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利用西门子PLC器件实现过流保护的软硬件设计

日期:2020-03-26 19:19 作者:pokerking扑克王APP

  进行检测,以实现对电机限流保护。结合工业企业生产的实际情况,在电机过流保护数学模型的基础上,提出了适用于的电机反时限过流保护方案,给出了方案的软硬件设计。本方案的电机保护性能,已经在实际生产申得到验证。

  在工业企业生产中会用到大容量的电机,由于这些电机的长时间连续工作,并且长期受企业生产环境中粉尘、电流变化等影响,电机很容易发热。如果电机不超过限定发热量,则可以安全运行,如果发热量超过限定值,且长时间持续运转,电机温度就会逐渐升高,导致电机性能降低,甚至会烧坏电机,因此对电机进行热保护就显得非常重要。电机发热的原因通常是电流超过额定值引起的,启动时的瞬间电流过高是允许的,但持续的过流必须在限定时间内降下来,否则就需要启动断电电路来保护电机。也就是说电机热保护的实质是:判定电机的过流性质。

  反时限过流保护可以理解为保护动作时间随电机电流变化而变化。其关键点有两个:一是电机电流超过额定电流规定时间保护将被启动;二是电机电流越大保护动作时间越短。各国专家都在研究这种保护方式,最早采用常规双金属片热继电器,上世纪七、八十年代采用模拟电路设计的反时限过流保护电路,九十年代后采用功能强大的智能化仪器,现代企业是以PLC为核心的电机保护系统。常规双金属片热继电器的缺点是不可靠、不稳定,模拟电路设计的反时限过流保护电路是利用电容恒流充电设计的过流保护器,缺点是电路设计繁杂、通用性较差、电子器件多,以单片机为核心的电机保护器采样精度有了质的飞跃,PLC为核心的电机保护系统采样精度更进一步。

  电机正常运行时电机发热量和电机散热量相等可达到热平衡,电机连续运行不会烧坏,保护电路不启动。设Ie为该电机额定电流值,在时间段t内的额定电流发热量为

  在电机过载运行时,电流的大小不是恒定的,而是不同时刻实际电流的大小可能不同,过载电流的热效应随时间累积,过载热量对时间积分。因此式(1)可以表示为:

  式(3)只适用于1.05≤n≤7时的热效应变化情况。实际使用中还有两种种情况,一是当

  计算机只能处理离散数据,而式(3)积分形式是连续曲线)进行离散化处理整理得:

  式中启动前热量累加求和的次数为N.采样时间间隔为△t,取循环中断OB38的时长100 ms.因△t很小,假设采样电流基本不变。当累积热量小于C时,清除过载闭锁,电机重新启动。

  程序实现:根据行业标准,考虑热量积累快慢不同,散热速度不同,结合实际及现场的通风散热,经反复计算和测试,调整数学模型中参数C,最终为提高电机的反时限过流保护精度,确定采用:

  本方案的主控制器选PLC,原因是其具有易扩展、故障率低、稳定性高、可靠性强等优点。

  硬件主要包括主控计算机、模数转换模块、控制接触器和模拟信号提取等部分。主控计算机由主控制器PLC(西门子公司的可编程逻辑控制器PLC)、键盘、鼠标、显示器构成,控制接触器由中间继电器和主接触器构成,模拟信号提取由电流互感和变送器构成,模数转换模块由外部扩展数字量输出模块DO、数字量输入模块DI和模拟量输入模块AI等构成。硬件设计框图如图2所示。

  设计思路:一是测当前的电流值;二是根据电流过载倍数分段;三是计算出随实时电流变化的保护时间(根据电流过载倍数);四是按固定时间延时保护。

  设计缺点:这是一个时间的累积过程,只能估计热量的变化,不能反映电机热量的实时变化(忽略了电流上升的升温过程),需经反复实验得程序流程图如图3.

  电流恒定实验:设为实际恒定电流值,当n=4.87倍时,保护时间14 s.

  电流波动实验:电流由额定值以下电流从小到大逐渐变化为7倍的额定值,持续2 s后,迅速回落为2.72倍,保护时间28s.

  可见,电流动态变化时的保护时间小于计算公式算出的保护时间,电流波动时能较好的保护,体现了电机反时限过流保护程序的积分效应。

  抗干扰实验:超2倍额定值时,50 s不保护,突然加以干扰时,超额定电流6倍时,电机停2 s后回到额定电流值正常工作,按时间累加立即跳闸,抗干扰实验成功。

  根据设计经验,结合工业企业生产实际情况,从软硬件角度提出了基于PLC的电机反时限过流保护方案,核心部分是反时限过流数学模型的建立。该电机保护系统具有广阔的应用前景,已应用于实际生产,保护电机效果很好。

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  LFQA是一款专为3相无刷电机设计的PWM型驱动器IC。可以通过从外部输入PWM脉冲并改变Duty来控制旋转速度。 IC集成了一个锁存型约束保护电路。 特性 IO max = 1.5A(内置输出Tr) 使用直接PWM输入进行速度控制和同步整流(支持3.3V输入) 1-Hall FG输出 锁存类型约束保护电路(锁存器由S / S和F / R释放。) 正向/反向开关电路,霍尔偏置引脚 省电电路(停止模式下的省电模式) 限流电路,低压保护电路,过热保护电路 电荷泵电路,5V稳压器输出。 启动/停止电路(电机停止时短路制动) 电路图、引脚图和封装图...

  JA是一款专为三相无刷电机设计的PWM系统预驱动器IC。该IC采用高效正弦波PWM驱动方式,可降低电机驱动噪声。它集成了全套保护电路,通过与STK611或STK5C4系列中的混合IC相结合,可以减少所使用的元件数量,并实现高水平的可靠性。此外,其省电模式使待机模式下的功耗降至零。该IC最适合驱动各种大型电机,例如空调和热水器中使用的电机。 特性 三相双极驱动器 正弦波PWM驱动器 驱动相位设置功能(设置0-58°32步:有一个对应CTL引脚输入的调整功能) 支持省电模式(CTL引脚电压为0.95V(典型值)或更低时的省电模式; ICC = 0mA,HB引脚关闭) 支持bootstrap 自动恢复类型约束保护电路 正向/反向开关电路,霍尔偏置引脚 限流电路,低压保护电路和热关断保护电路t FG1和FG3输出(360度电角度/ 1脉冲和3个脉冲) 电路图、引脚图和封装图...

  V是一款预驱动器IC,专为三相无刷电机的变速控制而设计。其集成电荷泵满足上下N沟道栅极驱动要求。通过使用直接PWM驱动和同步整流实现高效率操作。 特性 用于产生上侧栅极驱动电压的集成电荷泵 速度鉴别器和PLL速度控制系统 使用同步整流的高效率 5.0 V稳压器输出 应用 终端产品 计算&外围设备 多功能打印机 电路图、引脚图和封装图...

  W是一款预驱动IC,专为三相无刷电机的变速控制而设计。它可用于使用内置电荷泵电路实现高端和低端输出N沟道功率FET驱动电路。通过使用低噪声PWM驱动和同步整流系统可实现高效驱动。 特性 速度鉴别器和PLL速度控制系统 集成VCO 速度锁定检测输出 霍尔偏置开关 制动电路 集成电流限制和锁定保护电路 应用 终端产品 计算与计算外围设备 多功能打印机 电路图、引脚图和封装图...

  6是一款12通道半桥驱动器,具有专为汽车和工业运动控制应用而设计的保护功能。该产品具有独立的控制和诊断功能,驱动器可在正向,反向,制动和高阻状态下运行。该器件通过16位SPI接口控制,并且与菊花链兼容。 特性 低静态电流休眠模式 半桥连接高端&低侧驱动器配置 集成高低侧续流保护 0.5 A峰值电流 RDS(on)=0.85Ω(典型值) 5 MHz SPI控制 符合5 V和3.3 V系统 欠压&过压锁定 全局故障报告 过流保护 过温保护 低侧欠载检测 菊花链兼容多个8位器件 16位帧检测 应用 汽车 工业 暖通空调应用的直流电机管理 电路图、引脚图和封装图...

  6B是一款12通道半桥驱动器,具有专为汽车和工业运动控制应用而设计的保护功能。该产品具有独立的控制和诊断功能,驱动器可在正向,反向,制动和高阻状态下运行。该器件通过16位SPI接口控制,并且与菊花链兼容。 特性 低静态电流休眠模式 半桥连接高端&低侧驱动器配置 集成高低侧续流保护 0.5 A峰值电流 RDS(on)=0.85Ω(典型值) 5 MHz SPI控制 符合5 V和3.3 V系统 欠压&过压锁定 每通道故障报告 过流保护 过温保护 高侧和低侧欠载检测 菊花链兼容多个8位器件 16位帧检测 应用 汽车 工业 暖通空调应用的直流电机管理 电路图、引脚图和封装图...

  AEDR-8320系列是采用反射技术进行运动控制的最小光学编码器之一。编码器将发射器和检测器组合在一个表面贴装无引线封装中。当与编码轮或线性编码条一起使用时,编码器将旋转或线性运动转换为模拟输出。 AEDR-8320系列提供运动传感,适用于大批量应用,体积小,表面贴装包装使其成为打印机,复印机,读卡器和许多消费产品的理想选择,特别是在空间和重量受到设计约束的情况下。 另外,AEDR-8320提供模拟输出,可插补以实现更高特性 反光技术 表面贴装小外形无引线封装 双通道用于方向感应的模拟输出 单5.0V电源 -40 C至85 C绝对工作温度 分辨率:7.09线/ mm 应用程序 电机 外置编码器 XY表 Pick&放置机器 安全摄像机 打印机 复印机 CD / DVD刻录机 读卡器...

  HEDR-542X系列是高性能,低成本的双通道光学增量型编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 HEDR-542X内置编码器采用反射技术来感应旋转位置。该传感器由LED光源和光电探测器IC组成,采用单个SO-8表面贴装封装。 HEDR-542X编码器的输出是两个正交的方波。这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。 功能 双通道正交输出 快速简便的装配 成本效益 小型电机系统的理想选择 -10°C至85°C工作温度 可提供直角连接器 可提供固定螺钉配置或压配合/粘合剂安装配置的集线器 可提供外部安装耳机...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3渠道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数门控,门控 360 e AEDR-8502-102的订购数量为100件。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。兼容TTL,AEDR-850X的输出 3通道光学编码器可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和用于方向数字输出的第三通道。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控90 e,微型编码器 AEDR-8500-102的订购数量为100个。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控180 e AEDR-8501-102的订购数量为100件。 应用程序 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,带有数字输出,采用反射技术进行运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3渠道;用于方向感应的双通道正交数字输出和用于方向数字输出的第三通道。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控90 e AEDR-8500-100的订购数量为1,000件。 应用 闭环步进器电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数门控,门控 360 e AEDR-8502-100的订购数量为1,000件。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪 投...

  AEDR-8320系列是采用反射技术进行运动控制的最小光学编码器之一。编码器将发射器和检测器组合在一个表面贴装无引线封装中。当与编码轮或线性编码条一起使用时,编码器将旋转或线性运动转换为模拟输出。 AEDR-8320系列提供运动传感,是大批量应用的理想选择。它的小尺寸和表面贴装封装使其成为打印机,复印机,读卡器和许多消费产品的理想选择,特别是在空间和重量受设计限制的情况下。 另外,AEDR-8320提供模拟输出,可以进行插值以获得更高的分辨率,从而满足不同应用的不同分辨率需求。特性 反光技术 表面贴装小外形无引线封装 用于方向感测的双通道模拟输出 单5.0V电源 -40 C至85 C绝对工作温度 分辨率:7.09行/ mm(180行/英寸) 应用程序 电机 已安装的编码器 XY表 Pick&放置机器 安全摄像机 打印机 复印机 CD / DVD刻录机 读卡器...

  HEDR-54xx系列编码器的定心工具。它将底板与电机轴对齐。 应用 背光按钮/开关

  AEAT-84AD提供光电机械单元的所有功能,以便通过单圈绝对值编码器实现绝对多圈编码器,组合容量最高可达30扩展温度下的位。 该单元由一个IR-LED电路板,一个光电晶体管(PT)电路板和布置在PCB之间的6或7个齿轮组成。 功能 16384(14bits)转数版 光学,绝对多圈装配,最大值。直径55毫米,典型高度12.2毫米。 工作温度-40C至125C 机械联轴器采用14齿齿轮小齿轮,模块为0.3 运行速度高达12,000 rpm 用于电源和信号的2x4极引脚条 应用 机器人 li

  Broadcom的AEAT-84AD通过提供多圈功能增强了AEAS-7000单圈模块的功能,并且无需对齐(通过其即插即用功能)。值得注意的是,它能够在高达125℃的温度下运行,使应用程序在更恶劣的操作环境中使用。 Broadcom的AEAT-84AD是一个附加模块,可为AEAS-7000增加电机轴转数计数能力,AEAS-7000是业界最小的高端产品。速度,即插即用的绝对编码器。 AEAS-7000绝对编码器和AEAT-84AD轴转数计数模块的组合采用模块化方法,与其他方法相比,可将组装步骤数减少到4个这需要多达8个步骤。编码器组合还可将所需组件数量从大约120个减少到4个,从而降低了库存,制造和采购成本。因此,客户的供应链正在简化!此外,它还通过业界首创的即插即用功能消除了对多个校准调整的需求,从而缩短了制造商的设计周期。 绝对编码器用于需要有关组件位置信息的机器之前发生任何动作。 AEAS-7000 / AEAT-84AD的位置分辨率范围为12位至16位,结合12位或14位旋转计数分辨率。 功能 4096(12bits)转数版 光学,绝对多圈装配,最大值直径55 mm,典型高度12.2 mm。 工作温度-40C至125C 通过14齿齿轮小齿轮机械联轴器,模块为0.3 工作速度高达12...

  Broadcom® BCM81724是单芯片8倍; 56 Gb / s到16× 25 Gb / s NRZ倒档变速箱,8次; 56 Gb / s PAM-4直通模式PHY。它支持PAM-4和NRZ数据格式。它支持Retimer,Forward和Reverse Gearbox模式。它还支持1G,10G,25G,40G,50G,100G,200G和400G线卡应用。 片上时钟合成由低成本的156.25 MHz参考时钟执行高频,低抖动锁相环(PLL)。 BCM81724采用先进的低功耗16纳米CMOS技术制造,可提供19毫米和更短的时间; 19毫米,0.8毫米间距,484球BGA,符合RoHS标准的封装。 特性 主机端接口:30 dB 线 dB 芯片到模块(C2M)兼容 正向和反向变速箱模式和重定时器模式 支持前向纠错(FEC) 支持400G-CR8模式 线路侧接收器集成交流耦合电容 PAM-4和NRZ的多标准和线速支持 连续自适应均衡器 线路和系统侧环回 PRBS发电机/错误检查器 线路侧每个通道的眼睛监控,通过MDIO访问 单个低成本REFCLK输入 恢复时钟输出 支持SGMII传递 与Broadcom ASIC和商用交换机芯片互操作 低功耗16纳米CMOS设计 19毫米与时间; 19毫米BGA,0.8毫米球...

  HEDS-5500/5540,HEDS-5600/5640和HEDM-5500/5600是高性能,低成本,双通道和三通道光学增量编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 每个编码器都包含一个带透镜的LED​​光源,一个带探测器和输出电路的集成电路,以及一个在发射器和探测器IC之间旋转的码盘。 HEDS-5500/5600和HEDM-5500/5600的输出是两个正交的方波。除了两个通道正交之外,HEDS-5540和5640还具有第三通道索引输出。该指数输出为90度电高度,真正的指数脉冲,在码盘每旋转一圈时产生一次。 HEDS系列采用金属码轮,而HEDM系列采用胶片码盘,可实现分辨率到1024 CPR。 HEDM系列没有第三个通道索引。 这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。对于直径较大的电机,HEDM-5600和HEDS-5600/5640具有外部安装耳。 正交信号和索引脉冲通过位于0.1英寸中心的五个0.025英寸方形引脚进行访问。 / p

  目前可提供每转96到1024个计数的标准分辨率。有关其他分辨率,请咨询当地的Agilent Technologies销售代表。 功能 带有可选索引脉冲的双通道正交输出快速简便的装配无需信号调整外部安装耳可用低成本分辨率每转最多1024个计数小尺寸 -40°...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控180 e AEDR-8501-100的订购数量为1,000件。 应用 关闭Loop步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪 ...

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