本文作者：鄭月節 陳江 李海全 蔡磊

作者單位：
1.    江蘇安科瑞電器製造有限公司，江蘇 江陰 214405）
2.    中國海誠工程科技股份有限公司，上海 徐彙 200031）

0引言

    智能電動機保護器具有遠程通信接口，模擬量輸入輸出、開關量輸入輸出
，與傳感器
、PLC
、PC等組成控製係統
，能實現電動機運行的遠程監控[1]
， 適用於煤礦、石化、冶煉
、電力
、船舶、汙水處理等領域的自動化管控
、民用建築的智能管理。由於用戶需要功能多樣、保護功能複雜，所以其可靠性涉及到多方麵 指zhi標biao，為wei了le確que保bao產chan品pin的de質zhi量liang，智zhi能neng電dian動dong機ji保bao護hu器qi的de各ge項xiang指zhi標biao在zai出chu廠chang之zhi前qian均jun需xu要yao經jing過guo嚴yan格ge的de檢jian測ce。目mu前qian，對dui其qi檢jian測ce采cai用yong手shou動dong方fang式shi
，故gu存cun在zai檢jian測ce工gong序xu繁fan瑣suo
、工作效率不 高、可靠性低、檢測流程不規範
、檢測數據存儲麻煩且無法自動打印等問題
，增加了該產品的生產成本，製約了企業的生產效率和效益的提高，不能滿足現代大規模 的高效生產和檢測的需要。此外，客戶對產品功能的定製還存在多樣化特點
，故實現智能電動機保護器的自動檢測有著重要的意義。

    高精度電子元器件


、xiandaidanpianjijishuyijishujukujishudefazhan，shidezidongjiancezhinengdiandongjibaohuqichengweikeneng。keyitongguoshangweijikongzhizhenggejianceguocheng，caiyongdanpianjijishushixianxin 號(hao)的(de)產(chan)生(sheng)並(bing)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)的(de)通(tong)斷(duan)，應(ying)用(yong)串(chuan)口(kou)服(fu)務(wu)器(qi)技(ji)術(shu)控(kong)製(zhi)多(duo)表(biao)位(wei)通(tong)信(xin)
，借(jie)助(zhu)遠(yuan)程(cheng)服(fu)務(wu)器(qi)技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)數(shu)據(ju)的(de)存(cun)儲(chu)等(deng)組(zu)成(cheng)一(yi)個(ge)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)
，以(yi)降(jiang)低(di)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)
、提高了檢 測效率、消除人工記錄時易產生錯誤等弊端[2,3,4]。

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1係統基本要求

    該係統需能自動完成對保護器各設定參數
、數顯精度、保護功能

、附加功能等進行全麵的檢測
，並且能自動判別檢測結果是否符合產品技術指標要求
，同時還應具有測試結果的存儲、統計、查詢以及檢測報告輸出等功能[5,6]。該係統主要需求和技術指標如下：

(1) 使用產品範圍。適合各種不同規格的智能電動機保護器。

(2) 工作模式。全自動與單個檢測項自動並存。

(3) 工作環境。魯棒性強，能夠應對流水線突然斷電、人員誤操作等突發情況。

(4) 檢測效率。可同時檢測多台相同規格的電動機保護器
，並要求檢測時間短。

(5) 功率源的技術指標。輸出電壓範圍為：AC 3×30V~ 3×450V；輸電流範圍為：AC 0.1A~800A
；移相範圍為：0~360°；電壓電流輸出頻率範圍為：45Hz~65Hz；電壓
、電流正弦波輸出時波形的失真度<0.5%；正 弦波輸出時功率源的電壓、電流、功率穩定度<0.1%；可以驅動阻性
、感性、容性(<4uF)負載；具有內置的輸出電壓短路和輸出電流開路自 動檢測保護功能。

(6) 分機控製單元。能夠與被檢測保護器及上位機通信，能采集到保護器的開關量輸入、模擬量輸入，並具有開關輸出控製和計時功能。

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2係統硬件結構原理

    係統基本原理框圖如圖1所示。該係統主要模塊包括：PC機

，RS-485擴展通信模塊
，波形發生模塊
，電流、電壓功放及切換裝置
，分機控製模塊
，打印機等。


（1）PC機。PC機作用於上位機操作
，主要實現人機交互功能，負責完成檢測參數的設定、檢測的啟停控製、檢測過程的實時監控、檢測結果的保存與打印等工作，是完成整個檢測過程不可或缺的設備。

（2）RS-485擴展通信模塊。該模塊主要完成PC機、波形發生模塊、分機控製模塊以及被檢測保護器之間的通信。

（3）波形發生模塊。波形發生模塊（精密數字式信號源）產生檢測中所需要的各類信號，通過電流、電壓切換裝置控製打開電流
、電壓輸出，並最終流入智能電動機保護器中進行精度、保護、開關量等功能的檢測。

（4）電流、電壓功率放大器。係統功率放大器采用了PWM功率放大技術
，並設計了電壓短路過載，電流開路過載及快速限流保護措施

，確保功率放大器長期穩定可靠的工作。

（5） 電流、電壓切換裝置。單台電流切換裝置示意圖如圖2所示
，該裝置主要有短路繼電器和輸出繼電器組成，能夠有效的避免電流開路。通過短路繼電器和輸出繼電器 之間的切換，可控製保護器輸入電流的有無；通過選擇短路繼電器某一路或某幾路閉合，可以得到單相電流或多相電流。單台電壓切換裝置示意圖如圖3所示
，通過 控製繼電器的斷開閉合，來決定是否輸入電壓信號。

（6） 分機控製模塊。具有9路開關量輸出，5路開關量輸入，可以控製
、檢測保護器的開關量輸入、輸出狀態
；具有直流模擬量測量信號

，範圍為4-20mA，可以對 保護器模擬量輸出進行檢測；采用硬件時鍾計時，精度為ms級，能統計故障的脫扣時間
；擁有RS485通信接口，可與保護器、PC機間進行通信。

（7）打印機。用於打印檢測結果
，形成產品出廠檢驗報告。

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3檢測流程及軟件

    zhinengdiandongjibaohuqizidongjiancexitongruanjianzhuyaobaokuoxiaweijiruanjianheshangweijiruanjianlianggebufen。xiaweijizhuyaojieshoushangweijidezhiling
，wanchengduixitonggebufenyingjiandeshishikongzhi，bingshishicaijixitongzhongcanshuhebianliang。shangweijizhuyaoshixianrenjijiaohu、檢測參數的設置、檢測流程控製等功能。

3.1下位機軟件

    該係統控製模塊的CPU為Cortex-M3內核的STM32單片機
，用於各硬件模塊的實時控製。下位機軟件即單片機程序
，其主程序流程如圖4所示。係統 上電後
，首先進行係統初始化，包括單片機的配置
、I/O口初始化等，然後通過鍵盤或上位機輸入不同控製命令，來完成對外部各種模塊的控製。


3.2上位機軟件

    上位機程序流程圖如圖5所示。運行軟件後
，先輸入對應分機單元接入的保護器序列號
，係統會自動設定好檢測參數

；然後，啟動檢測過程直到檢測結束。


（1）已yi設she定ding參can數shu的de檢jian測ce。將jiang被bei檢jian測ce的de保bao護hu器qi寄ji存cun器qi值zhi讀du取qu並bing保bao存cun
，然ran後hou將jiang其qi與yu正zheng確que的de配pei置zhi參can數shu做zuo比bi較jiao，合he格ge後hou進jin入ru下xia一yi項xiang測ce試shi，否fou則ze退tui回hui調tiao試shi部bu門men，待dai調tiao試shi正zheng確que後hou方fang可ke進jin行xing其qi他ta項xiang測ce試shi。

（2）數(shu)顯(xian)精(jing)度(du)檢(jian)測(ce)。將(jiang)信(xin)號(hao)源(yuan)升(sheng)到(dao)對(dui)應(ying)檢(jian)測(ce)所(suo)需(xu)的(de)信(xin)號(hao)，等(deng)待(dai)信(xin)號(hao)源(yuan)工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding)後(hou)，讀(du)出(chu)對(dui)應(ying)保(bao)護(hu)器(qi)的(de)顯(xian)示(shi)值(zhi)，計(ji)算(suan)誤(wu)差(cha)進(jin)行(xing)判(pan)斷(duan)
，結(jie)束(shu)此(ci)項(xiang)精(jing)度(du)檢(jian)測(ce)。其(qi)中(zhong)
，在(zai)檢(jian)測(ce)過(guo)程(cheng)中(zhong)啟(qi)動(dong)報(bao)文(wen)確(que)認(ren)機(ji)製(zhi)。精(jing)度(du)檢(jian)測(ce)的(de)流(liu)程(cheng)圖(tu)如(ru)圖(tu)6所示。


（3） 保護功能檢測。包括過載、斷相、接地、剩餘電流、堵轉
、阻塞、不平衡等功能檢測，主要檢測流程如圖7所示。檢測開始後
，為了防止之前項檢測的幹擾，首先切 斷(duan)電(dian)流(liu)的(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)，然(ran)後(hou)根(gen)據(ju)檢(jian)測(ce)需(xu)要(yao)，升(sheng)起(qi)相(xiang)應(ying)的(de)故(gu)障(zhang)信(xin)號(hao)
，打(da)開(kai)對(dui)應(ying)檢(jian)測(ce)項(xiang)的(de)脫(tuo)扣(kou)使(shi)能(neng)位(wei)，並(bing)屏(ping)蔽(bi)其(qi)他(ta)脫(tuo)扣(kou)位(wei)。其(qi)中(zhong)
，為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)保(bao)護(hu)器(qi)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)處(chu)於(yu)脫(tuo)扣(kou)

，影(ying)響(xiang) 到檢測結果
，需對保護器進行一次遠程複位操作
，隨後操作繼電器，給保護器輸入信號
，同時對分機單元發送計時命令（該命令為廣播包命令），此後不斷的讀取保 護器運行狀態。若讀到保護器為脫扣狀態，則分機發送讀取計時命令
，獲取脫扣時間進行判斷是否合格
；否則，在超過規定的最大設定不脫扣閾值後仍然不脫扣，就 判斷該保護器該項功能不合格。


（4）附加功能檢測。根據客戶的訂貨單
，進行附加功能檢測，主要包括：欠載、起動超時
、短路
、欠電壓
、過電壓、欠功率、過功率、相(xiang)序(xu)等(deng)保(bao)護(hu)以(yi)及(ji)故(gu)障(zhang)記(ji)錄(lu)和(he)開(kai)關(guan)量(liang)。基(ji)本(ben)檢(jian)測(ce)流(liu)程(cheng)與(yu)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)檢(jian)測(ce)相(xiang)似(si)，其(qi)中(zhong)對(dui)於(yu)開(kai)關(guan)量(liang)的(de)檢(jian)測(ce)需(xu)要(yao)單(dan)個(ge)開(kai)關(guan)量(liang)依(yi)次(ci)檢(jian)測(ce)，防(fang)止(zhi)開(kai)關(guan)量(liang)之(zhi)間(jian)的(de)短(duan)接(jie)。

（5）恢複出廠設置。針對檢測過程中對保護器參數的修改，在檢測結束前必須要恢複出廠設置，保證保護器出廠時滿足各項技術指標要求。

（6）baocunjieguo。xitongjiangceshishujuyujieguocunruleyuanchengfuwuqishujukuzhong，liyongcunchuguochenglaishixianshujukudecaozuo。shujubaocunjieshuhou，jianyanrenyuankeyiliyongshangweijizhongdebaobiaoguanlimokuaiduichuchangjianyanbaobiaojinxingshuchu。xitongdebaobiaogongnengshitongguoqiyejibaobiaokaifagongjulaishixiande。

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4 測試結果及分析

    該自動化檢測係統經過不同規格型號的智能電動機保護器多次測試，結果表明：係統能夠準確
、規範、高效的完成檢測過程。其中多台全功能保護器一次檢測完成時 間為5min左右，較常規的手動檢測，極大的提高了生產效率。某種全功能保護器的一次準確度檢測結果與功能檢測結果分別如表1和表2所示。

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5結 語

    智能電動機保護器自動檢測係統具有人機界麵友好、操作簡單
、自動化程度高等優點。檢測結果表明，係統達到了預期的各項技術指標。在整個檢測過程中，基本無 xurenweiganyu，jiancezidonghuachengdugao，zuidaxiandudibaozhengjianceguochengdeguifanxingyuceshijieguodekeguanxing。jingceshi，zaizidongjiancemoshixia，duotaiquangongnengbaohuqiwanchengzhenggejianceliuchengxuyaoshi 間大大地得到了縮短。此外，該係統稍加修改即可用於其他儀表的自動檢測，具有適用範圍廣等特性。

文章來源於：《低壓電器》2013年第22期。