專利名稱：一種多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是多臺高壓電機的固態(tài)軟起動控制裝置及其方法。
背景技術(shù)：
固態(tài)軟起動器，亦稱為可控硅電動機軟起動器，它是一種集電動機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電動機控制裝置。它不僅有效地解決了電動機起動過程中電流沖擊和轉(zhuǎn)矩沖擊問題，還可以根據(jù)應(yīng)用條件的不同設(shè)置其工作狀態(tài)，有很強的靈活性和適應(yīng)性。隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，目前在鋼鐵、水泥、化工等領(lǐng)域，很多生產(chǎn)線都采用多臺同類電機對工藝負載進行拖動。一方面，由于工藝的相關(guān)性、繼承性及一致性，生產(chǎn)線內(nèi)部及生產(chǎn)線之間的多臺高壓電機都具有完全相同或接近的設(shè)計參數(shù)。目前的技術(shù)采用兩種控制方案①為每臺電機配置一臺軟起動器，電機的起停由其對應(yīng)的軟起動器獨立控制；
②為多臺電機配置一臺軟起動器，多臺電機的起停由同一臺軟起動控制。對于第一種方案，配置簡單方便，軟起動器故障時，僅僅影響一臺電機的使用，但成本高、維護工作量大。對于第二種方案，成本低、維護工作量小，但一旦軟起動器發(fā)生嚴重故障時，多臺電機的起動都將受到影響，可靠性較低。另一方面，由于工藝的復(fù)雜性、企業(yè)巨大的占地面積、及縱橫交錯的高低壓電氣網(wǎng)絡(luò)而不可避免產(chǎn)生的強電磁干擾特點，采用常規(guī)的介質(zhì)(如電纜)進行信號傳輸和控制，將導(dǎo)致以下不利影響①傳輸距離受限電磁干擾嚴重、信號質(zhì)量差；③電纜布線、施工工程量大；④對于多信號的遠距離傳輸，材料成本大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，提供一種多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置，對多臺電機的起停操作進行優(yōu)化控制，當一臺固態(tài)軟起動器故障時，電機的起停操作不會受任何影響，提高了可靠性，且維護工作量小。本發(fā)明的另一目的是提供基于上述固態(tài)軟起動裝置的多臺電機固態(tài)軟起動方法。為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置，包括一個PLC控制器、第一軟起動器、第二軟起動器、至少一個固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及若干個輸出柜；所述第一切換柜設(shè)有第一輸出端、第二輸出端和至少一個輸入端，所述第二切換柜設(shè)有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端；所述固態(tài)軟起動開關(guān)連接在高壓母線與第一切換柜的輸入端之間；所述第一軟起動器連接在第一切換柜的第一輸出端與第二切換柜第一輸入端之間，所述第二軟起動器連接在第一切換柜的第二輸出端與第二切換柜第二輸入端之間；所述若干個輸出柜分為2組，每組輸出柜的輸入端與第二切換柜的其中一個輸出端連接；PLC控制器分別與第一軟起動器、第二軟起動器、固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及輸出柜連接。所述第一切換柜設(shè)有第一輸入端和第二輸入端；所述固態(tài)軟起動開關(guān)有2個，為第一固態(tài)軟起動開關(guān)和第二固態(tài)軟起動開關(guān)，第一固態(tài)軟起動開關(guān)連接在第一高壓母線與第一切換柜的第一輸入端之間，第二固態(tài)軟起動開關(guān)連接在第二高壓母線與第一切換柜的第二輸入端之間。所述第一切換柜包括隔尚開關(guān)K00、隔尚開關(guān)KOl和隔尚開關(guān)K02,隔尚開關(guān)KOl的兩端分別引出第一切換柜的第一輸入端和第一輸出端，隔離開關(guān)K02的兩端分別引出第一切換柜的第二輸入端和第二輸出端，隔離開關(guān)KOO連接在第一切換柜的第一輸入端與第二輸入端之間。所述固態(tài)軟起動開關(guān)為斷路器。所述第二切換柜包括隔尚開關(guān)K03、隔尚開關(guān)K04和隔尚開關(guān)K05,隔尚開關(guān)K03的兩端分別引出第二切換柜的第一輸入端和第一輸出端，隔離開關(guān)K04的兩端分別引出第二切換柜的第二輸入端和第二輸出端，隔離開關(guān)K05連接在第二切換柜的第一輸出端與第二輸出端之間。 所述輸出柜包括相串聯(lián)的隔離開關(guān)和高壓真空接觸器。本發(fā)明基于所述固態(tài)軟起動裝置的多臺高壓電機固態(tài)軟起動方法中，所述PLC控制器采用循環(huán)掃描方式對第一軟起動器、第二軟起動器、固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及輸出柜進行檢測，得到外部輸入信號，并對外部輸入信號進行加工處理，再依據(jù)處理結(jié)果進行控制，在每次循環(huán)中，按先后順序依次執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控、閉鎖邏輯、軟起動控制和軟停機控制四個階段，其中在狀態(tài)監(jiān)控階段，PLC控制器對外部輸入信號進行濾波處理并送入數(shù)據(jù)存儲區(qū)；在閉鎖邏輯階段，PLC控制器將所述數(shù)據(jù)存儲區(qū)的數(shù)據(jù)進行組合邏輯處理和判斷，并向固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及輸出柜的動作回路輸出允許動作條件
信號;在軟起動控制階段，PLC控制器判斷數(shù)據(jù)存儲區(qū)是否接收到有效的電機起動指令信號，如果未接收到有效的電機起動指令信號，則轉(zhuǎn)到軟停機控制階段；如果接收到有效的電機起動指令信號，則按照時序邏輯的方法通過第一軟起動器或第二軟起動器對相應(yīng)電機進行軟起動控制；在軟停機控制階段，PLC控制器判斷數(shù)據(jù)存儲區(qū)是否接收到有效的電機停機指令信號，如果未接收到有效的電機停機指令信號，則返回狀態(tài)監(jiān)控階段；如果接收到有效的電機停機指令信號，則按照時序邏輯的方法通過第一軟起動器或第二軟起動器對相應(yīng)電機進行軟停機控制。若將本發(fā)明應(yīng)用在有2N臺高壓電機負載的環(huán)境中，則本發(fā)明可包括2N+2個高壓斷路器QF、兩個固態(tài)軟起動器、兩個切換柜、2N個輸出柜和一個PLC控制器。其中所述的2N+2個高壓斷路器QF，包括斷路器QF10、斷路器QF11、斷路器
QF12、......、斷路器QF1N，以及斷路器QF20、斷路器QF21、斷路器QF22、……、斷路器QF2N。
斷路器QFlO的上端口連接系統(tǒng)高壓母線一，下端口連接第一切換柜的輸入端A ;斷路器QF20的上端口連接系統(tǒng)高壓母線二，下端口連接第一切換柜的輸入端B ;斷路器QFlI、斷路器QF12、……、斷路器QFlN的一端連接系統(tǒng)高壓母線一，另一端分別連接輸出柜11、輸出柜12、……、輸出柜IN的輸出端；斷路器QF21、斷路器QF22、……、斷路器QF2N的一端連接系統(tǒng)高壓母線二，另一端分別連接輸出柜21、輸出柜22、……、輸出柜2N的輸出端。
所述的兩個固態(tài)軟起動器，軟起動器A的輸入端接第一切換柜的輸出端A，軟起動器A的輸出端接第二切換柜的輸入端A ;軟起動器B的輸入端接第一切換柜的輸出端B，軟起動器B的輸出端接第二切換柜的輸入端B。所述的兩個切換柜中，第一切換柜有兩個輸入端、兩個輸出端，內(nèi)部包括隔離開關(guān)K00、隔離開關(guān)KOl和隔離開關(guān)K02，隔離開關(guān)KOO的一端與隔離開關(guān)KOl的上端口相連后引至柜體輸入端A，隔離開關(guān)KOO的另一端與隔離開關(guān)K02的上端口相連后引至柜體輸入端B，隔離開關(guān)KOl的下端口引至柜體輸出端A，隔離開關(guān)K02的下端口引至柜體輸出端B。第二切換柜有兩個輸入端、兩個輸出端，內(nèi)部包括隔離開關(guān)K03、隔離開關(guān)K04和隔離開關(guān)K05，隔離開關(guān)K03的上端口引至柜體輸入端A，隔離開關(guān)K04的上端口引至柜體輸出入B，隔離開關(guān)K05的一端與隔離開關(guān)K03的下端口相連后引至柜體輸出端A，隔離開關(guān)K05的另一端與隔離開關(guān)K04的下端口相連后引至柜體輸出端B。所述的2N個輸出柜,每個輸出柜有一個輸入端和一個輸出端,輸出柜11包括隔離開關(guān)Kll和高壓真空接觸器KM11，隔離開關(guān)Kll的上端口作為柜體的輸入端，隔離開關(guān)Kll的下端口與高壓真空接觸器KMll的上端口相連，高壓真空接觸器KMll的下端口作為柜體 的輸出端；輸出柜12包括隔離開關(guān)K12和高壓真空接觸器KM12，隔離開關(guān)K12的上端口作為柜體的輸入端，隔離開關(guān)K12的下端口與高壓真空接觸器KM12的上端口相連，高壓真空接觸器KM12的下端口作為柜體的輸出端；……；輸出柜IN包括隔離開關(guān)KlN和高壓真空接觸器KM1N，隔離開關(guān)KlN的上端口作為柜體的輸入端，隔離開關(guān)KlN的下端口與高壓真空接觸器KMlN的上端口相連，高壓真空接觸器KMlN的下端口作為柜體的輸出端；輸出柜21包括隔離開關(guān)K21和高壓真空接觸器KM21，隔離開關(guān)K21的上端口作為柜體的輸入端，隔離開關(guān)K21的下端口與高壓真空接觸器KM21的上端口相連，高壓真空接觸器KM21的下端口作為柜體的輸出端；輸出柜22包括隔離開關(guān)K22和高壓真空接觸器KM22，隔離開關(guān)K22的上端口作為柜體的輸入端，隔離開關(guān)K22的下端口與高壓真空接觸器KM22的上端口相連，高壓真空接觸器KM22的下端口作為柜體的輸出端；……，輸出柜2N包括隔離開關(guān)K2N和高壓真空接觸器KM2N，隔離開關(guān)K2N的上端口作為柜體的輸入端，隔離開關(guān)K2N的下端口與高壓真空接觸器KM2N的上端口相連，高壓真空接觸器KM2N的下端口作為柜體的輸出端。輸出柜11、輸出柜12、……、輸出柜IN的輸入端接至公共母線銅排一，該母線銅
排與第二切換柜的輸出端A相連,輸出柜11、輸出柜12、......、輸出柜IN的輸出端分別連
接電機11、電機12、……、電機IN;輸出柜21、輸出柜22、……、輸出柜2N的輸入端接至公共母線銅排一，該母線銅排與第二切換柜的輸出端B相連，輸出柜21、輸出柜22、……、輸出柜2N的輸出端分別連接電機21、電機22、……、電機2N。所述的PLC控制器作為本技術(shù)方案的控制核心，由輸入部件和輸出部件構(gòu)成。輸入部件采集2N+2個高壓斷路器QF的合閘、分閘的信號和位置信號；和2N個輸出柜的高壓真空接觸器KM的合閘、分閘信號和位置信號，以及隔離開關(guān)K的位置信號；和兩臺切換柜隔離開關(guān)K的位置信號，兩臺軟起動器的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)信號；PLC控制器對所采集的信號進行處理后，由輸出部件向2N+2個高壓斷路器QF的合閘、分閘的線圈回路；和2N個輸出柜的高壓真空接觸器KM的合閘、分閘的線圈回路，以及隔離開關(guān)的電磁鎖線圈回路輸出控制指令，控制斷路器合閘或分閘，控制高壓真空接觸器的合閘或分閘，控制隔離開關(guān)的閉合或開啟；輸出部件還向兩臺軟起動器輸出啟動、停機控制指令。
本發(fā)明的工作原理是正常情況下，隔離開關(guān)K00、隔離開關(guān)K05處于分閘位置，其它隔離開關(guān)K處于合閘位置，固態(tài)軟起動器A控制電機11至電機IN這N臺電機的起停操作，固態(tài)軟起動器B控制電機21至電機2Ν這N臺電機的起停操作。當固態(tài)軟起動器A發(fā)生嚴重故障而不能使用時，將隔離開關(guān)Κ03、隔離開關(guān)KOl分閘，從而可以對固態(tài)軟起動器A進行檢修，同時將隔離開關(guān)Κ00、隔離開關(guān)Κ05合閘，固態(tài)軟起動器B控制電機11至電機IN、電機22至電機2Ν，這2Ν臺電機的起停操作。當固態(tài)軟起動器B發(fā)生嚴重故障而不能使用時，將隔離開關(guān)Κ04、隔離開關(guān)Κ02分閘，從而可以對固態(tài)軟起動器B進行檢修，同時將隔離開關(guān)KOO、隔離開關(guān)Κ05合閘，固態(tài)軟起動器A控制電機11至電機IN、電機22至電機2Ν，這2Ν臺電機的起停操作。無論軟起動器正?；蛘呤枪收锨闆r下，高壓斷路器QFlO始終作為電機11至電機IN這N臺電機的固態(tài)軟起動高壓電源，高壓斷路器QF20始終作為電機21至電機2Ν這N臺電機的固態(tài)軟起動高壓電源，從而保證高壓母線與高壓電機的嚴格對應(yīng)控制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點 ①結(jié)構(gòu)合理，功能完善，成本較低。②互為備用，一臺軟起動器故障時，不影響電機正常起動。③母線電源清晰，不存在交叉供電風險，即高壓母線I上的高壓斷路器QFlO不能起動電機21、電機22、電機2Ν，高壓母線II上的高壓斷路器QF20不能起動電機11、電機12、電機IN。對于單高壓母線的情況，可以摘除隔離開關(guān)Κ00，而代之以高壓母排，使用一個高壓斷路器QF對軟起動器供電即可。④易于擴展，當電機負載增加或減少時，只需對應(yīng)增加或減少輸出柜、高壓斷路器QF柜即可。⑤檢修方便。當任一軟起動器故障時，只需斷開軟起動器的輸入側(cè)和輸出側(cè)隔離開關(guān)，形成明顯高壓斷點，即可對故障軟起動器進行檢修，而不影響電機的正常使用。⑥采用Profibus-DP光纖通訊,傳輸距離遠、速度快,支持遠程的監(jiān)控操作；抗干擾能力強；布線施工量小。


圖I示出本發(fā)明實施例的軟起動裝置系統(tǒng)主結(jié)線示意圖；圖2示出軟起動器正常情況下，電機的起動原理圖；圖3示出軟起動器故障情況下，電機的起動原理圖；圖4示出軟起動器故障情況下，電機的停機原理圖；圖5不出本發(fā)明實施例的光纖通纖原理圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及取得的效果，下面結(jié)合附圖及較佳實施例(Ν=3)，對本發(fā)明所提出的多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置的技術(shù)方案，進行清楚和完整的描述。實施例參見圖I，本發(fā)明多臺電機固態(tài)軟起動裝置，包括八個高壓斷路器QF、十二個隔離開關(guān)K、六個高壓真空接觸器KM、兩個固態(tài)軟起動器、一個PLC控制器、一個Profibus-DP通訊模塊及一個光纖連接模塊。如圖I所示，斷路器QF11、QF12、QF13的一端連接系統(tǒng)高壓母線I，另一端分別連接電機M11、M12、M13 ;斷路器QFlO的上端口連接系統(tǒng)高壓母線I，下端口連接隔離開關(guān)KOl的上端口 ；斷路器QF21、QF22、QF23的一端連接系統(tǒng)高壓母線II，另一端分別連接電機M21、M22、M23 ;斷路器QF20的上端口連接系統(tǒng)高壓母線II，下端口連接隔離開關(guān)K02的上端口。如圖I所示，隔離開關(guān)Kll的下端口連接電機M11，上端口連接高壓真空接觸器KMll的下端口 ；隔離開關(guān)K12的下端口連接電機M12，上端口連接高壓真空接觸器KM12的下端口 ；隔離開關(guān)K13的下端口連接電機M13，上端口連接高壓真空接觸器KM13的下端口 ；隔離開關(guān)K21的下端口連接電機M21，上端口連接高壓真空接觸器KM21的下端口 ；隔離開關(guān)K22的下端口連接電機M22，上端口連接高壓真空接觸器KM22的下端口 ；隔離開關(guān)K23的下端口連接電機M23，上端口連接高壓真空接觸器KM23的下端口 ；隔離開關(guān)KOO的一端連接隔離開關(guān)KOl的上端口，另一端連接隔離開關(guān)K02的上端口 ；隔離開關(guān)K04的上端口連接 軟起動器B的輸出端，下端口連接輸出母線II ;隔離開關(guān)K03的上端口一端連接軟起動器A的輸出端，下端口連接輸出母線I ;隔離開關(guān)K05的一端連接輸出母線I，另一端連接輸出母線II ;隔離開關(guān)KOl的上端口連接斷路器QFlO的下端口，下端口連接軟起動器A的輸入端；隔離開關(guān)K02的上端口連接斷路器QF20的下端口，下端口連接軟起動器B的輸入端。如圖I所示，KMlU KMl2, KMl3的上端口連接至輸出母線I，下端口分別連接隔離開關(guān)K11、K12、K13的上端口 ；ΚΜ21、ΚΜ22、ΚΜ23的上端口連接至輸出母線I，下端口分別連接隔離開關(guān)Κ21、Κ22、Κ23的上端口。如圖I所示，軟起動器A輸入端接隔離開關(guān)Κ02的下端口，輸出端接隔離開關(guān)Κ04的上端口 ；軟起動器B輸入端接隔離開關(guān)KOl的下端口，輸出端接隔離開關(guān)Κ03的上端口。本發(fā)明的技術(shù)方案采用的PLC為S7-300系列，配置有一個Probus-DP通訊模塊CP342-5，光纖連接模塊采用西門子的OLM模塊，支持與主站系統(tǒng)的獨立交互光纖通信。PLC控制器作為本技術(shù)方案的控制核心，其軟件程序包括狀態(tài)監(jiān)控、閉鎖邏輯、軟起動控制、軟停機控制、通訊處理等部分。狀態(tài)監(jiān)測部分采集隔離開關(guān)K、高壓真空接觸器ΚΜ、高壓斷路器QF的位置狀態(tài)及軟起動器的運行、故障等信息作為后續(xù)部分功能的依據(jù)。閉鎖邏輯部分用于對高壓斷路器QF、隔離開關(guān)K、真空接觸器的合分閘操作進行限定，以保證人身安全、設(shè)備安全，同時實現(xiàn)高壓斷路器QF、隔離開關(guān)K及真空接觸器的有秩序控制。軟起動控制部分用于對各臺電機的起動進行控制。軟停機控制部分用于對各臺電機的停機過程進行控制，通訊處理部分，用于實現(xiàn)與外部設(shè)備的信息發(fā)送與接收交換，通訊方式為Profibus-DP,客戶方可以從主站側(cè)監(jiān)測和控制本發(fā)明軟起動裝置。PLC采用循環(huán)掃描方式對外部數(shù)據(jù)進行檢測、加工處理、控制、通信。在每次循環(huán)中，按先后順序依次執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控、閉鎖邏輯、軟起動控制、軟停機控制、通信處理五大部分。在狀態(tài)監(jiān)控階段，PLC對外部輸入信號進行濾波處理并送入指定的數(shù)據(jù)存儲區(qū)M ;在閉鎖邏輯階段，PLC將以上數(shù)據(jù)存儲區(qū)M數(shù)據(jù)進行組合邏輯處理和判斷，并向固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及輸出柜的斷路器、接觸器、隔離開關(guān)輸出允許動作條件信號，這些輸出信號在PLC外部通過電氣導(dǎo)線的方式串聯(lián)接入斷路器、接觸器、隔離開關(guān)的動作回路；在軟起動控制階段，PLC判斷數(shù)據(jù)存儲區(qū)M是否接收到有效的電機起動指令信號，如果未接收到有效的電機起動指令信號，則跳過本階段，執(zhí)行下一流程，轉(zhuǎn)入軟停機控制階段；如果接收到有效的電機起動指令信號，則按照時序邏輯的方法通過第一軟起動器或第二軟起動器對相應(yīng)電機進行軟起動控制；在軟停機控制階段，PLC判斷數(shù)據(jù)存儲區(qū)M是否接收到有效的電機停機指令信號，如果未接收到有效的電機停機指令信號，則跳過本階段，執(zhí)行下一流程，轉(zhuǎn)入狀態(tài)監(jiān)控階段；如果接收到有效的電機停機指令信號，則按照時序邏輯的方法通過第一軟起動器或第二軟起動器對相應(yīng)電機進行軟停機控制；在通信處理部分，PLC將前面四個階段的有效數(shù)據(jù)打包，然后傳送到Profibus-DP通訊模塊轉(zhuǎn)換為電信號，繼而通過光纖連接模塊轉(zhuǎn)換為光信號輸出給客戶方。下面將按照PLC控制器的控制原理，結(jié)合圖2-4，對本發(fā)明的控制過程分五部分作出描述一、狀態(tài)監(jiān)控PLC控制器的數(shù)字量輸入模塊通過導(dǎo)線采集真空接觸器、斷路器QF的輔助常開節(jié)點信號、安裝在隔離開關(guān)K上的行程開關(guān)信號、軟起動器的運行及停機狀態(tài)。PLC控制器的數(shù)字量輸出模塊通過導(dǎo)線輸出各個真空接觸器、斷路器QF的合分閘指令，同時分別向軟起動器輸出指令信息。在客戶側(cè)主站能夠測量到斷路器QF位置的條件下，一種比較好的方案是，斷路器QF的位置信號通過光纖由主站發(fā)送給軟起動裝置，這樣可節(jié)省一定數(shù)量的電纜。二、閉鎖邏輯對于高壓設(shè)備而言，根據(jù)“電氣五防”的要求，應(yīng)防止帶負荷分、合隔離開關(guān)K，防止誤發(fā)誤合斷路器QF、隔離開關(guān)、接觸器。本發(fā)明實施例遵循“電氣五防”的要求，對隔離開關(guān)K、斷路器QF、接觸器采取閉鎖處理，保證設(shè)備和人身安全。如圖2所示，常規(guī)情況下，隔離開關(guān)Κ11 Κ13、Κ2ΓΚ23處于合閘位置，僅在檢修時斷開；接觸器ΚΜ11 ΚΜ13、ΚΜ2ΓΚΜ23處于斷開位置，僅在軟起動過程中，由PLC控制其合閘(也可手動操作)。在PLC程序中，對隔離開關(guān)Κ11 (13、Κ21 (23設(shè)置以下閉鎖功能即隔離開關(guān)K輸入側(cè)真空接觸器處于合閘位置時，隔離開關(guān)K不能操作，隔離開關(guān)K輸入側(cè)真空接觸器處于分閘位置時，隔離開關(guān)K允許操作。隔離開關(guān)Κ0(ΓΚ02的閉鎖功能遵循“輸入端、輸出端不帶高壓”的原則。此外，為避免交叉供電和主回線形成環(huán)流，本技術(shù)方案的PLC控制器額外設(shè)置以下閉鎖邏輯①Q(mào)F10、QF20、K00中任何兩個在合閘位置時，另一個不能合閘。②K00、K01、Κ02中任何兩個在合閘位置時，另一個不能合閘。③Κ04、Κ03、Κ05中任何兩個在合閘位置時，另一個不能合閘。④Κ05在合閘位置時，接觸器ΚΜ11 (Μ23中任何一個在合閘位置時，其它接觸器不能合閘。⑤K05在分閘位置時，接觸器ΚΜ11 (Μ13中任何一個在合閘位置時，其它接觸器不能合閘。⑥Κ05在分閘位置時，接觸器ΚΜ21 (Μ23中任何一個在合閘位置時，其它接觸器不能合閘。三、軟起動控制對于各電機負載的軟起動控制，區(qū)分為軟起動器正常情況下的軟起動控制，以及一臺軟起動器故障后的軟起動控制。首先，簡單地介紹軟起動器正常情況下的軟起動控制方案。如圖2所示，隔離開關(guān)K00、K05處于分閘位置，其它隔離開關(guān)K處于合閘位置，PLC判斷隔離開關(guān)Κ00、Κ05的都為分閘狀態(tài)，從而指定固態(tài)軟起動器A控制Μ1ΓΜ13三臺電機的軟起動操作，固態(tài)軟起動器B、控制Μ21 M23三臺電機的軟起動操作。以軟起動器A為例，如圖2所示，合閘高壓斷路器QF10，執(zhí)行電機啟動指令，PLC根據(jù)不同的電機啟動指令，控制輸出柜的高壓真空接觸器KM合閘，然后軟起動器A以較大起始觸發(fā)角導(dǎo)通，以設(shè)定步長變化觸發(fā)角，從而控制電機Mll從零開始加速，當Mll轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，軟起動器A輸出旁路合閘指令信號，PLC根據(jù)記憶的啟動指令信息，自動控制對應(yīng)電機的旁路側(cè)高壓斷路器QF自動合閘，然后使電機對應(yīng)的輸出柜真空接觸器分閘，從而電機Mll轉(zhuǎn)入工頻運行，起動完畢。其次，簡單地介紹一臺軟起動器故障后(以軟起動器A故障為例)的軟起動控制方 案。隔離開關(guān)K03、K01處于分閘位置，從而可以對固態(tài)軟起動器A進行檢修，同時將隔離開關(guān)Κ00、隔離開關(guān)Κ05合閘，PLC判斷隔離開關(guān)Κ00、Κ05都為合閘狀態(tài)、隔離開關(guān)Κ03、Κ01為分閘位置，從而指定固態(tài)軟起動器A控制Mlf Μ13、M2f Μ23這六臺電機的軟起動操作。如圖3所示，合閘高壓斷路器QF10，執(zhí)行電機啟動指令，PLC根據(jù)不同的電機啟動指令，控制輸出柜的高壓真空接觸器KM合閘，然后軟起動器B以較大起始觸發(fā)角導(dǎo)通，以設(shè)定步長變化觸發(fā)角，從而控制電機從零開始加速，當電機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，軟起動器B輸出旁路合閘指令信號，PLC根據(jù)記憶的啟動指令信息，自動控制對應(yīng)電機的旁路側(cè)高壓斷路器QF自動合閘，然后使電機對應(yīng)的輸出柜真空接觸器分閘，從而電機轉(zhuǎn)入工頻運行，起動完畢。四、軟停機控制對于各電機負載的軟停機控制，區(qū)分為軟起動器正常情況下的軟停機控制，以及一臺軟起動器故障后的軟停機控制。PLC判斷隔離開關(guān)K00、K05處于分閘位置，從而指定固態(tài)軟起動器A控制Mlf Μ13三臺電機的起停操作，固態(tài)軟起動器B控制M2f Μ23三臺電機的起停操作；PLC判斷隔離開關(guān)K00、K05處于合閘位置，隔離開關(guān)K03、K01處于分閘位置，從而指定固態(tài)軟起動器A控制MlfM13、M2fM23六臺電機的軟停機操作。如圖4，示出了軟起動器A故障情況下，電機的停機原理圖。合閘高壓斷路器QF10，執(zhí)行電機停機指令，PLC根據(jù)不同的電機停機指令，控制輸出柜的高壓真空接觸器KM合閘，然后控制對應(yīng)電機的旁路側(cè)高壓斷路器QF自動分閘，接著軟起動器B以較小起始觸發(fā)角導(dǎo)通，以設(shè)定步長變化觸發(fā)角，從而控制電機逐漸降速，當電機轉(zhuǎn)速接近零時，軟起動器輸出“輸出分閘指令”信號，PLC根據(jù)記憶的分閘指令信息，自動使電機對應(yīng)的輸出柜真空接觸器分閘，從而實現(xiàn)了電機的停機。五、通訊處理本發(fā)明提供的多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置采用Profibus-DP通訊方式，以光纖作為通信介質(zhì)，實施方案如圖5所示。在用戶側(cè)安裝Profibus-DP通訊模塊如CP342-5，和光纖連接模塊如0LM/G11，作為Profibus-DP通訊的主站接口，在軟起動器裝置側(cè)安裝Profibus-DP通訊模塊CP342-5，和光纖連接模塊0LM/G11，作為Profibus-DP通訊的從站接口。通過STEP-7組態(tài)軟件，在主站及從站側(cè)分別配置網(wǎng)絡(luò)的通訊數(shù)據(jù)、主從站地址、通訊速率等數(shù)據(jù)。本發(fā)明的提供的多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置的有益效果是，對于具有多個高壓母線的多個電機，不僅可以滿足各電機的獨立控制，而且當其中一臺軟起動器出現(xiàn)故障時，電機的起停操作不會受任何影響。需要說明的是，本發(fā)明的實施例所涉及到的多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置，除包括實施例中所涉及的器件之外，還包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其他器件，為了突出本發(fā)明的思想，因此，在本發(fā)明的實施例中只對涉及本發(fā)明的思想的器件進行描述，對固態(tài)軟起動器中所公知的其他器件不加贅述。 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)和原理下所作的修改、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置，其特征在于包括ー個PLC控制器、第一軟起動器、第二軟起動器、至少ー個固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及若干個輸出柜；所述第一切換柜設(shè)有第一輸出端、第二輸出端和至少ー個輸入端，所述第二切換柜設(shè)有第ー輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端；所述固態(tài)軟起動開關(guān)連接在高壓母線與第一切換柜的輸入端之間；所述第一軟起動器連接在第一切換柜的第一輸出端與第二切換柜第一輸入端之間，所述第二軟起動器連接在第一切換柜的第二輸出端與第二切換柜第二輸入端之間；所述若干個輸出柜分為2組,姆組輸出柜的輸入端與第二切換柜的其中ー個輸出端連接；PLC控制器分別與第一軟起動器、第二軟起動器、固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及輸出柜連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置，其特征在于所述第一切換柜設(shè)有第一輸入端和第二輸入端；所述固態(tài)軟起動開關(guān)有2個，為第一固態(tài)軟起動開關(guān)和第二固態(tài)軟起動開關(guān)，第一固態(tài)軟起動開關(guān)連接在第一高壓母線與第一切換柜的第一輸入端之間，第二固態(tài)軟起動開關(guān)連接在第二高壓母線與第一切換柜的第二輸入端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置，其特征在于所述第一切換柜包括隔離開關(guān)K00、隔離開關(guān)KOl和隔離開關(guān)K02，隔離開關(guān)KOl的兩端分別引出第一切換柜的第一輸入端和第一輸出端，隔離開關(guān)K02的兩端分別引出第一切換柜的第二輸入端和第二輸出端,隔離開關(guān)KOO連接在第一切換柜的第一輸入端與第二輸入端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置，其特征在于所述固態(tài)軟起動開關(guān)為斷路器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置，其特征在于所述第二切換柜包括隔離開關(guān)K03、隔離開關(guān)K04和隔離開關(guān)K05，隔離開關(guān)K03的兩端分別引出第二切換柜的第一輸入端和第一輸出端，隔離開關(guān)K04的兩端分別引出第二切換柜的第二輸入端和第二輸出端,隔尚開關(guān)K05連接在第二切換柜的第一輸出端與第二輸出端之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置，其特征在于所述輸出柜包括相串聯(lián)的隔離開關(guān)和高壓真空接觸器。
7.基于權(quán)利要求I所述固態(tài)軟起動裝置的多臺高壓電機固態(tài)軟起動方法，其特征在于，所述PLC控制器采用循環(huán)掃描方式對第一軟起動器、第二軟起動器、固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及輸出柜進行檢測，得到外部輸入信號，并對外部輸入信號進行加工處理，再依據(jù)處理結(jié)果進行控制，在毎次循環(huán)中，按先后順序依次執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控、閉鎖邏輯、軟起動控制和軟停機控制四個階段，其中 在狀態(tài)監(jiān)控階段，PLC控制器對外部輸入信號進行濾波處理并送入數(shù)據(jù)存儲區(qū)； 在閉鎖邏輯階段，PLC控制器將所述數(shù)據(jù)存儲區(qū)的數(shù)據(jù)進行組合邏輯處理和判斷，并向固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及輸出柜的動作回路輸出允許動作條件信號; 在軟起動控制階段，PLC控制器判斷數(shù)據(jù)存儲區(qū)是否接收到有效的電機起動指令信號，如果未接收到有效的電機起動指令信號，則轉(zhuǎn)到軟停機控制階段；如果接收到有效的電機起動指令信號，則按照時序邏輯的方法通過第一軟起動器或第二軟起動器對相應(yīng)電機進行軟起動控制； 在軟停機控制階段，PLC控制器判斷數(shù)據(jù)存儲區(qū)是否接收到有效的電機停機指令信號，如果未接收到有效的電機停機指令信號，則返回狀態(tài)監(jiān)控階段；如果接收到有效的電機停機指令信號，則按照時序邏輯的方法通過第一軟起動器或第二軟起動器對相應(yīng)電機進行軟停機控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多臺高壓電機固態(tài)軟起動裝置及其方法，其中軟起動裝置包括一個PLC控制器、兩個軟起動器、至少一個固態(tài)軟起動開關(guān)、兩個切換柜以及若干個輸出柜；兩個切換柜分別有兩個輸入端和兩個輸出端，固態(tài)軟起動開關(guān)連接在高壓母線與一個切換柜的輸入端之間；兩個軟起動器連接在兩個切換柜之間；若干個輸出柜分為2組，每組輸出柜的輸入端與第二切換柜的其中一個輸出端連接；PLC控制器分別與第一軟起動器、第二軟起動器、固態(tài)軟起動開關(guān)、第一切換柜、第二切換柜以及輸出柜連接。本發(fā)明對多臺電機的起停操作進行優(yōu)化控制，當一臺固態(tài)軟起動器故障時，電機的起停操作不會受任何影響，提高了可靠性，且維護工作量小。
文檔編號H02P1/54GK102739127SQ20121020408
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者孫開發(fā), 羅相雨, 許賢昶 申請人:廣州智光電機有限公司, 廣州智光電氣股份有限公司