罗克韦尔E3 Plus智能电机综合保护器在选煤厂集中控制系统中的应用研究

曹娜+汪海涛

摘 要 在现代工业控制领域，智能电机综合保护器对受控设备电机能提供传统继电器所具备的各种保护功能，同时能提供设备电机电流监测、状态监测、启停控制、网络通信等智能功能。文章对罗克韦尔E3 Plus智能电机综合保护器的功能及特点在选煤厂集中控制系统中的应用进行详细的分析和论述。E3 Plus智能电机综合保护器在选煤厂集中控制系统的广泛应用，将大大提高选煤厂的生产效率，降低维护成本，为实现真正的“数字化”选煤厂奠定了良好基础。

关键词 E3 Plus；智能；选煤厂；控制系统

中图分类号：TM58 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0072-02

在选煤厂集中控制系统中，对受控工艺设备电机的保护、控制和通讯是非常重要的。通过对控制设备、电动机保护设备以及通讯网络的不断优化和改进，提高其功能性和安全可靠性，从而提高选煤厂集中控制系统的运行效率和系统安全，降低选煤厂的生产运行成本和后期维护成本。

目前，在电动机配电一次回路中加装断路器和热继电器，分别起到短路保护和过载保护功能。在二次控制回路中，断路器辅助接点和热继电器辅助接点采用硬接线的方式分别接入选煤厂集中控制系统PLC控制站，作为短路故障和过载故障报警信号。同时接触器辅助接点也采用硬接线的方式接入选煤厂集中控制系统PLC控制站，作为设备运行信号。

采用传统的热继电器只能对受控设备电机提供最基本的过载保护功能，过载故障信号可在上位系统操作员终端上显示。因选煤厂受控设备非常多，采用热继电器保护电机的方式，会大量占用集中控制系统PLC控制站I/O模块输入点；同时，热继电器保护电机只能提供最基本的过载保护功能，保护功能太单一。

现采用罗克韦尔E3 Plus智能电机综合保护器对受控设备电机进行保护，不但具备传统热继电器所提供的过载保护功能，同时能提供设备电机电流监测、状态监测、启停控制、网络通信等智能功能。

1 E3 Plus智能电机综合保护器的功能特点

E3 Plus智能电机综合保护器是一个将电子式热继电器、热敏保护继电器、堵转/缺相/失速保护继电器、接地保护继电器、I/O模块、通信模块等全部功能整合在一起的智能型电机综合保护器。

其主要功能特点如下。

1.1 多种保护功能

E3 Plus智能电机综合保护器具有过载保护脱扣/报警，过载诊断、非易失热容量记忆、缺相保护脱扣/报警、接地故障保护脱扣/报警、失速保护脱扣/报警、堵转保护脱扣/报警、欠载保护脱扣/报警、PTC过热保护脱扣/报警、电流不平衡脱扣/报警、通讯故障保护等多种保护功能。

1.2 电流参数监视

E3 Plus智能电机综合保护器允许用户通过DeviceNet网络对受控设备电机的各项电流参数进行监视，包括：每相电流、平均电流、已使用电机热容量百分比、电流不平衡百分比、接地故障电流等信息。

1.3 保护电流范围宽

采用内置电流互感器时，E3 Plus智能电机综合保护器保护电流范围为0.4～830A；采用外置电流互感器时，E3 Plus智能电机综合保护器保护电流范围为0.4～5000A。

1.4 自动/手动复位

用户可对E3 Plus智能电机综合保护器设置出现过载脱扣或过热脱扣时的复位模式：自动模式或手动模式。

1.5 网络通讯功能

E3 Plus智能电机综合保护器在网络通讯上采用的是国际标准的工业现场总线—DeviceNet网络。通过DeviceNet网络可将保护器所有的保护参数、诊断参数和电流监测参数实时上传至选煤厂集中控制系统PLC控制站。

1.6 控制功能

E3 Plus智能电机综合保护器集成4个输入端子和2个输出端子，提供多种输入、输出组合对象供用户使用。输入端子可用于采集所保护设备的断路器状态和接触器运行状态等参数，输出端子可用于所保护设备的远程启停控制。

1.7 DeviceNet网络兼容性

E3 Plus智能电机综合保护器第二类从属类型设备，支持I/O轮询报文，支持I/O状态改变和周期性报文，支持显示报文，对网络通讯速率可自动识别。

2 采用E3 Plus智能电机综合保护器的优势

当选煤厂集中控制系统采用E3 Plus智能电机综合保护器对受控设备电机进行保护，具有以下性能优势。

2.1 设备故障预报警

对E3 Plus智能电机综合保护器事先设定故障预报警，可在受保护设备发生故障脱扣前提供相应的预报警；并在设备停机前，通过采取相应的措施来解决引起报警的原因，从而避免选煤厂生产系统停机，大大减少严重故障发生。

2.2 ADR自动设备更换功能

E3 Plus智能电机综合保护器具有ADR自动设备更换功能，当E3 Plus智能电机综合保护器发生故障后，更换新的E3 Plus智能电机综合保护器后无需重新设定技术参数，原有技术参数将自动从PLC控制系统下载到新的E3 Plus智能电机综合保护器上，从而大量节省了人力、物力和系统停机时间，减少经济损失。

2.3 安装、调试方便

E3 Plus智能电机综合保护器采用模块化结构安装在配电柜内，便于安装施工人员安装和接线。E3 Plus智能电机综合保护器与选煤厂集中控制系统PLC控制站通过DeviceNet网络进行通讯，PLC控制站可通过DeviceNet网络对其进行远程调试、控制、组态、诊断及远程故障复位，大大减少了调试人员现场调试时间

2.4 内部集成I/O模块，简化控制系统结构

选煤厂集中控制系统需配置大量的数字量I/O模块对受控设备的断路器状态、接触器运行状态、保护器状态、电流参数等数据进行实时监测，并对受控设备进行启停控制。而E3 Plus智能电机综合保护器内部集成4个输入端子和2个输出端子，采用DeviceNet网络进行数据通讯，代替了PLC控制系统的部分数据采集和控制功能，降低了PLC控制系统设备的硬件成本。同时，因E3 Plus智能电机综合保护器装于配电柜内，使控制系统二次回路接线简单，大大减少硬接线控制电缆的距离，降低了材料成本和安装成本。

2.5 系统自诊断

E3 Plus智能电机综合保护器可对设备状态、脱扣状态、报警状态、脱扣时间等进行自诊断，并将诊断数据通过DeviceNet网络上传至集中控制系统PLC控制站，为控制系统故障分析提供参数数据。

2.6 后期维护简单方便

用户需要投入大量的人力、物力、财力对选煤厂集中控制系统进行后期运维工作。若将E3 Plus智能电机综合保护器应用到集中控制系统中，因其高性能和高安全可靠性，从而提高了集中控制系统的整体性能和系统安全，降低了系统发生故障的概率，大大减少了后期维护工作，使整个集中控制系统可长期安全、可靠的运行，降低了系统运维成本。

2.7 为“数字化”选煤厂奠定基础

通过E3 Plus智能电机综合保护器可实时的采集到控制系统底层设备的设备状态和相关电气参数，使整个控制系统的数字化程度有了很大的提高，为未来实现“数字化”选煤厂提供了强有力的数据基础保障。

3 结束语

本文通过对罗克韦尔E3 Plus智能电机综合保护器的性能特点的具体分析，结合选煤厂集中控制系统功能技术要求，将罗克韦尔E3 Plus智能电机综合保护器应用到选煤厂集中控制系统中，对受控设备电机起到保护及控制功能，具有十分深远的意义。采用E3 Plus智能电机综合保护器改变了选煤厂集中控制的控制模式，大大提高了选煤厂生产效率，减少了选煤厂集中控制系统建设、运行和维护成本，为企业带来很好的经济效益和社会效益。

参考文献

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[2]杨公源.可编程控制器（PLC）原理与应用[M].北京：电子工业出版，2004.

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