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        基于CAN總線的異步電動機保護

        作者: 時間:2013-03-14 來源:網絡 收藏
        1保護及監測的現狀

        結構簡單、成本低廉、它的機械特性能滿足大多數生產機械的要求,因此在軋鋼、礦山機械、機床、水泵等工礦行業中廣泛使用,且重要程度日益加強。隨著保護裝置由機電式向微機型的過渡,保護裝置本身的自動化性能也越來越高,但也存在一些不足。在用量最大的工礦企業中,電動機的分布是按照工序的要求而散布在整個廠區內,且保護裝置也是單臺獨立運行,這使得電動機保護裝置的整定和運行管理必須由操作人員就地進行,在電動機的總數不多的情況下尚可解決,如果數量較大則需耗用大量的人力和物力。而且各類電動機內部繞組故障,如匝間短路,單相(兩相)接地等,一般是由于環境較差、長期運行不當等原因引起的,起初這類故障的表現往往是局部的,小電流的,不易監測和發現。即使由人工將各臺電動機的運行數據全部采集整理,而隨后從大規模的數據處理中得到及時、準確和全面的分析結果也是相當困難的。

        2保護及在線監測系統構成

        隨著電子技術和網絡通信的不斷發展,使得自動化裝置之間進行數據交換也日益普遍和重要。目前大多數的自動化裝置間采用RS_232、RS_422、RS_485等通信方式,這些方式的低數據傳輸率和點對點的數據傳輸標準,以及在最低層上的星型拓撲都不適應工業現場控制的復雜或大規模應用。如果采用LAN組件及環型或總線拓撲,其系統造價偏高。

        現場總線(Field Bus)的發展解決了能經受工業現場環境和費用之間的矛盾,尤其是的出現,其誤碼率<10~11,最高速率可高達1Mbps,通信距離最遠可到10km,通信介質僅為屏蔽雙絞線并且穩定可靠。它是一種非常適合工業現場惡劣環境的通信方式。本文闡述的圖1所示。

        (1)裝置單元構成

        處于工作現場的電動機保護除了電動機實時保護外,還承擔著CAN網絡通信的功能。因此現在保護裝置中采用集成了CAN控制器和接口的微處理芯片87C196CA,可省略專用的CAN控制器和接口器件并提高系統的可靠性。

        87C196CA是INTEL MCS96系列的新成員,是帶有集成CAN20的16MHz 16位CHMOS微控制器。它在片內集成有32KEPROM,1K的寄存器,256bit附加RAM。它支持高速串行通信協議CAN2.0,具有8字節數據長度的15個報文目標,其TXCAN和RXCAN兩個引腳可直接掛在總線上進行通信。在應用程序的編寫上,它和80C196KC無大的區別,多數程序都可移植,只需編寫相應的數據通信部分。以87C196CA為控制器的保護及監測裝置單元硬件構成如圖2所示。

        保護單元裝置的核心部分即為87C196CA,它的運算速度快,數據處理能力強,能勝任較復雜的數據運算。A/D變換器采用內帶采樣保持器的超高速12位A/D芯片MAXIM122。電流、電壓信號經I/V、V/V中間變換器形成適合計算機處理的電壓信號,通過低通濾波器單元LP后接至多路開關,在CPU控制下依次將各路信號接入,并A/D轉換,再對采入的數據進行計算,將計算結果與設定值比較,決定作出相應的動作。為了盡量減少占用87C196CA的處理時間,將監測用的數據采集到一定數量后,在保護程序的運行空閑時間內,以原始的采樣值通過CAN網絡總線傳輸到后臺機,以供計算和分析 。

        (2)CAN網絡

        總線的采用普通的屏蔽雙絞線即可,如需進一步提高系統的抗干擾能力,還可以在控制器和之間加接光電隔離,電源采用DC-DC變換器等措施。
        雙絞線傳輸器相關文章:雙絞線傳輸器原理

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