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【摘要】本文介紹了3UF7 馬達(dá)保護(hù)器 的基本功能，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用體現(xiàn)其自主性及靈活性，以達(dá)到用戶需求控制的目的。
 

　　 1、引言

　　科技的發(fā)展為工業(yè)控制帶來(lái)了日新月益的變化，傳統(tǒng)的電機(jī)控制及保護(hù)元件已逐漸被集成的、多功能的馬達(dá)保護(hù)器所替代，而西門子3UF7馬達(dá)保護(hù)器是在其同系列產(chǎn)品3UF5基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)了部分更新后的產(chǎn)品，較之傳統(tǒng)的馬達(dá)保護(hù)器它具有控制、保護(hù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷喾N功能，為工業(yè)的自動(dòng)化閉環(huán)控制提供了基礎(chǔ)保障。
 

　　 2、功能特點(diǎn)
 

　　2.1控制、保護(hù)功能模塊
 

　　3UF5的集成化為成本效益控制帶來(lái)極大的浪費(fèi)，當(dāng)發(fā)生本體故障時(shí)，需對(duì)其進(jìn)行整體更換；而3UF7采取了控制模塊靈活組合的方式，用戶可根據(jù)自身的控制需求選取控制模塊，通過(guò)連接電纜將各控制模塊與主模塊BU進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)靈活控制及保護(hù)的目的。
 

　　3UF7配置可由基本單元BU、電流/電壓檢測(cè)模塊IM、操作員面塊OP、開(kāi)關(guān)量模塊DM、模擬量模塊AM、接地故障檢測(cè)模塊、溫度模塊、連接電纜、PC電纜等附件靈活搭配組成，模塊端子也采用了可拆卸的模塊方式，當(dāng)其中的某個(gè)模塊發(fā)生故障時(shí)可快速更換，不但節(jié)約了成本，而且也極大的減輕了維護(hù)人員的工作量。
 

　　2.2控制站及操作方式
 

　　3UF7的控制站提供了4種類型的控制操作方式，分別為本地控制、PLC/DCS[DP]、PC[DPV1]、操作員面板OP?？赏ㄟ^(guò)S1、S2操作模式選擇實(shí)現(xiàn)4種控制操作方式選擇，如圖1所示，通過(guò)在當(dāng)前操作方式內(nèi)on/off選擇，決定此操作方式的某個(gè)功能是否投用。4種控制操作方式為或關(guān)系，既實(shí)現(xiàn)了靈活應(yīng)用，也省去了煩瑣的外部電路接線，比如可采用現(xiàn)場(chǎng)起動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)、操作員面板、PC、PLC/DCS停止的控制操作方式。
 

　　2.3控制及保護(hù)功能
 

　　西門子3UF7馬達(dá)控制器，具有過(guò)載、過(guò)/欠流、堵轉(zhuǎn)、三相不平衡、熱保護(hù)、接地保護(hù)等基本保護(hù)功能外，還可以實(shí)現(xiàn)功率、功率因數(shù)、運(yùn)行時(shí)間、起動(dòng)次數(shù)等統(tǒng)計(jì)功能，并利用通訊將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳；根據(jù)保護(hù)功能和統(tǒng)計(jì)功能等參數(shù)引用，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)、正反起動(dòng)、星-三角轉(zhuǎn)換起動(dòng)等多種控制功能；還能在故障時(shí)通過(guò)功能定義、在線監(jiān)視等功能為故障處理提供數(shù)據(jù)支持。
 

　　 3、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例
 

　　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用我們采用了基本單元BU、電流檢測(cè)模塊IM、接地故障檢測(cè)模塊、零序電流互感器BL22、操作面板op等組成的控制系統(tǒng)。圖2為操作面板的指示燈定義及功能顯示，這些是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和基本需求得出，使維護(hù)人員在故障處理和日常檢查時(shí)能提高效率。
 

　　3.1元件功能
 

　　3.1.1 A1、A2為3UF7的電源輸入，有230VAC、115VAC、24VDC這3種規(guī)格，為了保證控制的穩(wěn)定性，我們采取控制與主路分離的理念，采用了24VDC的元件，3UF7采用獨(dú)立的直流供電，方便在主路故障時(shí)對(duì)故障信息進(jìn)行查看；
 

　　3.1.2 IN1～4為4個(gè)光耦合輸入，在此IN1為空開(kāi)故障、IN2為電源電壓檢測(cè)、IN3為接觸器運(yùn)行狀態(tài)（主要用于控制3UF7內(nèi)部的接接觸器控制QE，以實(shí)現(xiàn)多種功能）；
 

　　3.1.3 OUT1～2、OUT3為3繼電器輸出，在此OUT2為故障輸出，OUT3定義為失壓再起接點(diǎn)，當(dāng)做為調(diào)試時(shí)，可對(duì)圖1中的操作方式進(jìn)行定義，對(duì)程序稍做改動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)抽屜上面板、和計(jì)算機(jī)發(fā)信號(hào)起停進(jìn)行調(diào)試，而免去了人到現(xiàn)場(chǎng)或二次短接起停帶來(lái)的不便；
 

　　3.1.4 圖2中有4個(gè)自定義按鈕和一個(gè)T/R按鈕、4個(gè)自定義綠燈及3個(gè)自定義黃燈；由于此回路較為簡(jiǎn)單，在定義時(shí)僅將電動(dòng)機(jī)的基本常見(jiàn)故障通過(guò)燈指示體現(xiàn)，為了引起人員注意，在此將起動(dòng)信號(hào)通過(guò)閃爍信號(hào)引用，在電機(jī)停止時(shí)以1Hz的固定頻率指示閃爍；按鈕定義可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，不管在調(diào)試還是日常應(yīng)用中均可進(jìn)行自定義引用，非常靈活；
 

　　3.1.5 接地檢測(cè)模塊C1、C2連接零序電流互感器，用于接地監(jiān)測(cè)，在此采用其與零序電流互感器相配合使用，實(shí)現(xiàn)接地故障檢測(cè)功能。
 

　　3.2保護(hù)功能
 

　　保護(hù)功能根據(jù)其不同響應(yīng)可分為關(guān)閉/報(bào)警/發(fā)信號(hào)/脫扣四種，當(dāng)響應(yīng)定義后系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)根據(jù)定義關(guān)閉或投用相應(yīng)的功能，定義后可重復(fù)引用，其引用結(jié)果可繼續(xù)引用。
 

　　3.2.1 過(guò)載：脫扣等級(jí)Class5～40共8個(gè)脫扣特性曲線，根據(jù)負(fù)荷類型可靈活選用，過(guò)載響應(yīng)可設(shè)報(bào)警/發(fā)信號(hào)/脫扣，防爆電動(dòng)機(jī)必須設(shè)置為脫扣，且為了安全起見(jiàn)，一般設(shè)置為手動(dòng)復(fù)位。
 

　　3.2.2 堵轉(zhuǎn)：在脫扣等級(jí)特性曲線后啟用，可設(shè)0～1020%有效，在此我們定義300%，無(wú)延遲。
 

　　3.2.3 三相不平衡：與堵轉(zhuǎn)啟用時(shí)間相同，可設(shè)0～100%有效，為了防止異常波動(dòng)引起的故障，現(xiàn)場(chǎng)定義為40%，10S延遲響應(yīng)為報(bào)警；當(dāng)確已發(fā)現(xiàn)缺相運(yùn)行時(shí)，會(huì)引起過(guò)載動(dòng)作脫扣，系統(tǒng)gen.fault指示燈亮，內(nèi)部檢測(cè)故障為相不平衡+過(guò)載。
 

　　3.3監(jiān)測(cè)功能
 

　　監(jiān)測(cè)功能通過(guò)元件對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)等進(jìn)行檢測(cè)，與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，選擇響應(yīng)為關(guān)閉/報(bào)警/發(fā)信號(hào)/脫扣四種結(jié)果，當(dāng)不需要此功能時(shí)可將其設(shè)置為關(guān)閉。
 

　　3.3.1 接地：分為內(nèi)部接地和外部接地，由于3相異步電機(jī)為高阻抗接地，所以在此選用外部接地，3S延遲響應(yīng)為報(bào)警；
 

　　3.3.2 過(guò)/欠流：為了防止負(fù)荷機(jī)械故障引起的故障，在此欠流設(shè)置大于空載電流為30%，過(guò)流設(shè)置為100%，響應(yīng)均為報(bào)警，可方便DCS查看，為人員提供預(yù)警信號(hào)；
 

　　3.3.3 電壓、功率因數(shù)、有功功率：此需要電壓/電流檢測(cè)模塊IM，電壓檢測(cè)范圍可達(dá)到690V，使用方法與其它監(jiān)測(cè)功能相同，設(shè)定值需要與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相結(jié)合，選用合適的設(shè)定值及響應(yīng)結(jié)果。 　　

 3.4其它常用功能
 

　　3.4.1 電源故障監(jiān)測(cè)UVO（抗晃電）：圖2中的K1為電壓監(jiān)測(cè)繼電器，通過(guò)IN2輸入引用，當(dāng)發(fā)生晃電時(shí)，動(dòng)作于直起內(nèi)部控制繼電器QE1，OUT3在引用QE1后，在失電至得電的N秒+延遲設(shè)定分批（grading time）X秒后吸合，實(shí)現(xiàn)抗晃電的目的；當(dāng)超過(guò)電源故障時(shí)間設(shè)定值時(shí)，抗晃電功能失敗，電機(jī)不能自啟。此功能還可用電壓/電流監(jiān)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)，在引用時(shí)僅需將輸入條件改為事件-報(bào)警U（ON》）等，還可通過(guò)脈沖觸發(fā)器（四種邏輯關(guān)系為電平不取反、電平取反、帶記憶功能上升沿、帶記憶功能下降沿）、非易失性元件（同脈沖觸發(fā)器）、閃爍信號(hào)、快閃信號(hào)等將信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展，引用合適的類型邏輯關(guān)系去輸出響應(yīng)；如起動(dòng)信號(hào)引用脈沖信號(hào)做為起動(dòng)顯示關(guān)系：輸入為BU INPUT 3，引用電平不取反關(guān)系，無(wú)復(fù)位輸入，此種設(shè)法可以監(jiān)控接觸器接點(diǎn)的變化情況。
 

　　3.5.3 停止（LED黃2）指示：引用方法與起動(dòng)相同，為起警示作用，在此選擇閃爍信號(hào)做為輸出，即閃爍信號(hào)1輸入為BU INPUT 3或引用脈沖觸發(fā)器（其輸入為接觸器控制QE1，邏輯條件選取電平取反），即可實(shí)現(xiàn)以1Hz黃燈閃爍表示停機(jī)的信號(hào)。
 

　　 4、結(jié)論
 

　　通過(guò)本文的介紹，旨在讓大家對(duì)3UF7應(yīng)用的靈活性能有深刻體會(huì)，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，可通過(guò)輸入與輸出間的關(guān)系及引用，根據(jù)邏輯關(guān)系進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)不同的目的和要求的需求功能。結(jié)合通訊功能，可組建小型或大型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)DCS監(jiān)控及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳；還可通過(guò)電腦查看3UF7的相關(guān)信息和機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài)，從監(jiān)控報(bào)文中獲得信息，從而采取相應(yīng)措施處理，實(shí)現(xiàn)故障處理效率和維護(hù)質(zhì)量共同提高。
 

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]西門子3UF7 馬達(dá)保護(hù)器 系統(tǒng)手冊(cè)。

　　作者簡(jiǎn)介

　　閆景雷：男，2006年畢業(yè)于新疆大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，工程師，工作于新疆獨(dú)山子煉油廠電修車間，現(xiàn)主要從事現(xiàn)場(chǎng)電氣維護(hù)工作。