面向DCS基于Profibus的三相異步電機(jī)監(jiān)控與保護(hù)裝置研究.pdf

1、隨著控制系統(tǒng)的全面發(fā)展，經(jīng)過(guò)了基地式儀表、單元式組合儀表、數(shù)字式單回路調(diào)節(jié)器、模擬式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，直到目前的數(shù)字計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)DCS經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已經(jīng)廣泛的用于各行業(yè)的自動(dòng)化控制，成為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的一種重要設(shè)備。
　　目前，我國(guó)的DCS系統(tǒng)大多處于第四代，即現(xiàn)場(chǎng)變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用4-20mA的電流信號(hào)，遠(yuǎn)距離傳輸至中央控制室內(nèi)的主機(jī)柜，由機(jī)柜內(nèi)的分布式控制單元進(jìn)行集中控制。而目前國(guó)際上普遍認(rèn)為，DCS系統(tǒng)正朝新一

2、代即采用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)方向發(fā)展，也就是控制室通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行通訊，借助于現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。這種結(jié)構(gòu)豐富了現(xiàn)場(chǎng)儀表的功能、減少了系統(tǒng)的導(dǎo)線、增加了設(shè)備間的信息傳輸能力，提高了信號(hào)的抗干擾能力。本文正是基于Profibus-DP的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，研究和設(shè)計(jì)了三相異步電機(jī)的監(jiān)控和保護(hù)的裝置，該三相異步電機(jī)保護(hù)裝置利用Profibus-DP技術(shù)，和新華DCS系統(tǒng)無(wú)縫集成。
　　Profibus-DP技術(shù)是一項(xiàng)先進(jìn)

3、的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展十分迅速，市場(chǎng)占有率大增，它能有效的應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表和設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和上層控制設(shè)備之間的通訊。
　　另一方面由于控制對(duì)象三相異步電機(jī)的監(jiān)控和保護(hù)對(duì)精度，穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性有一定的要求，因此本文采用了TMS320LF2407芯片作為數(shù)據(jù)采集處理的核心芯片，對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行64點(diǎn)的快速傅里葉變換，并使用實(shí)序列快速傅里葉變換優(yōu)化，從而節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，最終計(jì)算出三相電流的有效值，正序、負(fù)序、零序電流

4、以及漏電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電機(jī)的監(jiān)控和保護(hù)。
　　為了實(shí)現(xiàn)以上這些功能，本論文主要完成了以下幾方面的工作:
　　(1)剖析了Profibus-DP技術(shù)的原理和各層的結(jié)構(gòu)，比較各種實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇適合本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案。
　　(2)剖析了三相異步電機(jī)保護(hù)的原理，分析了多種電流采樣的方法，討論快速傅里葉變換的原理和實(shí)序列傅里葉變換的優(yōu)化。
　　(3)依據(jù)Profibus-DP技術(shù)的原理和三相異步電機(jī)保護(hù)的原理