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摘要：现阶段许多工厂使用的电动机保护仍然以传统的热继电器和熔断器相结合的方式为主，在这种保护方式下，电气控制回路全部由具备相关功能的电气元件硬件组成，相互之间使用硬线连接。虽然能够满足电动机控制需要，但是随着工厂电气设备的增多，以及对电机控制要求的不断提高，热继电器由于电力线中谐波分量过大而影响到系统精度，不符合工厂低压电机控制的实际需要。因此，探究电机智能保护背景下低压电机控制系统的配置方案具有重要的应用价值。
关键词：低压电机；热继电器；控制系统；配置方案
引言
目前厂用低压电机控制系统不仅要满足基本的保护功能和控制功能，还要根据工厂各项生产工作的需要，实现低压测控和通讯传输，以提高电动机的工作效率。文章首先概述了工厂低压电机控制系统的基本功能，结合当前厂用电机控制现状，分别从电机智能保护、Profibus-DP通讯协议等方面，就如何实现低压电机控制系统的最优化配置展开分析。
一、厂用低压电机控制系统的基本功能
1.保护功能
基于热继电器的低压电机控制系统，其运行原理是对线路中的电流或负荷进行实时检测，如果运行电流或负荷超过额定值，熔断器会自动断开，避免了大电流或超负荷对内部元件的损害。但是热继电器在实际工作过程中存在使用寿命短、保护精度低以及易受外界环境干扰等缺点。依托电子信息技术的发展，将微处理器应用到低压控制装置中，可以提高电机保护的精度，实现自动跳闸；还能够拓展保护功能，完成不平衡保护、缺項保护等工作。
2.控制功能
在电动机控制系统中加入PLC系统，根据工厂工作需要人为的编写控制程序，完成对不同线路和各类电气设备的控制。低压电机控制系统还可实现分机控制，将主机和线路区分开，提高电机控制的精确性和快速性。近年来，随着工业自动化水平的不断提升，工厂中应用电气设备的种类和数量都大幅度增加，对低压电机控制提出了更高要求。基于PLC的新型电动机控制装置，进行自定义控制，在实际使用成本上有较为明显的优势，因此在现阶段工厂低压电机控制中有广泛应用。
3.测量功能
电动机在运行过程中其工况会发生动态变化，要想提高低压电机控制效率，必须通过前端测量和收集相关数据（电流、电压等），对数据进行整合分析，利用单片机进行数据处理，提高控制的针对性。在各项工作中实现对电流和电压等数据的测量至关重要，由于工厂中电气设备较多，如何实时获取目标电气设备的运行数据是实现测量功能的关键。低压电机控制系统中采用局域网进行连接，可以借助于终端计算机对电动机运行数据进行动态测量，减轻了人工压力，提高了测量精确度。
二、热继电器控制的特点分析
在电机智能保护器未推广使用前，多数工厂都是采用热继电器作为主要的过载保护器件。早期工厂低压电机保护手段相对有限，热继电器的应用较为广泛。从实际控制效果来看，基于热继电器的控制系统具有如下特点：
首先，随着热继电器使用年限的增长，会产生较为严重的热疲劳问题。电气设备运行过程中产生的热量不能及时散失，当热量堆积到一定程度后容易烧毁电机。因此，虽然热继电器本身的成本相对较低，但是使用寿命较短，需要频繁更换；其次，如果需要获取低压电机传送电流、功率等相关数据，需要人为的调整电量送变器，使其产生5-15mA的模拟量信号。由于送变器没有显示器，因此安装后无法进行调试，可能存在故障隐患。同时，电流互感器的负载偏高，也会影响控制精度。最后，管理人员为了追求工厂经济效益最大化，往往会连续进行生产和运转，对电机设备的稳定性和可靠性提出了更高要求。长时间超负荷运行会增加电机设备出现运行故障的概率。
三、工厂低压电机控制系统的配置方案
1.电机智能保护配置方案
电机智能保护是随着电子信息技术发展而来的一种综合保护手段，它能够借助于前端传感装置，及时获取电机以及其他电气设备的运行数据，然后将其反馈到终端计算机中进行分析和处理，并且根据计算机不断的调控确保电机和其他电气设备处于安全状态下运行。除了具备传统热继电器的控制和保护功能外，这种智能保护配置方案还可以完成过（欠）压保护、漏电保护和缺相保护等。同时还兼具信息传输速度快、动作灵敏、精确度高等一系列优点，逐渐替代热继电器成为现阶段工厂常用的电机保护装置。工厂在实际使用时，可以由技术人员根据各项工作需要人为设置或调整控制参数，提高工厂低压电机运行安全。
2.基于modus通信协议的配置方案
目前国内的高级电机智能保护器一般配置支持modus通讯协议的通讯接口。在变电所设置一套电气自己的监控系统——SCADA系统，配置有主服务器，通过通讯电缆可以从各个电机智能保护器收集电机信号。而电气主服务器与DCS之间已用通讯网络连接。DCS可以发命令随时取用电气主服务器上的低压电机运行等参数。基于modus通信协议的配置方案存在主要特点如下：
第一，通讯电气的终端服务器上安装有显示器，技术人员可以通过显示器及时掌握和分析低压电机的工况，并且对异常状况进行及时调节。在内部连接方式上，modus通信协议采用的是硬线连接和模块安装混合的方式，便于调试和后期维护。第二，DCS发出的指令可以通过串口快速到达动作位置，并完成控制动作。整个系统采用闭环控制，末端的模拟量可以作为响应参数，重新进入到电机智能保护器配置模拟量的输入端，完成对低压电机的自动控制。通过实际观测，基于modus通信协议的配置方案也会出现网络延迟等问题，通信信号传输速度较长，低压电机控制动作较慢。
3.基于Prifibus-DP通讯协议的配置方案
Prifibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。Profibus-DP是经过优化的高速、廉价的通信系统，专为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计，用于分布式控制系统的高速数据传输。控制命令、运行数据、统计数据和参数数据均通过两线式总线电缆传输。电机的运行和统计数据可以通过通信网络Profibus-DP存取，该数据可由用户程序读取，并可传送给相应的通讯和监视系统。电机的启动、停止命令可由DCS通过通讯发送至电机智能保护器，由智能保护器输出相应的命令动作。
结语：
工业企业生产技术和管理水平的不断提高，要求低压电机控制系统进行配置升级，从而更好的适应工厂生产和发展需要。传统的热继电器虽然成本上具有优势，但是功能上已经很难满足工厂低压电机运行安全的需要，必须要结合智能控制技术，逐渐推广使用智能电机保护装置。文中介绍的三种电机智能控制配置方案各有其适用范围，工厂管理人员可以根据需要具体选择，从而更好的推动工厂自身的发展。
参考文献：
[1]熊德智，陈向群，杨杰，等.电机式低压智能微型断路器控制系统设计[J].电测与仪表，2016，53（23）：117-121.
[2]辛旺，何志伟.基于ARM微处理器LPC2132的智能电动机保护器设计[J].现代电子技术，2017，30（9）：138-140.
[3]高飞翔，楚金澄，孟凡钰，等.浅谈低电气控制系统中低压电动机常用保护环节的作用[J].科技创新导报，2015（34）：131-132.
关键词：低压电机；热继电器；控制系统；配置方案
引言
目前厂用低压电机控制系统不仅要满足基本的保护功能和控制功能，还要根据工厂各项生产工作的需要，实现低压测控和通讯传输，以提高电动机的工作效率。文章首先概述了工厂低压电机控制系统的基本功能，结合当前厂用电机控制现状，分别从电机智能保护、Profibus-DP通讯协议等方面，就如何实现低压电机控制系统的最优化配置展开分析。
一、厂用低压电机控制系统的基本功能
1.保护功能
基于热继电器的低压电机控制系统，其运行原理是对线路中的电流或负荷进行实时检测，如果运行电流或负荷超过额定值，熔断器会自动断开，避免了大电流或超负荷对内部元件的损害。但是热继电器在实际工作过程中存在使用寿命短、保护精度低以及易受外界环境干扰等缺点。依托电子信息技术的发展，将微处理器应用到低压控制装置中，可以提高电机保护的精度，实现自动跳闸；还能够拓展保护功能，完成不平衡保护、缺項保护等工作。
2.控制功能
在电动机控制系统中加入PLC系统，根据工厂工作需要人为的编写控制程序，完成对不同线路和各类电气设备的控制。低压电机控制系统还可实现分机控制，将主机和线路区分开，提高电机控制的精确性和快速性。近年来，随着工业自动化水平的不断提升，工厂中应用电气设备的种类和数量都大幅度增加，对低压电机控制提出了更高要求。基于PLC的新型电动机控制装置，进行自定义控制，在实际使用成本上有较为明显的优势，因此在现阶段工厂低压电机控制中有广泛应用。
3.测量功能
电动机在运行过程中其工况会发生动态变化，要想提高低压电机控制效率，必须通过前端测量和收集相关数据（电流、电压等），对数据进行整合分析，利用单片机进行数据处理，提高控制的针对性。在各项工作中实现对电流和电压等数据的测量至关重要，由于工厂中电气设备较多，如何实时获取目标电气设备的运行数据是实现测量功能的关键。低压电机控制系统中采用局域网进行连接，可以借助于终端计算机对电动机运行数据进行动态测量，减轻了人工压力，提高了测量精确度。
二、热继电器控制的特点分析
在电机智能保护器未推广使用前，多数工厂都是采用热继电器作为主要的过载保护器件。早期工厂低压电机保护手段相对有限，热继电器的应用较为广泛。从实际控制效果来看，基于热继电器的控制系统具有如下特点：
首先，随着热继电器使用年限的增长，会产生较为严重的热疲劳问题。电气设备运行过程中产生的热量不能及时散失，当热量堆积到一定程度后容易烧毁电机。因此，虽然热继电器本身的成本相对较低，但是使用寿命较短，需要频繁更换；其次，如果需要获取低压电机传送电流、功率等相关数据，需要人为的调整电量送变器，使其产生5-15mA的模拟量信号。由于送变器没有显示器，因此安装后无法进行调试，可能存在故障隐患。同时，电流互感器的负载偏高，也会影响控制精度。最后，管理人员为了追求工厂经济效益最大化，往往会连续进行生产和运转，对电机设备的稳定性和可靠性提出了更高要求。长时间超负荷运行会增加电机设备出现运行故障的概率。
三、工厂低压电机控制系统的配置方案
1.电机智能保护配置方案
电机智能保护是随着电子信息技术发展而来的一种综合保护手段，它能够借助于前端传感装置，及时获取电机以及其他电气设备的运行数据，然后将其反馈到终端计算机中进行分析和处理，并且根据计算机不断的调控确保电机和其他电气设备处于安全状态下运行。除了具备传统热继电器的控制和保护功能外，这种智能保护配置方案还可以完成过（欠）压保护、漏电保护和缺相保护等。同时还兼具信息传输速度快、动作灵敏、精确度高等一系列优点，逐渐替代热继电器成为现阶段工厂常用的电机保护装置。工厂在实际使用时，可以由技术人员根据各项工作需要人为设置或调整控制参数，提高工厂低压电机运行安全。
2.基于modus通信协议的配置方案
目前国内的高级电机智能保护器一般配置支持modus通讯协议的通讯接口。在变电所设置一套电气自己的监控系统——SCADA系统，配置有主服务器，通过通讯电缆可以从各个电机智能保护器收集电机信号。而电气主服务器与DCS之间已用通讯网络连接。DCS可以发命令随时取用电气主服务器上的低压电机运行等参数。基于modus通信协议的配置方案存在主要特点如下：
第一，通讯电气的终端服务器上安装有显示器，技术人员可以通过显示器及时掌握和分析低压电机的工况，并且对异常状况进行及时调节。在内部连接方式上，modus通信协议采用的是硬线连接和模块安装混合的方式，便于调试和后期维护。第二，DCS发出的指令可以通过串口快速到达动作位置，并完成控制动作。整个系统采用闭环控制，末端的模拟量可以作为响应参数，重新进入到电机智能保护器配置模拟量的输入端，完成对低压电机的自动控制。通过实际观测，基于modus通信协议的配置方案也会出现网络延迟等问题，通信信号传输速度较长，低压电机控制动作较慢。
3.基于Prifibus-DP通讯协议的配置方案
Prifibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。Profibus-DP是经过优化的高速、廉价的通信系统，专为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计，用于分布式控制系统的高速数据传输。控制命令、运行数据、统计数据和参数数据均通过两线式总线电缆传输。电机的运行和统计数据可以通过通信网络Profibus-DP存取，该数据可由用户程序读取，并可传送给相应的通讯和监视系统。电机的启动、停止命令可由DCS通过通讯发送至电机智能保护器，由智能保护器输出相应的命令动作。
结语：
工业企业生产技术和管理水平的不断提高，要求低压电机控制系统进行配置升级，从而更好的适应工厂生产和发展需要。传统的热继电器虽然成本上具有优势，但是功能上已经很难满足工厂低压电机运行安全的需要，必须要结合智能控制技术，逐渐推广使用智能电机保护装置。文中介绍的三种电机智能控制配置方案各有其适用范围，工厂管理人员可以根据需要具体选择，从而更好的推动工厂自身的发展。
参考文献：
[1]熊德智，陈向群，杨杰，等.电机式低压智能微型断路器控制系统设计[J].电测与仪表，2016，53（23）：117-121.
[2]辛旺，何志伟.基于ARM微处理器LPC2132的智能电动机保护器设计[J].现代电子技术，2017，30（9）：138-140.
[3]高飞翔，楚金澄，孟凡钰，等.浅谈低电气控制系统中低压电动机常用保护环节的作用[J].科技创新导报，2015（34）：131-132.