分体式LCD显示马达控制与保护单元

0　 引言
　　伴随着电子式电动机保护器的大力推广及应用，客户对这种新式的电子式保护装置的应用更加熟悉，同时也对产品的使用提出了更高要求，尤其是参数设定、故障查询等人机交互方面。
1　 分体LCD显示方案的提出 
　　前一代ARD3电动机保护器分为一体式、分体72F、分体90F，都采用LED（数码管，以下都以LED代表数码管）显示方式。在现场应用中LED显示方式亮度高，即使在光线不好的地方也可以达到一目了然的效果，使用寿命长，产品价格便宜。
　　与之相比LCD（液晶，以下都以LCD代表液晶）显示亮度不够，在产品附近才有比较好的显示效果，观看角度不同效果不同，和我们使用笔记本电脑时，显示屏旋转角度不同亮度不同一样。LCD产品价格较LED要高出较多。
　　但LCD一次性可显示数据量较LED多，尤其采用中文显示时，在国内使用中优势更加明显。客户在对前一代LED显示ARD3进行参数设计、故障查询上时，多要借助说明书（LED显示ARD3菜单项共有53项，故障代码21项），这样给客户现场实际应用带来了一定的麻烦。为了让客户应用更加方便，LCD显示产品应运而生。
2　 分体LCD显示与前一代LED显示相比所具有的优势
2.1  测量参数、故障记录显示
　　ARD3可测量三相电流、三相电压、剩余电流、功率、功率因数、频率等电参量，LED显示要借助面板上的发光二极管来确定现在显示的是哪种电参量，很不直观，而且还有很多信息无法显示，例如：开关量状态、故障记录等内容。
　　LCD显示很好的解决了上述问题，采用128×64点阵式LCD，一屏中可以有4行数据显示，带有中文说明，不用再借助面板上发光二极管来表示具体参数。各种菜单项、开光量状态、故障记录、运行参数等信息都已中文形式在显示面板上显示出来，方便客户参数、故障查询、日常维护。LCD可显示的故障记录数据时包括：本次电机运行时间、停车具体时间、故障原因、停车时的各种电参量（三相电流、三相电压、剩余电流等）。
2.2  各种保护功能参数设置
　　ARD3具有过载、断相、堵转、阻塞、不平衡、欠载、剩余电流、起动超时、过压、欠压、相序、欠功率等保护功能。实际使用中，这些保护功能不一定全部打开，在保护参数设置时，LED产品需要经过一步二进制到十进制转化的过程，现场操作人员对这种设置方法不是十分适应。
　　LCD显示将各种保护功能使用中文排列好，需要对哪种保护功能进行设置时，直接查找到对应项进入设置即可，在很大程度上方便了客户的使用。
2.3  控制方面
　　原LED显示产品，在显示面板上没有起、停操作按钮，客户只能通过开关量输入信号来完成起、停操作。
LCD显示产品，在显示面板上自带起动、停车按钮，客户可以在不安装其它按钮的情况下，通过LCD显示面板完成电机起、停操作，从而节省大量元器件和布线工作。
2.4  其他改进方面
　　分体式LCD显示部分和ARD3主体部分采用航空接口连接，连接紧靠；使用RS485电平进行连接，增强了产品的抗干扰性和传输距离；将各种起动方式归纳在一起，客户在现场使用时可以自行更改；面板增加了停车、起动、运行、报警、脱扣指示灯，更贴近于客户实际使用的需要。新一代分体LCD显示ARD3实物图如图1所示。

图1　分体LCD显示ARD3实物图

3　 分体LCD显示ARD3产品特点、技术指标介绍
3.1  产品特点
　　■  显示模块采用嵌入式安装，模块尺寸为90×70，开孔86×66（单位mm），主体采用导轨安装。
　　■  辅助电源支持AC/DC 110/220V，AC 380V。
　　■  测量功能分为基本测量（电流参数）和增选测量（电压、功率、相序、剩余电流（接地/漏电流））。
　　■  具有过载、堵转、阻塞、欠载、断相、不平衡、剩余电流（接地/漏电）、温度、外部故障、相序、过压、欠压、欠功率、tE时间等全面的电动机综合保护功能。
　　■  8路DI无源干节点输入，信号电源采用内置DC24V电源。
　　■  4路DO输出，满足直接起动，星—三角起动，自耦变压器起动，软起动等多种起动方式，通过通讯总线可实现远程主站对电动机进行实时遥控“起/停”操作。
　　■  抗晃电确保电动机运行不间断，重起动功能在短时欠压、失压时用于电动机分批重起。
　　■  具有标准的RS-485通讯接口，采用Modbus- RTU通讯协议，保证了上位机通讯的快速可靠。
　　■  具有DC4-20mA模拟量输出接口，直接与DCS系统相接，可实现对现场设备的监控。
　　■  具有系统时钟和8次故障记录功能，系统时钟记录当前时间（年、月、日、时、分、秒）；故障记录功能记录电动机发生故障的时间，总的运行时间，故障原因，发生故障时电动机的各种参数值（如三相电流、三相电压、剩余电流、功率因数、热容比、电机状态等）。 [page]
3.2  技术指标
　　技术指标如表1所示。

表1　技术指标

 

技术参数	技术指标
辅助电源	AC/DC 110 / 220V，AC 380V，功耗15VA
电机额定工作电压	AC220V / 380V / 660V，50Hz / 60Hz
电动机额定工作电流	2（0.40A-2.00A）	采用小型专用电流互感器检测模块
	6.3（1.6A-6.3A）
	25（6.3A-25A）
	100（25A-100A）
	250（63A-250A）	采用外置电流互感器
	800（250A-800A）
继电器输出触点容量	阻性负载	AC220V、6A；DC24V、6A ;
	感性负载	AC250V、2A；DC24V、2A ;
开关量输入	干节点（内置DC24V）
通讯	RS485 Modbus-RTU协议
环境	工作温度	-10oC～55oC
	贮存温度	-25oC～70oC
	相对湿度	≤95﹪不结露，无腐蚀性气体
	海拔	≤2000m
污染等级	2级
防护等级	主体IP20，LCD显示模块IP45（安装在柜体面板时）
安装类别	III级

 

3.3  过载保护
　　过载保护是现场是用中最重要的保护之一，用到电机的场所几乎都开启此类保护。ARD3采用热模型保护原理，模拟电机实际发热情况进行过载保护。ARD3共有8条过载保护曲线供客户选用，其中曲线5、10、30分别相当于热继电器的10A、10、30脱扣级线。过载特征曲线图（K曲线图）如图2所示，过载保护对照表如表2所示。

图2　过载特征曲线图

表2　过载保护对照表

4　 结束语
　　通过本文的介绍，可以看出分体式LCD显示马达控制与保护装置，更加符合使用者的要求，保护装置除可靠完成测量、保护功能，还附有很好的人机交互能力，降低客户的使用难度，更有利于产品在市场中的大面积推广。在显示面板上集成控制功能、电机运行状态指示功能（起、停、报警、故障），可以替代一部分按钮、指示灯，为客户节省成本，减少现场布线工作。
　　ARD3电动机保护器采用先进的设计方案，集测量、保护、控制、通讯于一身，产品性能安全可靠，可以对电动机实施可靠有效的保护。ARD3电动机保护器在实际使用中完全可以替热继电器、温度继电器等传统的电动机保护产品，替代各种指针式电量表、信号灯、电量变送器等常规元件，简化电动机控制电路，减少柜内电缆连接及现场施工量。