基于Modbus和ARM7的多功能电机保护器的设计.pdf

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1、摘要摘要目前，国内市场上的许多电动机保护器的故障保护种类比较单一，保护算法不够完善，硬件芯片的数据处理速度和性能不高，人机界面不友好，不能及时地与远程监控系统交换数据，以至于电动机得不到及时有效的保护，造成重大的事故和经济损失。而国外一些大型生产厂家和研发机构虽已开发出相对成熟的产品，但价格昂贵。本课题的研究就是在这种背景下提出的。本课题首先对保护算法进行了优化，提出了一套针对多种故障进行保护的方案，弥补了传统保护器保护功能单一、算法不够完善的缺陷。用改进的相敏保护法实现对电动机的对称性故障的保护；根据对称分量法实现非对称性故障的保

2、护；用反时限特性法和热积累模型结合的方法实现对过载故障的保护；利用附加直流电源法实现对漏电故障的保护。本文在分析了保护原理的基础上，设计了一款集故障诊断、故障保护、故障报警、故障记录、事故后故障分析、故障定位、液晶显示、通信功能于一体，操作简单，调试维护容易的多功能电动机保护器。本保护器与市场上已出现的保护器相比，具有突出的优点：本课题采用了先进的嵌入式技术，选择ARM7微控制器LPC2119嵌入式芯片为主控制芯片，提高了保护器硬件的数据处理速度和性能，降低了成本。将嵌入式实时操作系统I．tC／OSII移植到了LPC2119芯片上，

3、提高了保护器的实时性能。采用了协议简单、投资成本低廉、被矿井下自动化设备广泛支持的Modbus技术，将保护器挂接到Modbus现场总线上，实现了设备之间以及与上层监控系统之间的数据交换，使操作人员不仅能借助良好的人机界面实现近控，又能实现电动机运行全过程的在线监测和远程控制，并为将来借助强大的计算机网络资源完善故障诊断方案提供了可能。本文对保护器的保护功能和通信功能的测试进行了介绍。系统测试结果表明，本保护器动作灵敏、可靠，抗干扰能力强，达到了设计指标和要求。图【44】表【11】参【60】关键词：电机保护；Modbus：ARM7：．

4、C／OS—II操作系统；上位机分类号：TP273Abs仃actAtofmotorpresentdomesticmarket,thefunctionprotectorisunitaryrelativelyandtheprotectionalgorithmisn’tperfect．Thedataprocessingspeedandperformanceofsomehardwarechipsoftheprotectorarenothigh．Themail—machineinterfaCeisunfriendly．Themotoroften

5、couldn’tgettimelyandeffectiveprotection,whichleadtograveaccidentsandsignificanteconomiclosses．Relativematureproducthasbeenofferedbysomeforeignmanufacturesandscientificresearchinstitutions，butthepriceisveryhigh．TheresearchisproposedbasedonsuchbackgrouIld．Thisissueoptimi

6、zedthealgorithmofprotectionandpresentsaprotectionschemeofmotorformultiplefaultsfirstly，whichmakeuptheshortageoftraditionalmotorprotector．Theimprovedmethodofphase-sensitiveprotectionisusedtoprotectelectricmotor、析tllsymmetricalbreakdown．Symmetricalcomponentmethodisusedto

7、realizeasymmetricfaultprotection．Inverse-timecharacteristicsmethodandtheheataccumulationmodelarccombinedtorealizeoverloadprotection．Themethodofadditionaldirect-currentpowerisusedtorealizeleakageprotection．Basedontheanalysisofprotectionprinciple，thisissuedesignedakilldo

8、fmotorwhichcanrealizefunctionssuchasfaultprotectormanydiagnosis，faultprotection,faultalarm，faultrecord,afterthefailur