基于CAN總線的異步電動機保護
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(3)后臺處理系統(tǒng)構(gòu)成
后臺處理系統(tǒng)由含CAN適配卡的工控機和后臺數(shù)據(jù)處理程序組成。通常適配卡電路分為雙口RAM及其控制電路、中斷申請與控制電路和內(nèi)含CAN控制器的MCU80C592三部分。最后一部分也可由80C31加82C200CAN控制器構(gòu)成。為提高數(shù)據(jù)交換量，雙口RAM采用62256，其容量為32K字節(jié)。工控機與MCU80C592通過雙口RAM控制電路對62256進行操作。工控機對雙口RAM空閑狀態(tài)下，將數(shù)據(jù)和命令寫入62256，然后通過中斷管理電路通知MCU80C592，80C592按照命令執(zhí)行相應操作。當80C592收到下位節(jié)點的數(shù)據(jù)和命令時，在獲得雙口RAM控制權(quán)后，將其寫入62256，再通過中斷邏輯通知工控機取走數(shù)據(jù)和命令，如圖3所示。
后臺數(shù)據(jù)處理程序負責對整個CAN總線進行監(jiān)視管理，具有系統(tǒng)參數(shù)(如波特率、輸出控制、報文標識與屏蔽等)設(shè)置、監(jiān)視狀態(tài)設(shè)置、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)請求、本機狀態(tài)查詢、節(jié)點狀態(tài)查詢、中斷接收數(shù)據(jù)管理、對接收的電動機各種運行參數(shù)進行分析等功能。該程序采用VISUAL C++編寫，有強大的人機交互功能，方便操作人員使用。
3系統(tǒng)功能
(1)保護功能。異步電動機保護部分實現(xiàn)對電動機的綜合保護，其具體的功能有接地保護、斷相保護、短路保護、過負荷保護、不平衡過負荷保護、堵轉(zhuǎn)保護、低電壓和過電壓保護。當電動機正常工作時，其監(jiān)視的電流和電壓信號通過面板上的液晶顯示屏顯示出來，以便就地觀察，并且在微處理器空閑時定時地將采得電流和電壓信號通過CAN總線傳送至后臺機。有故障時保護裝置迅速動作，并且就地保存故障類型和時間以及其他電動機運行參數(shù)，隨后通過CANBUS網(wǎng)絡(luò)向遠方后臺機報告。
(2)在線監(jiān)測功能部分。后臺機憑借其強大的功能完成保護參數(shù)的管理和監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理。
1)保護參數(shù)的管理：在控制室內(nèi)對所有保護裝置上的各種保護整定數(shù)據(jù)的調(diào)閱、修改和整定。
根據(jù)電動機的實際工作狀態(tài)，例如環(huán)境溫度的高低、工作時間的長短、起動頻率等進行動態(tài)的調(diào)整，使其能方便地適應多種工作方式。
實時掌握保護裝置單元自身的工作狀態(tài)，如有異常，通報運行人員。
2)監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理：從采集來的電壓、電流信號中，分析隱含在其中的各種信息，并作出其發(fā)展方向的預測。
① 三相運行電流、電壓的監(jiān)測。運行人員可直觀地觀察電動機的機械負載輕重和供電電源的電壓質(zhì)量。②零序電流的監(jiān)測。零序電流的大小往往反映繞組對地絕緣的狀況，監(jiān)視它能較早地防止接地故障。③負序電流的監(jiān)測。負序電流的大小反映繞組相間絕緣的狀況和三相電源的平衡程度，監(jiān)視它能較早地防止相間短路。④過熱保護的后備保護；通過電流、電壓中序分量的計算也可對電動機的發(fā)熱狀態(tài)進行模擬，以實現(xiàn)過熱后備保護。⑤功率及功率因數(shù)的監(jiān)測。通過電動機運行功率的記錄，為運行人員提供其出力狀況和效率參數(shù)，以便合理地安排電動機的工作計劃；實時得到的功率因數(shù)，為電動機的無功就地動態(tài)補償提供依據(jù)。⑥信息管理。對眾多的電動機建立設(shè)備信息庫，記錄各臺電動機的型號、運行方式和歷史維護記錄等，并根據(jù)設(shè)備狀態(tài)提示狀態(tài)檢修。⑦數(shù)據(jù)通訊。將異步電動機保護及監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳至廠內(nèi)的綜合自動化網(wǎng)絡(luò)。
(3)在線參數(shù)辯識功能。在電動機的出線端加大擾動或小擾動，可實現(xiàn)離線或在線的參數(shù)辯識。從一般化電動機模型中可推導出作為異步電動機數(shù)學模型的派克方程。由于異步電動機的暫態(tài)過程很短，將其略去后方程組將是三階微分方程組。在選取e′d、e′q、ωr為狀態(tài)量后可得相應的狀態(tài)方程、輸出方程和穩(wěn)態(tài)約束方程，為了計算方便，取電壓向量作為參考量，利用CAN系統(tǒng)采集擾動后的三相電壓和電流信號，算出P、Q、id、iq、U和f，然后用LSE估算程序計算出電動機本身的R1、X1σ、R′2、X′2σ、Rm和Xm等參數(shù)，如果這些參數(shù)比正常狀態(tài)有了大的變化，則可為故障診斷提供依據(jù)。
4結(jié)論
本文所敘述的系統(tǒng)CAN總線連網(wǎng)方式比以往其他通信方式更加經(jīng)濟，方便而且可靠。在此網(wǎng)絡(luò)上運行的保護比單臺運行更加可靠，靈活方便，而且具有更強的在線監(jiān)測及管理功能。本系統(tǒng)不僅可獨立運行，并且可作為一個子系統(tǒng)接入工廠已有的自動化網(wǎng)絡(luò)中。這是一種較適合目前工廠實際的異步電動機保護監(jiān)測系統(tǒng)。(end) 雙絞線傳輸器相關(guān)文章:雙絞線傳輸器原理
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