)有(you)效(xiao)保(bao)護(hu)，既(ji)能(neng)使(shi)電(dian)動(dong)機(ji)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)其(qi)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)，又(you)能(neng)提(ti)高(gao)電(dian)力(li)拖(tuo)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)。水(shui)泥(ni)廠(chang)采(cai)用(yong)保(bao)護(hu)器(qi)用(yong)於(yu)電(dian)動(dong)機(ji)保(bao)護(hu)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)，取(qu)代(dai)熱(re)繼(ji)電(dian)器(qi)等(deng)作(zuo)為(wei)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)過(guo)載(zai)保(bao)護(hu)和(he)控(kong)製(zhi)元(yuan)件(jian)，並(bing)且(qie)利(li)用(yong)通(tong)訊(xun)技(ji)術(shu)，實(shi)現(xian)了(le)水(shui)泥(ni)生(sheng)產(chan)中(zhong)電(dian)動(dong)機(ji)設(she)備(bei)控(kong)製(zhi)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)，使(shi)水(shui)泥(ni)廠(chang)大(da)型(xing)設(she)備(bei)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)得(de)到(dao)了(le)有(you)效(xiao)保(bao)護(hu)和(he)控(kong)製(zhi)。

5、結語

  隨(sui)著(zhe)電(dian)動(dong)機(ji)保(bao)護(hu)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)，市(shi)場(chang)對(dui)產(chan)品(pin)的(de)需(xu)求(qiu)在(zai)不(bu)斷(duan)地(di)變(bian)化(hua)。針(zhen)對(dui)市(shi)場(chang)對(dui)經(jing)濟(ji)型(xing)電(dian)動(dong)機(ji)保(bao)護(hu)器(qi)的(de)需(xu)求(qiu)，研(yan)發(fa)了(le)一(yi)款(kuan)經(jing)濟(ji)實(shi)用(yong)的(de)簡(jian)易(yi)型(xing)電(dian)動(dong)機(ji)保(bao)護(hu)器(qi)。簡(jian)易(yi)型(xing)保(bao)護(hu)器(qi)是(shi)以(yi)ARM為核心的智能化、數字化電動機保護器，對電動機發生起動超時、過載、斷相、欠載、不平衡
、堵轉
、阻塞、短路、過壓、欠壓等故障時進行實時保護

，保證了工業設備能夠安全可靠地運行。