无锡伯顿起重电机2018年2月27日讯 电机作为重要的机械设备，在工业生产中大量使用，电机异 常现象的发生，不仅影响了生产的持续进行，还对操作人员的安 全造成了重大威胁，给工业生产和日常生活带来了巨大的隐患， 甚至是灾难，所以严格控制转速是电动机重要的要求，在很多运 动系统的测速中，都需要对电机的转速进行监测确保电机能够正 常启动、运行。目前，ＰＬＣ实现脉冲信号的测量主要是用 ＰＬＣ的 高速计数单元来实现，但带有高速记数功能的 ＰＬＣ又相对昂 贵，本文采用常规 ＰＬＣ，设计了一种可以进行高速脉冲记数功能 的应用程序，实现对电机速度的监测以达到对电机有效的保护。
１ 电机转速异常现象
电机的正常运行对工业生产至关重要，所以对电机事故的 预防和排查是非常重要的，电动机在运行过程中的异常现象及处 理方式为：
１．１ 电机转速异常 电机转速异常的现象有电动机不能启动和启动后处于非正 常转速两种情况。造成电机不能启动的主要原因有：
（１）定子回路一相断线；
（２）转子回路断线或接触不良；
（３）电动机转子或被拖动机械被卡死；
（４）电动机定子回路接线错误。 根据上述可能的原因，首先检查电源是否正常，然后检查开 关、闸刀、熔断器及一次回路接线。电机启动后处于非正常转速 的主要原因有：
（１）电动机电源电压波动大；
（２）电刷接触不良；
（３）电动机轴承转动性能不良。
处理方法为：用电压表检查电动机输入端电压，确认电源电 压过低后进行调整。检查电刷和起动变阻器的接触部位，改善电 刷与集电环的接触面积。
１．２ 电动机运行温度过高 造成电动机运行温度过高的原因有：
（１）电源电压过高；
（２）负载过重或卡死；
（３）通风散热方面有问题。 处理方式：针对负载过大，应减少负载，或换取更大容量的电 动机。电动机风道阻塞，应清除风道灰尘或油垢，加强通风散热 能力。 对于电机在运行中产生的异常现象，微处理器在硬件和软件 设计中应该及时对电机进行保护处理。比如：由于短路的原因， 电动机进行的自动跳闸。电机转速是判定电机运行状态的关键 参数，当电机速度处于非正常运行状态，需要及时处理以免发生 事故。
２ 电机转速监测程序设计思想 本程序设计提出使用常规 ＰＬＣ的记数器和定时器功能，在 定时器定时范围内捕捉光电编码器产生的高速脉冲，根据脉冲的 多少判断电机速度的大小，实现一种利用常规 ＰＬＣ进行高速脉冲计数，监测电机速度的方法。具体方法如下：使用 ２个定时器 （精度为 １０ｍｓ）截取 ０．１ｓ的时间间隔，把计时开始时计数器捕 捉到的脉冲数放入 ＶＤ０中，把计时结束时计数器捕捉到的脉冲 数放入 ＶＤ４中，ＶＤ４减去 ＶＤ０的值即为 ０．１ｓ内的脉冲数，然后 根据单位时间内脉冲的个数，间接反映出电机的转速。当单位时 间的脉冲个数小于正常运行所测脉冲，电机处于欠速状态，单位 脉冲的个数大于设定的正常运行所测脉冲，电机处于超速状态。 若电机转速处于异常运行状态（超速或欠速状态），ＰＬＣ实现相 应的控制措施。
３ 转速检测及异常处理的程序实现 电机转速数字检测的基本方法是利用与电动机同轴连接的 光电脉冲发生器输出的频率与脉冲成正比的原理。对光电脉 冲信号频率的测量，常用的方法有两种：一种是以单片机为核心， 扩展计数器等外围器件构成的电路；另一种是用 ＰＬＣ。由于 ＰＬＣ 可靠性高，抗干扰能力强。被广泛的应用于工业控制，本文的程 序设计是以 ＰＬＣ来监测电机速度，并通过脉冲个数来判断电机 速度是否出现异常 。 所谓转速是指单位时间 内电机转轴的回转数。采用 旋转编码器测速时，由于 与电机的转轴同轴连接，因 此，单位时间内脉冲的个数 能够表示电机转速。本文设 计的电机超速、欠速检测程 序的梯形图如图 １所示。
为了说明本程序的设计 思路，电机欠速检测程序的 流程图如图 ２所示。
在图 １中，驱动电机正常 运行的继电器 Ｍ１３０得电 １ 秒后，定时器 ＴＯ触点闭合， 程序开始通过计数器 ＣＯ累 计由输入点 Ｘ００００输入的脉 冲计数，但是，由于定时器 Ｔ１ 的延时未到，它的常闭触点 闭合，Ｃ０计数一直被复位。 在 Ｔ１延时完成 ０．１秒后，Ｔ１ 延时时间到，Ｔ１常开触点闭 合、常闭触点断开，此时，Ｃ０ 开始计数。计数经过 １秒后， Ｔ２的常开触点闭合，同时，它 的常闭触点断开，使 Ｔ１延时 终止，Ｔ１常开触点断开，反过来使 Ｔ２停止延时，同时 Ｔ１常闭触 点闭合使 Ｃ０计数复位。如此循环，使 Ｔ２每隔 １秒产生 ０．１秒的 复位脉冲使 Ｔ１复位，Ｔ１则产生 １秒的定时。在 Ｔ１之后的 １秒 内，Ｃ０的计数值超过了 ４次时，继电器 Ｍ０线圈得电，Ｍ０的常闭 触点断开，Ｔ３的延时不超过 １秒，则继电器 Ｍ１００线圈不可能得 电。若 Ｃ０计数值时钟未到达 ４次，则不能使 Ｍ０线圈得电，因此，从 Ｃ０开始计数 １秒后，Ｔ３的延时时间到，其线圈得电，Ｔ３常 开触点闭合，继电器 Ｍ１００线圈得电，电机出现欠速现象。速度 异常故障 ２０秒后，Ｔ２３延时时间到，继电器 Ｍ１００线圈失电复位， 然后，重新监测。 类似的，在图 １中，当 １秒内，计数器 Ｃ１的计数值超过 １５ 时，继电器 Ｍ１线圈得电，其常开触点闭合使 Ｍ１００线圈得电，电 机出现超速现象。在此程序中，电机正常运行的速度应该介于计 数器 Ｃ０的计数值与 Ｃ１的计数值之间。若在两个设定值之外，电 机则不能正常运行。
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