A motor az ipari termelés területén a legfontosabb vezetõforrás. Hogyan lehet hatékonyan ellenőrizni a motor futási állapotát, megvédeni a motor áramkört, javítani a motor futási idejét, csökkenteni a motorhibát, és létfontosságú a berendezés teljes rácsának működéséhez.
Sokféle motorvédő eszköz létezik. Jelenleg gyakrabban használják fémlemezes mechanikus termikus relék alapján. Egyszerű szerkezettel rendelkezik, és fordított idő jellemzőkkel rendelkezik a motor túlterhelésének védelme érdekében. Ennek ellenére kevesebb védelmi funkcióval rendelkezik, nincs fáziskimaradás-védelem, és nem tudja védeni a motort a rossz szellőzéstől, a bőgésektől, a holtponttól, a hosszútávú túlterheléstől, a gyakori indítástól stb. a gyenge reprodukálhatóság, a nagy áram túlterhelés vagy rövidzárlat hiba, nem használható újra, nagy beállítási hiba, könnyen befolyásolható a környezeti hőmérséklet, az elmozdulás vagy elutasítás, a nagy energiafogyasztás, a fogyóeszközök és a rossz teljesítménymutatók.
A nemzeti energiatakarékossági és kibocsátáscsökkentési követelményekre válaszul a mikrokontroller-alapú elektronikus motorvédők alkalmazása a meglévő termikus relék cseréjére széles piaccal bír. Az integrált gazdag perifériákkal rendelkező STM32 sorozatú ARM chip az alap intelligens motorvédő, melynek előnye a gyors reagálás, kevesebb kiegészítő chip, egyszerű gyártási hibakeresés, magas termelés és szociális előnyök.
1 intelligens védelmi funkció és hardverarchitektúra
A motort érintő fő hibák közé tartoznak a következők: indítási időtúllépés, túlterhelés, ütközés, fáziskiesés, kiegyensúlyozatlanság, túlmelegedés, alulterhelés, túlfeszültség, feszültségcsökkenés stb. Ezért az intelligens védőnek figyelemmel kell kísérnie a motor működési feszültségét, üzemi áramát és alvázhőmérsékletét .
Ugyanakkor a motor különböző típusainak, kapacitásainak és terhelési típusainak köszönhetően a motorvédelem paraméterei is eltérőek, ezért különféle motorok védelmi paramétereit kell beállítani.
Továbbá, annak érdekében, hogy az intelligens védelmi relék megfeleljenek a jelenleg népszerű intelligens motorvezérlő központ (IMCC) igényeinek, az intelligens motorvédőknek hálózati kommunikációs funkcióval is rendelkezniük kell.
Az 1. ábra az intelligens motorvédő hardverelemének tömbvázlata.
2 rendszer hardveres kialakítása
2.1 MCU
Az MCU a motorvédelem legfontosabb része, és felelős az adatgyűjtésért, az adatfeldolgozásért, a kimeneti vezérlésért és a paraméterek beállításáért. Itt van az ST legújabb STM32F103xD sorozatú ARM chipje.
Ez a chipkészlet az ARM 32 bites C0rtex M3-at használja a core-ként, és a legmagasabb frekvencia 72MHz. A Cortex mag egykörös hardveres szorzással és megosztással rendelkezik, így alkalmas nagysebességű adatfeldolgozásra.
A chip három független átalakítási ciklussal rendelkezik, legalább 1s nagysebességű analóg-digitális átalakítóval és három különálló digitális-analóg konverterrel, különálló mintavételi és visszatartó áramkörökkel, így különösen alkalmas a háromfázisú motorra vezérlés, rácsfelügyelet és több paraméteres eszközök. A berendezések használata.
A chip egy gazdag kommunikációs egységgel is rendelkezik, beleértve akár öt aszinkron soros interfészt, egy USB slave eszközt, egy CAN eszközt, egy I2C és egy SPI modult.
2.2 Analóg felvevő egység
A motorvédő főként három analóg áramerősséget, feszültséget és hőmérsékletet kell összegyűjtenie a motor futási állapotának felügyeletére és védelmére.
Számos áramérzékelő létezik, beleértve a mag áramátalakítóit, a Hall-érzékelőket és a sönt ellenállásokat. A motorvédőhöz csatlakoztatott motor többnyire több kilowattos, több tíz kilowattos motorral rendelkezik, így a motor fázisteljesítménye főként több amper és több tíz amperes között mozog. Ezért a jelenlegi transzformátort használják a jelenlegi gyűjtőegységnek, amely előnyei a széles mérési tartománynak, a kis hőtermelésnek és a nagy szigetelési feszültségnek. Ugyanakkor a feldolgozó áramkör paramétereinek megváltoztatása nélkül a különböző arányú áramérzékelő könnyen megváltoztathatja a motorvédelem aktuális érzékelési tartományát, így kényelmesen használható nagyobb teljesítményű motorvédelemhez.
A feszültséget közvetlenül az ellenállás osztó adja, így a teljes motorszabályozó egy közös rendszer. Az ellenállás nagy impedanciájú és nagyfeszültségű ellenállást használ. A feszültségelosztó áramkör túlfeszültségének javítása érdekében a feszültségelosztó áramkör több ellenállásos sorozatot használ, hogy csökkentse a névleges feszültségcsökkenést az egyes ellenállásokon és javítsa az egész ágat. A legnagyobb ellenállási feszültség.
A hőmérsékletérzékelő egy közös platina ellenállás-érzékelőt vagy NTC termisztort használ, és a megfelelő hőellenállási jelkondicionáló áramkört a védőeszközre tervezték. Mivel a hőellenállás nemlineáris eszköz, a hőmérséklet-felvételi feldolgozó csatornát nemlineárisan kell feldolgozni. A hardverkör összetettségének csökkentése érdekében a tényleges RTD-kondicionáló egységet csak műszeres erősítő használatára tervezték, és az RTD nemlineáris feldolgozását az MCU hajtja végre. végezze el. Az MCU chipbe beépített félvezetőhőmérséklet-érzékelő is megmutatja a védőfelületen a hőmérsékletet, hogy megelőzze a rendszer túlmelegedése miatti szabályozási hibákat.
2.3 LCD kijelző
Egy önálló motorvédő számára szükség van a védelmi paraméterek beállítására, az aktuális működési állapot kijelzésére, valamint a hibatípus megjelenítésére hiba esetén. Ezért a motorvédőhöz egy kijelzőegység szükséges.
A rendszer kialakítása az STN fekete-fehér folyadékkristályos kijelző (LCD) modult. A TFT színes LCD modulhoz képest széles hőmérsékleti tartomány, hosszú élettartam és erős fényben olvasható.
Az LCD modul beépített vezérlője egy párhuzamos adatkommunikációs interfészt használ, beleértve az adatbuszot, olvasási és írási vezérlővonalakat, eszközütközőket és visszaállító csapokat. A rendszer kialakításánál az STM32F103xD chipet használó többfunkciós statikus memóriavezérlő (FSMC) csatlakoztatva van az LCD modulhoz.
Az STM32F chip FSMC modulja egy többfunkciós statikus memóriavezérlő, amely támogatja a statikus memóriát (SRAM), a NOR F1ash-ot és a PSRAM-ot. Támogatja a 8 bites vagy 16 bites széles memóriát.
Az LCD modul hozzáférési időzítése megegyezik az SRAM értékével, és a 8080 vagy 6800 típusú interfész időzítése a konfigurációs tüskével választható ki. A 2. ábra az STM32 chip és az LCD FSMC interfész közötti elektromos kapcsolatot mutatja. Az LCD itt van a 8080 interfész időzítése.
2.4 Kommunikációs áramkör
Az Intelligens Motorvezérlő Központ (IMCC) vezérlő szerkezete többnyire busz típusú elosztott hálózati struktúra, amelyben a központi vezérlő felelős az összes motor működésének ütemezéséért és ellenőrzéséért. A központi vezérlőtől (főként PLC) függően a rendszer kommunikációs protokolljai MODBUS, Fieldbus és Ethernet. Ezek közül a leggyakoribb a MODBUS protokoll. A MODBUS protokoll fizikai rétege egy fél duplex kommunikációs hálózat, amely RS485 alapú, ahol a motorvédő slave állapotban van.
Mivel a motorvédelem belsőleg fűtött, az RS485 távoli kommunikációt el kell különíteni a vezérlő fő áramkörétől. Az RS485 adóvevő elszigeteléséhez el kell különíteni a kommunikációs jelet és az adóvevő tápfeszültségét. A motorvédő kommunikációs interfész kialakítása 57,6 kb / s sebességű kommunikációs adatátviteli sebességet igényel. Ezért a nagy sebességű optocsatolók vagy digitális leválasztó chipek szükségesek a kommunikációs jelek elkülönítésére.
A digitális elkülönítési chip egy új típusú eszköz. Az olyan vállalatok, mint a TI, az ADI és a Silicon Lab bemutatták saját szabadalmaztatott digitális elkülönítő berendezéseiket, de az egyes chipekhez tartozó tűcsomagok és tűfunkciók többnyire kompatibilisek és közvetlenül helyettesíthetők. A hagyományos nagysebességű optocsatolókkal szemben a digitális elszigetelő eszközök előnye az alacsony energiafogyasztás, a nagy átviteli sebesség, a 3V / 5V-os rendszerek és az egyszerű perifériák kompatibilitása. A tényleges kapcsolási áramkör a 3. ábrán látható.
