一、引言

電機分批自啟動技術(shù)在石油化工等連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)中有著廣泛的用途。以PLC為核心控制單元的電機分批自啟動系統(tǒng)具有以下功能及特點：

1、能夠?qū)崟r地監(jiān)控電機的運行狀態(tài)；

2、記憶電網(wǎng)波動前電機的運行狀態(tài)，只有在電網(wǎng)波動前處于運行狀態(tài)而且在電網(wǎng)波動時停機的電機才具備電機自啟動條件；

3、準確及時地捕獲電網(wǎng)電壓信息。

4、分批自啟動的電機按照工藝流程需要，在PLC中預先設(shè)置，同時為避免多臺電機在自啟動中對電網(wǎng)的影響、電機分批自啟動中采用分批延時處理方式；

5、具有多路輸入和多路輸出功能，實現(xiàn)多臺電機自啟動集中控制；

6、具備遠程通信接口，實現(xiàn)與上位機或DCS系統(tǒng)的通信，在上位機或DCS系統(tǒng)中方便地對該系統(tǒng)進行監(jiān)控和維護。

洛陽石油化工總廠的2套PLC電機分批自啟動設(shè)備，采用西門于S7-300系列PLC，它以CPU313為中央處理單元，每執(zhí)行1000條二進制指令約需0.7ms。S7—300同時具備128點數(shù)字量輸入/輸出和32路模擬量輸入/輸出，12KB的RAM，20KB的負載存儲器；完全能夠滿足電機狀態(tài)和系統(tǒng)電壓的實時監(jiān)控和及時實現(xiàn)電機分批自啟動的要求。

二、系統(tǒng)組成

2套PLC電機分批自啟動系統(tǒng)根據(jù)變電所供電方式，每一段低壓母線采用l臺PLC。系統(tǒng)硬件主要分為外圍電路和核心單元2部分。外圍電路主要完成母線電壓、電機運行狀態(tài)等信號的采集、處理和轉(zhuǎn)換以及電機啟動指令的驅(qū)動等。核心單元(即PLC)主要完成信號處理，發(fā)出電機驅(qū)動指令。

2.1外圍電路

外圍電路主要包括以下幾個部分：

1、母線電壓采樣監(jiān)測。它通過1個電流型電壓變送器將0—380V交流母線電壓轉(zhuǎn)換為4*20mA直流信號。

2、電機運行狀態(tài)信號監(jiān)控。電機運行狀態(tài)信號通過電機控制回路中的1個干接點輸入到PLC的輸入模塊。所有信號的輸入都經(jīng)過光藕隔離，以提高抗干擾能力。

3、電機驅(qū)動單元。電機啟動信號由PLC發(fā)出，輸出單元不直接驅(qū)動電機，而是通過1個220V、10AAC的中間繼電器帶動電機操作回路。這樣一方面提高了驅(qū)動能力，另一方面使得電氣操作回路和PLC控制回路分隔，提高了系統(tǒng)的安全可靠性。

2.2核心單元

根據(jù)系統(tǒng)的要求，其核心PLC主要有以下幾部分：

1、CPU313及系統(tǒng)軟件。它完成電壓和電機運行狀態(tài)監(jiān)測，實時進行邏輯判斷，發(fā)出電機分批自啟動指令。CPU313有4種操作選擇：RUN—P、RUN、STOP和MRES運行方式。

2、模擬量輸入模塊SM331(8路輸入)。它把電壓變送器輸入的4-20mA的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號送到PI，C的控制單元，以供PLC做出電壓判斷。

3、數(shù)字量輸入模塊SM321。16路輸入2個，32路輸入1個，完成62臺電機運行狀態(tài)監(jiān)測和PLC電機分批自啟動系統(tǒng)運行、調(diào)試狀態(tài)監(jiān)側(cè)，電機運行狀態(tài)信號通過電機操作回路中的接觸器輔助接點接至該模塊。

4、數(shù)字量輸出模塊SM322(輸出8路)。接受PLC控制單元的指令，完成電機驅(qū)動信號輸出，通過出口中間繼電器，驅(qū)動電機操作回路，完成電機分批自啟動。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計

電機分批自啟動系統(tǒng)軟件主要任務(wù)為：

1、完成系統(tǒng)初始化；

2、正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)監(jiān)測；

3、電網(wǎng)電壓出現(xiàn)波動后，即電網(wǎng)電壓降至70%，所有電機都會因為電氣保護裝置而強制退出運行，在此之前，程序已經(jīng)做出判斷并鎖存電機狀態(tài)信號；

4、當電力系統(tǒng)恢復正常（3s內(nèi)，母線電壓恢復至95%）時，程序依據(jù)故障前保存的電機狀態(tài)信號、對具備白啟動條件的電機。按照順序分批發(fā)出啟動信號，使其恢復運行；

5、無論在正常狀態(tài)下或是在電機自啟動過程中，PLC均實時監(jiān)側(cè)母線電壓；

6、通信接口程序。包括系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)和故障信息，PLC將采集的母線電壓信息、電機啟動狀態(tài)信息傳輸?shù)缴衔粰C或DCS系統(tǒng)，便于維護人員實時了解設(shè)備運行狀況。