1 引言 工廠低壓配電系統(tǒng)中存在著大量的電機回路，其中很大一部分負責(zé)機械動力的供給，如機械切割和煤炭等物體的傳送等。另外一些重要回路除了負責(zé)傳動外，還擔(dān)負著計量的功能，對于這些重要的回路需要進行實時監(jiān)控以防止故障的發(fā)生，由于此類回路故障導(dǎo)致工廠停產(chǎn)的現(xiàn)象時有發(fā)生。如醫(yī)藥生產(chǎn)系統(tǒng)中計量泵的運行負責(zé)著藥品的比例配比，石化行業(yè)聚合反應(yīng)中各化工成份合成配比的控制等。如果采用多功能電動機保護器實行保護功能，功能浪費嚴重，成本高，用戶很難接受。本文介紹一種PZ96-P/J功率監(jiān)控器，利用其I/O（開關(guān)量輸入/輸出）模塊與接觸器配合實現(xiàn)磁力泵的控制及保護功能，從而保證了計量系統(tǒng)的可靠運行。 2 產(chǎn)品設(shè)計 2.1 CS5463芯片介紹 CS5463是一個包含兩個Δ∑模-數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）、高速電能計量功能和一個SPI串行接口的高度集成的Δ∑模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，如圖2所示。它可以精確測量和計算有功電能、瞬時功率、IRMS和VRMS，可廣泛用于研制開發(fā)單相2線或3線電表。CS5463可以使用低成本的分流器或互感器測量電流，使用分壓電阻或電壓互感器測量電壓。CS5463具有與微控制器通訊的雙向串口，芯片的脈沖輸出頻率與有功能量成正比。CS5463具有方便的片上AC/DC系統(tǒng)校準(zhǔn)功能。 2.2 監(jiān)控器的硬件電路設(shè)計（如圖2所示） （1）數(shù)碼管的動態(tài)顯示設(shè)計 將需要顯示的數(shù)字通過查表譯碼輸出給74HC595，通過595的鎖存功能將字形鎖存，而P5.0～P5.3則構(gòu)成選通信號。 用MSP430內(nèi)部的TA定時器產(chǎn)生一個1ms的定時中斷，在中斷程序中刷新數(shù)碼管的顯示，以實現(xiàn)動態(tài)顯示。 （2）鍵盤控制和LED顯示電路設(shè)計 由MSP430的P1口的P1.0～P1.3構(gòu)成鍵盤控制電路，其原理如圖3所示。由于本系統(tǒng)要求有8種狀態(tài)顯示，故需要使用8個發(fā)光LED來表示當(dāng)前程序運行的不同狀態(tài)，而MSP430微控制器具有豐富的I/O口資源，因此不需要再額外增加譯碼芯片和軟件開銷。 （3）執(zhí)行電路 通過開關(guān)量的輸入來判斷控制電機的接觸器狀態(tài)，當(dāng)故障出現(xiàn)時，由開關(guān)量輸出模塊來執(zhí)行接觸器的脫扣，從而實現(xiàn)電動機的停車。 2.3 軟件程序設(shè)計 （1）根據(jù)校驗儀輸入的電流、電壓有效值計算出二次側(cè)滿功率： 折算到一次側(cè)的功率時，應(yīng)乘以CT變比值。 （2）根據(jù)CS5463測量到的無功功率和校驗得到的無功滿功率，計算得到實際有功功率： 在開始采集前，初始化程序需將用戶設(shè)置參數(shù)從內(nèi)部MSP430的FLASH中讀取到內(nèi)存中，從而可以實現(xiàn)快速處理。其處理程序如圖3所示。 3 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo) PZ96-P/J磁力泵防干轉(zhuǎn)功率監(jiān)控器產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)見表1。 4 工作原理 PZ96-P/J功率監(jiān)控器是以微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字負荷監(jiān)控裝置，兼有測量和保護的功能。它測量并顯示泵用電動機的實際功率千瓦數(shù)（kW）或功率百分比（%），并且可以動態(tài)修改CT變比（對于大于5安培回路）以滿足不同容量電動機的要求。監(jiān)控器可用于任何負載狀態(tài)下斷開電機。因此使泵避免低載或過載狀態(tài)運行。 圖4為交流電機在接通電源后即刻顯示的一個典型功率曲線，可設(shè)定的啟動定時器（Ts）用來從保護周期中濾出啟動時電動機產(chǎn)生的大峰值功率消耗值。Ts的延時功能在功率消耗達5%以后開始啟動。當(dāng)Ts終止時，則時限Tr1、Tr2才會動作。Tr用于避免發(fā)出報警，除非功率消耗要比在一段持續(xù)時間內(nèi)的極限值高或低，以避免保護器的誤動作和頻繁動作而影響生產(chǎn)。 5 典型應(yīng)用 在連接監(jiān)控器之前，應(yīng)檢查電動機的滿載電流。電機電流低于5安培時，則不需要電流互感器。如果滿載電流略大于5安培，而電機準(zhǔn)備在遠低于滿載時運行，則也不需要電流互感器。當(dāng)電機電流大于5安培時，則必須使用電流互感器。其典型應(yīng)用如圖5所示。 6 功率上下限的設(shè)定 使泵在正常流量下運轉(zhuǎn)，觀察監(jiān)控器顯示器上的功率百分比（%）。調(diào)節(jié)泵的出口閥門，使流量在0至最大值之間變化。注意監(jiān)控器顯示器上反映這些情況的功率百分比（%），然后將流量調(diào)至正常值。測定結(jié)果如圖6所示，確保能從圖中推導(dǎo)出監(jiān)控器設(shè)定的上、下限（%）。上限設(shè)定值應(yīng)在泵的正常流量和最大流量之間。下限設(shè)定值應(yīng)在泵的正常流量和所推薦的最小安全流量之間。推薦的泵的最小安全流量可以從泵的性能數(shù)據(jù)表中獲得。 % nor為正常流量下監(jiān)控器顯示的功率百分比（% ）； Q nor為泵的正常流量； Q msf為泵的最小安全流量； Q max為泵的最大流量； Q msf～Q max為監(jiān)控器上、下限設(shè)置中允許的流量范圍。 7 結(jié)束語 將功率監(jiān)控器應(yīng)用于控制系統(tǒng)從而極大的提高了磁力泵使用的安全性。實踐證明，該方案具有接線簡單，易于維護，操作方便等優(yōu)點，它的應(yīng)用極大的提高了系統(tǒng)運行的可靠性。