电机过载保护PLC编程设计方法

袁 明

（河钢邯钢邯宝焦化厂，河北 邯郸 056000）

1 设计背景

在冶金企业的生产作业中，低压电机通过热继电器进行过载保护，由于热继电器本身存在灵敏度差、动作时间长等缺点，且随着热继电器的使用年限、动作次数增多，很多器件动作机构出现疲劳、老化，另外一些热继电器的选型及设定值不符合使用要求，使得热继电器在电机的过载保护方面变得非常不可靠，很多时候电机长时间处于过载状态但热继电器不动作，使电机长期过载，烧毁电机的事故频发，制约正常生产顺行[1]。

2 设计方案

当前PLC已普遍应用在各生产工序中，在低压电机启停控制系统中，PLC接收按钮启动信号，通过PLC逻辑条件判断，将启动指令输出到继电器线圈，线圈得电后使电机接触器吸合，从而启动电机运行，在运行过程中，如果启动逻辑条件不满足，则PLC停止输出启动指令，使继电器线圈失电，电机接触器断开，从而停掉电机运行，电机的启停基本都靠PLC来完成，且当前PLC集成模块中都有模拟量模块，可实现PLC电流采集功能，因此我们提出使用PLC来实现电机过载保护功能，具体实现方法示意图见图1：

（1）利用电机主回路中原有和安装电流互感器采集电流；

（2）安装电流变送器，将电机电流变为4-20mA信号；

（3）将变送器信号送入PLC，实现PLC内部程序电流采集；

（4）PLC编程，编程包括基本停机、延时设定、保护恢复3部分：①根据电机电流过载值设定电机停机值，将实际电机电流与停机值比较，当实际电流超过停机值时，程序判断电机处于过载状态，发出停机指令，控制电机停机；②由于电机启动时电流较大，且在运行过程中负载可能出现短时大电流，因此停机程序中加入延时停机功能，超过设定值5秒，则判断电机是在真实过载状态，输出停机指令；③停机后，如不查清过载原因就直接再启动，会再次停机，对电机冲击较大，因此程序中需要再设计出过载停机后电机不能马上再启动，需要查清原因后，人工解除过载设定，电机方能再启动的程序。

图1 PLC过载保护设计逻辑控制示意图

3 具体实施

该方案已经在焦炉推焦车的推焦电机和平煤电机上成功实现，推焦电机和平煤电机是焦炉推焦车重要的大型电机，以往靠电机热继电器保护，经常出现保护不动作烧坏电机情况，制约焦炉生产作业，同时也造成了设备损失，通过长期推焦及平煤电流数据总结，正常推焦电流稳定在175A，正常平煤电流稳定在72A，利用原有电流互感器及电流变送器加装，进行程序设计[4]。

如下图2和3（以推焦电机为例），推焦车PLC程序中进行精准的推焦电流采集（图2），通过实际值与设定值（推焦设定195A）比较编程（图3），就能判断当前推焦作业是否处在非正常运行状态，当推焦杆剐蹭炉底、焦碳成熟度不够、导焦栅底磨板凸起等非正常情况出现时，PLC会执行以下程序（图3）：推焦电流会超过设定值，接通程序比较块，经过5S的时间延时（T60），输出到置复位块（M1013.3），接通推焦电机过载停止前进输出点（M301.5），PLC程序保护就能马上起到停止电机输出的作用，且由于置复位块（M1013.3）当前一直处于置位状态，因此通过及时检查过载原因，故障消除后，可通过“推焦电机过载复位”按钮接通I9.1点位对置复位块（M1013.3）进行复位，推焦电机可再次正常启动，通过这样的编程设计，杜绝了电机过载烧坏问题，防止推焦事故扩大，保障生产顺行。

4 实施效果及推广前景

自该电机过载保护PLC编程设计方案实施完成后，至今推焦车推焦和平煤作业过程中出现过多次保护停机，每次的保护都非常准确及时，通过处理复位，避免了事故的扩大，保障了生产顺行[5]。

由于当前低压电机基本都采用PLC进行控制且都有电流采集系统，不必再通过采购PLC及电流互感器花费大成本，只需安装电流互感器转换电流及进行合理的编程即可实现，因此该方案可在冶金企业的绝大多数低压电机上实现，通过PLC编程，准确、及时的保护电机的过载情况，杜绝电机烧毁事故，此项改造具有普遍意义和很大的推广前景。

5 结论

我国目前电动机过载保护仍大量采用热继电器作为保护设备,电动机过载保护器的动作特性应与电动机的过载特性相配合,鉴于热继电器的结构和调节精度,保护范围往往偏高,起不到良好的保护效果。上文所提电机过载保护PLC编程设计方法,旨在以实现保护定值与实际运行电流均可视、从而使维护人员可精确掌握并实现可视化调整保护定值,实现对电动机的可靠保护。

图2 程序设计（推焦电流采集）

图3 程序设计（电机过载保护）