【摘要】本文介绍了3UF7 马达保护器 的基本功能，并结合现场实际应用体现其自主性及灵活性，以达到用户需求控制的目的。
 

　　 1、引言

　　科技的发展为工业控制带来了日新月益的变化，传统的电机控制及保护元件已逐渐被集成的、多功能的马达保护器所替代，而西门子3UF7马达保护器是在其同系列产品3UF5基础上经过了部分更新后的产品，较之传统的马达保护器它具有控制、保护、数据传输等多种功能，为工业的自动化闭环控制提供了基础保障。
 

　　 2、功能特点
 

　　2.1控制、保护功能模块
 

　　3UF5的集成化为成本效益控制带来极大的浪费，当发生本体故障时，需对其进行整体更换；而3UF7采取了控制模块灵活组合的方式，用户可根据自身的控制需求选取控制模块，通过连接电缆将各控制模块与主模块BU进行连接，实现灵活控制及保护的目的。
 

　　3UF7配置可由基本单元BU、电流/电压检测模块IM、操作员面块OP、开关量模块DM、模拟量模块AM、接地故障检测模块、温度模块、连接电缆、PC电缆等附件灵活搭配组成，模块端子也采用了可拆卸的模块方式，当其中的某个模块发生故障时可快速更换，不但节约了成本，而且也极大的减轻了维护人员的工作量。
 

　　2.2控制站及操作方式
 

　　3UF7的控制站提供了4种类型的控制操作方式，分别为本地控制、PLC/DCS[DP]、PC[DPV1]、操作员面板OP。可通过S1、S2操作模式选择实现4种控制操作方式选择，如图1所示，通过在当前操作方式内on/off选择，决定此操作方式的某个功能是否投用。4种控制操作方式为或关系，既实现了灵活应用，也省去了烦琐的外部电路接线，比如可采用现场起动，现场、操作员面板、PC、PLC/DCS停止的控制操作方式。
 

　　2.3控制及保护功能
 

　　西门子3UF7马达控制器，具有过载、过/欠流、堵转、三相不平衡、热保护、接地保护等基本保护功能外，还可以实现功率、功率因数、运行时间、起动次数等统计功能，并利用通讯将数据远传；根据保护功能和统计功能等参数引用，可实现电动机的直接起动、正反起动、星-三角转换起动等多种控制功能；还能在故障时通过功能定义、在线监视等功能为故障处理提供数据支持。
 

　　 3、现场应用实例
 

　　现场应用我们采用了基本单元BU、电流检测模块IM、接地故障检测模块、零序电流互感器BL22、操作面板op等组成的控制系统。图2为操作面板的指示灯定义及功能显示，这些是根据现场维护的实际经验和基本需求得出，使维护人员在故障处理和日常检查时能提高效率。
 

　　3.1元件功能
 

　　3.1.1 A1、A2为3UF7的电源输入，有230VAC、115VAC、24VDC这3种规格，为了保证控制的稳定性，我们采取控制与主路分离的理念，采用了24VDC的元件，3UF7采用独立的直流供电，方便在主路故障时对故障信息进行查看；
 

　　3.1.2 IN1～4为4个光耦合输入，在此IN1为空开故障、IN2为电源电压检测、IN3为接触器运行状态（主要用于控制3UF7内部的接接触器控制QE，以实现多种功能）；
 

　　3.1.3 OUT1～2、OUT3为3继电器输出，在此OUT2为故障输出，OUT3定义为失压再起接点，当做为调试时，可对图1中的操作方式进行定义，对程序稍做改动，即可实现抽屉上面板、和计算机发信号起停进行调试，而免去了人到现场或二次短接起停带来的不便；
 

　　3.1.4 图2中有4个自定义按钮和一个T/R按钮、4个自定义绿灯及3个自定义黄灯；由于此回路较为简单，在定义时仅将电动机的基本常见故障通过灯指示体现，为了引起人员注意，在此将起动信号通过闪烁信号引用，在电机停止时以1Hz的固定频率指示闪烁；按钮定义可根据现场实际，不管在调试还是日常应用中均可进行自定义引用，非常灵活；
 

　　3.1.5 接地检测模块C1、C2连接零序电流互感器，用于接地监测，在此采用其与零序电流互感器相配合使用，实现接地故障检测功能。
 

　　3.2保护功能
 

　　保护功能根据其不同响应可分为关闭/报警/发信号/脱扣四种，当响应定义后系统内部会根据定义关闭或投用相应的功能，定义后可重复引用，其引用结果可继续引用。
 

　　3.2.1 过载：脱扣等级Class5～40共8个脱扣特性曲线，根据负荷类型可灵活选用，过载响应可设报警/发信号/脱扣，防爆电动机必须设置为脱扣，且为了安全起见，一般设置为手动复位。
 

　　3.2.2 堵转：在脱扣等级特性曲线后启用，可设0～1020%有效，在此我们定义300%，无延迟。
 

　　3.2.3 三相不平衡：与堵转启用时间相同，可设0～100%有效，为了防止异常波动引起的故障，现场定义为40%，10S延迟响应为报警；当确已发现缺相运行时，会引起过载动作脱扣，系统gen.fault指示灯亮，内部检测故障为相不平衡+过载。
 

　　3.3监测功能
 

　　监测功能通过元件对运行数据等进行检测，与设定值进行对比，选择响应为关闭/报警/发信号/脱扣四种结果，当不需要此功能时可将其设置为关闭。
 

　　3.3.1 接地：分为内部接地和外部接地，由于3相异步电机为高阻抗接地，所以在此选用外部接地，3S延迟响应为报警；
 

　　3.3.2 过/欠流：为了防止负荷机械故障引起的故障，在此欠流设置大于空载电流为30%，过流设置为100%，响应均为报警，可方便DCS查看，为人员提供预警信号；
 

　　3.3.3 电压、功率因数、有功功率：此需要电压/电流检测模块IM，电压检测范围可达到690V，使用方法与其它监测功能相同，设定值需要与现场实际相结合，选用合适的设定值及响应结果。 　　

 3.4其它常用功能
 

　　3.4.1 电源故障监测UVO（抗晃电）：图2中的K1为电压监测继电器，通过IN2输入引用，当发生晃电时，动作于直起内部控制继电器QE1，OUT3在引用QE1后，在失电至得电的N秒+延迟设定分批（grading time）X秒后吸合，实现抗晃电的目的；当超过电源故障时间设定值时，抗晃电功能失败，电机不能自启。此功能还可用电压/电流监测模块实现，在引用时仅需将输入条件改为事件-报警U（ON》）等，还可通过脉冲触发器（四种逻辑关系为电平不取反、电平取反、带记忆功能上升沿、带记忆功能下降沿）、非易失性元件（同脉冲触发器）、闪烁信号、快闪信号等将信号进行扩展，引用合适的类型逻辑关系去输出响应；如起动信号引用脉冲信号做为起动显示关系：输入为BU INPUT 3，引用电平不取反关系，无复位输入，此种设法可以监控接触器接点的变化情况。
 

　　3.5.3 停止（LED黄2）指示：引用方法与起动相同，为起警示作用，在此选择闪烁信号做为输出，即闪烁信号1输入为BU INPUT 3或引用脉冲触发器（其输入为接触器控制QE1，逻辑条件选取电平取反），即可实现以1Hz黄灯闪烁表示停机的信号。
 

　　 4、结论
 

　　通过本文的介绍，旨在让大家对3UF7应用的灵活性能有深刻体会，在现场应用时，可通过输入与输出间的关系及引用，根据逻辑关系进行编程，实现不同的目的和要求的需求功能。结合通讯功能，可组建小型或大型的数据网络，实现DCS监控及数据远传；还可通过电脑查看3UF7的相关信息和机泵的运行状态，从监控报文中获得信息，从而采取相应措施处理，实现故障处理效率和维护质量共同提高。
 

　　参考文献

　　[1]西门子3UF7 马达保护器 系统手册。

　　作者简介

　　闫景雷：男，2006年毕业于新疆大学电气工程及其自动化专业，工程师，工作于新疆独山子炼油厂电修车间，现主要从事现场电气维护工作。