【摘要】本文介紹了3UF7馬達保護器的基本功能，并結(jié)合現(xiàn)場實際應用體現(xiàn)其自主性及靈活性，以達到用戶需求控制的目的。

【關(guān)鍵詞】馬達控制器；模塊；控制站；控制功能

1、引言

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

2、功能特點

2.1控制、保護功能模塊

3UF5的集成化為成本效益控制帶來極大的浪費，當發(fā)生本體故障時，需對其進行整體更換；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，通過連接電纜將各控制模塊與主模塊BU進行連接，實現(xiàn)靈活控制及保護的目的。

3UF7配置可由基本單元BU、電流/電壓檢測模塊IM、操作員面塊OP、開關(guān)量模塊DM、模擬量模塊AM、接地故障檢測模塊、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，當其中的某個模塊發(fā)生故障時可快速更換，不但節(jié)約了成本，而且也極大的減輕了維護人員的工作量。

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。可通過S1、S2操作模式選擇實現(xiàn)4種控制操作方式選擇，如圖1所示，通過在當前操作方式內(nèi)on/off選擇，決定此操作方式的某個功能是否投用。4種控制操作方式為或關(guān)系，既實現(xiàn)了靈活應用，也省去了煩瑣的外部電路接線，比如可采用現(xiàn)場起動，現(xiàn)場、操作員面板、PC、PLC/DCS停止的控制操作方式。

2.3控制及保護功能

西門子3UF7馬達控制器，具有過載、過/欠流、堵轉(zhuǎn)、三相不平衡、熱保護、接地保護等基本保護功能外，還可以實現(xiàn)功率、功率因數(shù)、運行時間、起動次數(shù)等統(tǒng)計功能，并利用通訊將數(shù)據(jù)遠傳；根據(jù)保護功能和統(tǒng)計功能等參數(shù)引用，可實現(xiàn)電動機的直接起動、正反起動、星-三角轉(zhuǎn)換起動等多種控制功能；還能在故障時通過功能定義、在線監(jiān)視等功能為故障處理提供數(shù)據(jù)支持。

3、現(xiàn)場應用實例

現(xiàn)場應用我們采用了基本單元BU、電流檢測模塊IM、接地故障檢測模塊、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)場維護的實際經(jīng)驗和基本需求得出，使維護人員在故障處理和日常檢查時能提高效率。

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采用獨立的直流供電，方便在主路故障時對故障信息進行查看；

3.1.2 IN1～4為4個光耦合輸入，在此IN1為空開故障、IN2為電源電壓檢測、IN3為接觸器運行狀態(tài)（主要用于控制3UF7內(nèi)部的接接觸器控制QE，以實現(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，當做為調(diào)試時，可對圖1中的操作方式進行定義，對程序稍做改動，即可實現(xiàn)抽屜上面板、和計算機發(fā)信號起停進行調(diào)試，而免去了人到現(xiàn)場或二次短接起停帶來的不便；

3.1.4 圖2中有4個自定義按鈕和一個T/R按鈕、4個自定義綠燈及3個自定義黃燈；由于此回路較為簡單，在定義時僅將電動機的基本常見故障通過燈指示體現(xiàn)，為了引起人員注意，在此將起動信號通過閃爍信號引用，在電機停止時以1Hz的固定頻率指示閃爍；按鈕定義可根據(jù)現(xiàn)場實際，不管在調(diào)試還是日常應用中均可進行自定義引用，非常靈活；

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

3.2保護功能

保護功能根據(jù)其不同響應可分為關(guān)閉/報警/發(fā)信號/脫扣四種，當響應定義后系統(tǒng)內(nèi)部會根據(jù)定義關(guān)閉或投用相應的功能，定義后可重復引用，其引用結(jié)果可繼續(xù)引用。

3.2.1 過載：脫扣等級Class5～40共8個脫扣特性曲線，根據(jù)負荷類型可靈活選用，過載響應可設(shè)報警/發(fā)信號/脫扣，防爆電動機必須設(shè)置為脫扣，且為了安全起見，一般設(shè)置為手動復位。

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

3.2.3 三相不平衡：與堵轉(zhuǎn)啟用時間相同，可設(shè)0～100%有效，為了防止異常波動引起的故障，現(xiàn)場定義為40%，10S延遲響應為報警；當確已發(fā)現(xiàn)缺相運行時，會引起過載動作脫扣，系統(tǒng)gen.fault指示燈亮，內(nèi)部檢測故障為相不平衡+過載。

3.3監(jiān)測功能

監(jiān)測功能通過元件對運行數(shù)據(jù)等進行檢測，與設(shè)定值進行對比，選擇響應為關(guān)閉/報警/發(fā)信號/脫扣四種結(jié)果，當不需要此功能時可將其設(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相異步電機為高阻抗接地，所以在此選用外部接地，3S延遲響應為報警；

3.3.2 過/欠流：為了防止負荷機械故障引起的故障，在此欠流設(shè)置大于空載電流為30%，過流設(shè)置為100%，響應均為報警，可方便DCS查看，為人員提供預警信號；

3.3.3 電壓、功率因數(shù)、有功功率：此需要電壓/電流檢測模塊IM，電壓檢測范圍可達到690V，使用方法與其它監(jiān)測功能相同，設(shè)定值需要與現(xiàn)場實際相結(jié)合，選用合適的設(shè)定值及響應結(jié)果。

3.4其它常用功能

3.4.1 電源故障監(jiān)測UVO（抗晃電）：圖2中的K1為電壓監(jiān)測繼電器，通過IN2輸入引用，當發(fā)生晃電時，動作于直起內(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，實現(xiàn)抗晃電的目的；當超過電源故障時間設(shè)定值時，抗晃電功能失敗，電機不能自啟。此功能還可用電壓/電流監(jiān)測模塊實現(xiàn)，在引用時僅需將輸入條件改為事件-報警U<即可，其具體功能實現(xiàn)如下：

3.4.2 故障閉鎖：在此OUT2通過引用一個3I1O的真值表1，實現(xiàn)故障閉鎖輸出，使控制回路斷開，防止電機再起起動；3UF7有9個真值表可引用編程，通過與/或/非的邏輯關(guān)系，實現(xiàn)用戶需求的控制要求，真值表的輸出也可引用為其它真值表的輸入，在此真值表1的輸入條件為：狀態(tài)-綜合故障（過負荷、堵轉(zhuǎn)、UVO失敗、起動檢測無電流等故障）+空氣開關(guān)跳閘輸入+三相不平衡故障，采用三者與邏輯的關(guān)系，即當其中一個故障時，OUT2輸出使K2動作，切斷控制回路，當人員故障處理完畢手動復歸故障后，OUT2終止輸出。

3.5操作員面板指示燈定義

3.5.1 故障類型指示：過載（LED綠1）：引用條件為事件-過載；接地（LED綠2）：引用條件為事件-外部接地報警（當脫扣時選為事件-外部接地故障）；堵轉(zhuǎn)（LED綠3）：引用條件為事件-轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)；不平衡（LED綠4）：引用條件為事件-相不平衡；

3.5.2 起動（LED黃1）指示：引用條件可為BU INPUT 3、狀態(tài)-檢測到電機電流、接觸器控制-1 QE1、指示燈輸出QLE>（ON》）等，還可通過脈沖觸發(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、快閃信號等將信號進行擴展，引用合適的類型邏輯關(guān)系去輸出響應；如起動信號引用脈沖信號做為起動顯示關(guān)系：輸入為BU INPUT 3，引用電平不取反關(guān)系，無復位輸入，此種設(shè)法可以監(jiān)控接觸器接點的變化情況。

3.5.3 停止（LED黃2）指示：引用方法與起動相同，為起警示作用，在此選擇閃爍信號做為輸出，即閃爍信號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），即可實現(xiàn)以1Hz黃燈閃爍表示停機的信號。

4、結(jié)論

通過本文的介紹，旨在讓大家對3UF7應用的靈活性能有深刻體會，在現(xiàn)場應用時，可通過輸入與輸出間的關(guān)系及引用，根據(jù)邏輯關(guān)系進行編程，實現(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)，實現(xiàn)DCS監(jiān)控及數(shù)據(jù)遠傳；還可通過電腦查看3UF7的相關(guān)信息和機泵的運行狀態(tài)，從監(jiān)控報文中獲得信息，從而采取相應措施處理，實現(xiàn)故障處理效率和維護質(zhì)量共同提高。

參考文獻

[1]西門子3UF7馬達保護器系統(tǒng)手冊。

作者簡介

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