关键词：低压电动机智能掌握保护丈量通讯现场总线
一、概述
随着工业自动化水平的提高及各行业电动机运用的增多，单机容量的增大，这一数量弘大的电动机，按电压等级可分为10kV电动机、6kV电动机、380V电动机，按主要性可分为1类负荷、2类负荷、3类负荷，按容量可分为大型电动机、中型电动机、小型电动机。
纯挚的依赖DCS系统，或PLC掌握系统，仅能完成对电动机的基本掌握功能，而其保护、丈量、整定、故障记录等功能还依赖大量的其他外围设备来完成，随着微机通讯技能的发展，采取分散分布式的构造集中掌握、保护、丈量、通讯功能于一体的综合自动化妆置将是今后发展的方向。
微机式智能保护设备可靠性、安全性在不断的提高，其功能也更加完善，运用更加广泛，以国外著名的电气公司相继推出低压电动机综合保护和掌握设备为标志，一种全新的低压马达掌握保护办理方案出身，比较有代表性的有：阿尔斯通公司、罗克韦尔公司、东芝公司、西门子公司。ARD电动机保护器是目前海内具有国际水平的马达智能保护掌握单元，在海内具有一定代表性。
ARD在电动机掌握中，取代了传统方案中的许多繁杂的二次接线，仅需打仗器合营就可完成多种操作和大量的保护通讯功能。
操作功能具有：直接起动、双向起动、星三角起动、停车等功能，可以编程就地操作或者设发展途掌握，其余还可以通过编程器实现断路器的“三遥”测控。
保护功能具有：过载反时限（多种等级曲线可选）、过流、泄电接地、欠流、三相不平衡、热保护、打仗器吸合状态检测、起动超时、欠压等保护功能。
监视功能：三相运行电流显示、电机起动电流显示。
掩护功能：起动次数、运行韶光、打仗器故障、历史故障信息查看、报警信息显示等功能。
通讯功能：具有RS485接口，可挂接PROFIBUS现场总线、MODBUS现场总线。可实现“四遥”功能。
二、ARD系列电动机保护器的突出上风
ARD电动机保护器，是海内比较有影响力的产品。现在，电动机馈线保护掌握系统从设计、安装、调试到投入运行，其周期越来越短，而对装置的哀求却日益提高，这就要这个别系必须构造紧凑，智能化程度高，功能强大，使每台电动机均有最佳的保护，并且接线只管即便大略。ARD正是基于以上哀求设计的。
1.1 ARD本身除具备正常的直接起动、双向起动、星三角起动、停车等掌握功能外，还能通过编程器，编程为就地操作或者远程掌握。使得传统方案中繁芜的二次接线，如：起、停逻辑电路，电气互锁逻辑电路，都可以取消，ARD的统统逻辑都由芯片完成，大大降落了接线本钱。
1.2 保护功能更加完善，导致电动机的过载缘故原由很多，如负荷过载、相故障、转子失落速、起动超时，装置针对以上故障都可以进行精确判断并且进行保护。ARD除具有过载、过流、欠流、泄电故障保护外，还可以实现三相电流不平衡，电机断相保护、过热保护和接地故障监视功能。通过编程器可对装置参数进行设定。取消了传统功能单一构造繁芜的热继电器、电流表、互感器、变送器、I/O模块、大熔点的操作按钮、以及二次继电器和线缆等。
1.3 合营操作显示模块，具有电流、故障种别、起动电流、起动韶光、操作次数等显示功能。ARD显示模块可进行定值设置，性能测试，故障查询等多种操作。通过串行接口，与现场总线系统的连接，实现通讯组网，总线掌握。
1.4 小巧的体积和灵巧的安装办法。ARD可配显示模块利用，也可以单独利用，可以水平安装，也可以竖直安装，ARD的体积81.5×90×86，全体体历年夜约只有一个打仗器大小。
总之，ARD取代传统的接线，既节约了元器件，使总投资本钱低落，又大幅度提高电机掌握的可靠性和自动化水平。（见下图1图2传统方案与ARD方案的比较）
图1 传统方案
图2 ARD马达保护方案
三、前辈的掌握单元
硬件线路有两大部分，马达掌握器的核心部件为MCF51EM256，紧张完成数据采集，数据处理及各种掌握和保护功能；PROFIBUS-DP接口核心部件为VPC3和12C5A，SPC3为PROFIBUS-DP专用协议芯片，卖力将主站送来的数据拆包，并将其送往12C5A，同时将12C5A传来的数据打包，上传给主站。12C5A是MCF51EM256和VPC3之间的桥梁，卖力将MCF51EM256送来的数据传给VPC3，同时将VPC3拆包后的数据下传给MCF51EM256。马达掌握器和PROFIBUS-DP接口之间采取RS485串行接口交流数据（通讯协议知足MODBUS），马达掌握器和PROFIBUS-DP接口为两块相对独立的模块，如不需联网，可以不选用此功能，这样可以降落产品的本钱。
图3 ARD事理图
四、简便快捷的操作功能
ARD具备非常广泛的掌握功能，它可以灵巧的作为电动机直接起动器，双向起动器，星三角起动器，同时还可以作为变级开关，电磁阀起动器。
由于该装置实际上便是一套分散分布式的低压马达智能掌握保护系统，以是它同其它的掌握系统（如DCS系统）仍保持相对的独立性，当上一级的掌握系统或通讯系统发生故障，它可自动切换得手动模式，来掌握负荷的停运或者连续运行，而此时，该装置所保护的电动机连续运行的可能性大大加强。
按照ARD所做的电动机二次线，和传统的二次线比较较，我们会创造，在知足了各种条件的哀求下，二次掌握回路变得简洁，标准，使我们彻底的摆脱了原来大量掉队的继电器给我们带来的困扰，一次设计也更加得心应手，合营操作显示模块，完成各种丈量，显示，操作功能。
ARD可以利用已定义好的掌握功能和基本的连锁哀求，来完成我们一些普通电动机掌握，最大限度的减少程序输入的事情量，减少涌现缺点的可能性，缩短程序循环的韶光，更好的担保可靠性，同时可以更大程度的减少我们二次设计的事情量。
装置可对电动机的接地故障进行保护和连续监视，对付三线式接线的电动机，可通过装置内部的接地故障检测装置进行，其余，还可以通过连接一只外部矢量和电流互感器，精确的测出接地故障电流，通过对设定电流进行比较，来实现电动机失落速保护。
五、新方案运用范例
ARD智能马达掌握器在运用上很灵巧，通讯和显示模式都是可选的，但其基本操作保护功能不改变。
5.1单机操作运用
在分散事情环境中，有大量单台电机在工业生产中运行，这些电机可不要通讯功能，仅需可靠的起、停、故障保护、故障剖析、运行参数查看。以很低的本钱就能实现以上功能。其接线事理图如下：
a)直接起动接线办法
图4
b)双向起动接线办法
ARD输出两个触点，通过掌握两个打仗器掌握电机的正反转，也可以选用光耦触点输入，实现远间隔掌握
图5
c)星-三角起动接线办法
ARD输出两个触点，通过时序掌握三个打仗器，形成星三角起动办法，星三角起动的时序可整定。
图6
d)出线测控运用
通过跟断路器组合，实现“三遥”可监视三相电流和断路器的分、合状态，同时可用电平办法和脉冲办法对断路器进行合、分操作。
图7
5.2总线组网MMC马达掌握中央
MCC马达掌握中央是ARD最能展示其上风的运用的地方，可以通过组网集中掌握电机，通过串行接口，实现与现场总线系统的连接，可选用PROFIBUS或MODBUS协议，通过通讯组网，掌握中央可以采集到每台电机确当前运行参数，同时也可以通过上位机的组态软件，对所有电机实现逻辑操作掌握，实现工程师事情站，做到马达掌握中央的无人值守。
ARD具有小巧的构造，对付100A以下的ARD马达掌握器可安装于1/4的抽屉柜，820A以下的ARD可以安装于1/2的抽屉柜，采取上述设备的具有可通讯功能的智能型低压开关柜，可将所有的掌握保护，丈量，通讯，功能集成在一个抽屉元内，使设计的全体掌握系统相互之间的连线非常少，节省了掌握级与现场之间的布线本钱。
抽屉式开关柜朝紧凑型发展是一定的，ARD智能掌握器在MCC掌握中央的运用，使二次接线更加简捷，低廉。同时提高了掌握回路的可靠性和自动化水平。目前，由于电机的运用涉及到发电，化工，环保等多种工业场所，在这些场所ARD都能发挥其智能掌握的上风。
ARD可通过串行接口，实现与现场总线系统的连接，通过通讯组网，可实现“四遥”监控管理。
总线系统构造分两种分别如下图：
（1）系统构造图：
图8
图9
图8构造可选MODBUS或PROFIBUS两种协议进行数据传输，ARD马达掌握器当选用MODBUS协议时，N最多可为255个站，当选用PROFIBUS时，N最多可选用127个站，但每31个从站之间需加一个中继。
图9构造采取DP协议网关进行数据传输，由于采取网关，最多可接127×32个从站。图中主站根据须要可选工控电脑、PLC、HMI等，传输介质根据工程须要可选：屏蔽双绞线、光纤、无线传输或电力载波等。
ARD可采取PROFIBUS或者本钱低廉的MODBUS现场总线组网，在工业掌握系统中，我们可以把就地ARD马达掌握保护器和上级DCS系统之间构成高性能的通讯，所有的掌握命令，运行数据均可通过屏蔽双绞线，玻璃纤维光缆传输，这样我们在担保传输数据准确，迅速，传输间隔远的同时，可以大量的节省由当地至集控室的联系电缆。
六、ARD电动机保护器选型
ARD2F型号如下所示：
1. ARD2F型号如下所示：
图10 ARD2F型号解释
表1 额定电流
表2 额定电流附加解释
注：表2数据适用于AC400V，50Hz，1500转/分的四极鼠笼式电动机
表3 附加功能代码
注：
1、带有起动掌握时，保护器最多供应2个起动继电器用于顺序掌握外部2个打仗器的闭合/断开，从而实现电动机的不同起动办法（如Y-∆转换起动、正反转掌握，自耦降压起动等）；
2、温度保护的丈量范围：热电阻100Ω～30kΩ；
3、对付无显示哀求的客户，必须在一批订单中订购一个90FL显示单元，作为调试利用。
七、结束语
综上所述，对付工业生产的低压马达掌握保护系统，供应了一种崭新的观点，通过ARD即可实现对电动机完备的保护和监控，也可实现其他动力涌现的“三遥”测控，而无需再其余安装其他保护和掌握设备。因此，使总投资本钱低落，又大幅度提高电机掌握的可靠性和自动化水平，新型马达掌握保护方案的推广利用是一定的趋势。
参考文献：
《ST500马达智能掌握器在工业生产过程掌握中的运用》
《现场总线技能的发展及其在开关柜中的运用》
《智能化低压电控配电系统国内外对照》
《带PROFIBUS-DP接口的智能马达掌握器》
