西门子PLC在隔爆型开关保护器中的应用

　　将西门子S200可编程控制器应用于矿用隔爆型开关中。提供了一种高可靠性、智能型的控制方案。介绍了控制系统组成和设计思路。该保护器可实时检测三相隔爆型电动机的参数。并及时显示和报警过欠压、断相、漏电、过载、短路等故障。

0 引言

　　矿用隔爆型真空磁力启动器适用于煤矿井下中性点不接地的三相电网中。本文介绍的真空磁力启动器保护器采用西门子公司的S200 CPU作为核心控制器件。可以实现过欠压、漏电闭锁、过载、短路、相不平衡、断相等保护功能。有采样精度高、反应速度快、动作准确可靠的优点。通过文本显示器TD400C可以实时显示电动机的三相电流、系统电压、绝缘电阻及真空接触器状态等信息：可方便地设定和监测电机运行的各种参数，如额定电压、电流、短路倍数、三相不平衡度等，同时可以对各种保护功能设定打开或关闭．以满足不同工况的需要．可以通过更换CPU使该保护器具有联机通信的功能。

1 保护器的组成和原理

　　本智能监测电机保护器能够实现的基本控制功能为：可以实时检测并显示三相电动机的三相电流、相电压，通过PLC程序处理使保护器具有过压、欠压、过载、短路、漏电闭锁、断相、不平衡、互感器掉线等保护功能。装置原理图如图1所示。该保护器的工作原理是：电流电压变送器检测=三相电流和电压．通过模拟量采集模块EM231将电流和电压值实时送到CPU222中．和预先给定的动作值进行比较和判断。当故障发生时及时动作。防止电机损坏和提醒用户及时排除故障．通过TD400C文本显示器可以方便地更改各种参数设置。该保护器采用一块西门子CPU222．2块模拟量输入模块EM231：文本显示器；电压及电流变送器：稳压电源等器件构成。模拟量输入模块EM231是4路输入模块，每1回路具有12位ⅣD转换器，模数转换时间<250μs，具有极高的响应速度。

2 故障类型及判断方法

　　电动机常见的故障主要有：过载、三相不平衡、过压、欠压、短路、漏电、断相运行等。有的故障需要保护器立即动作，切断电源，如短路、断相故障。本保护系统把来自电压电流变送器的标准电流电压信号送给A，D采样模块EM231进行采样滤波．EM231将信号送至CPU进行处理。得到实时的三相电流及电压值。CPU再根据程序准确地作出判断和处理，保证任何一种故障出现都会检测出来。

　　(1)漏电闭锁

　　漏电闭锁指在停电状态电缆出现绝缘下降时．接触器不能闭合，电动机不能起动。而电机运行时出现漏电故障由开关进行保护。漏电闭锁保护采用附加直流电源检测信号。由24 V稳压电源模块提供直流电源，外接限流电阻大小为735 kΩ，所用判据：

　　回路漏电电阻

　　通过式(1)计算，求得Rd值，标准规定660V电网Rd≥22 kΩ；1 140 V电网尺d≥42 kΩ，保护器检测到绝缘电阻值低于规定值将闭锁启动回路并报警。启动器不能合闸。TD400C将显示实际绝缘值。

　　(2)断相和相不平衡验

　　断相及相不平衡采用判据为P≤10％是允许的。

　　当10％<P<50％时．保护器判定为不平衡，动作时间1～10s可设定。P≥50％时。保护器判断为断相，接触器立即动作。

　　(3)过载特性

　　过载采用反时限保护曲线．所用判据为保护动作时间。

　　(4)短路特性

　　短路特性采用的判据

　　(5)过欠压保护

　　当以<85％以时(以为实际电压；以为额定电压)，判定为欠压；当以≥115％以时，判定为过压。过压、欠压百分比可设定。过欠压动作时间1～10 s可设定。

3 保护器的软件设计

　　采用西门子step7 V4.0 sp6软件可以方便地编序，模拟昆处理子程序，保护子程序，动作子程序，试主程序完成程序的初始化．子程序主要由采样子程如果载到CPU中。该保护器程序由主程序及子程序构成。译梯形图程序，通过PPI编程电缆将编译好的程序下子程序构成。程序流程网如图2所示。

图2程序流程图

4 结语

　　基于西门子PLC的低压磁力启动器保护装置能实现过欠压、短路、不平衡、断相、过载、漏电闭锁、变送器掉线等功能。具有累计合闸时间统计的功能。该系统运行具有极高的可靠性和可维护性，软件最大扫描周期为12 ms，变送器响应时间<30 ms，继电器动作时间小于5 ms。完全可以满足现场对保护装置要求的需要。