ARMLPC2136在电动机保护装置上的实现浅论
[摘要]电动机的保护装置对于保证电动机的稳定运行具有重要的意义，电动机的保护器主要以ARMLPC2136芯片为主控核心，充分利用LPC2136的强大功能，同时以采样电流计采样电压作为判断的重要凭证，判断电动机的运行情况是否良好，本文就来分析ARMLPC2136在电动机保护装置上的实现意义与市场发展潜力。
【关键词】ARMLPC2136；电动机；保护装置；实现
前言：近年来，我国的电力工业迅速发展，电动机的应用逐渐广泛化，在各行各业都可看到其身影，是保证我国工业、农业和国防建设中发挥了不可替代的作用。在当前形势下确认电动机的正常运行就显得特别重要。在实际的使用过程中，受到外界因素的影响，电动机经常会出现运行不稳的情况，造成巨大的经济损失，所以，十分有必要研究出智能型的电动机。
传统的电动机保护装置以8/16位的单片机为主，这类单片机普遍存在着缺少SPI接口、I2C总线及A/D转换口等功能模块，要想进一步提高电动机的保护装置性能，则需要增加相应的芯片来实现扩展，这将增加制造成本，同时也导致系统的可靠性降低，而且产品的体积也会增大，与之相比较，采用ARM的单片机功能更多，技术更加先进，可靠性也得到了很大的提高。
1.智能电动机系统的特点分析
本文以采用LPC2136芯片为主控核心的智能电动机为例进行分析，其处理器属于ARM7系列，支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，可以兼容传统的器件。采用了该芯片的保护器，使其可以在满足基本的保护功能前提下，同时还具有以下的重要特征：
1.1 数据处理功能强大。相对传统的系统，该系统对数据的处理能力增强，实现了对电动机、电压和电流的实时监控，可以快速计算出采样量的高效性。在很大程度上增强了电动机保护系统的可靠与稳定性。
1.2 网络通讯的先进性。该系统支持MODBUS-RTU总线协议，具有RS-485远程通讯接口。可以实现保护器与上位机的相连，保护不同单元的共享资源，实现远程控制与集中监控。
2.硬件设计细节阐述
该系统的硬件主要分为六个模块，处理器LPC2136、信号采集模块、显示模块、通讯模块、控制模块和按键模块，下面对其进行详细的介绍。
2.1 信号采集模块的设置。首先，为了对电动机运行状况实时及时监控，需要对电动机的电压和电流进行采样，另外，也需要考虑到电动机所工作的环境相对恶劣而且存在着一定的干扰信号，因此，要在系统的设置中增加抗干扰的互感器，实现对电流、电压信号的实时采集，进一步完善了系统的可靠性。
2.2 通讯模块的设置。该系统的通讯模块完全国际的相关协议，实现远程监控，遥测等功能，其在内部集成电源隔离、电气隔离等保护器与一体，大大提升了其抗干扰的能力。
2.3 按键模块的设置。按键模块主要分为参数设置键与复位键，参数设置键主要分为上下键、返回、确认四个键，实现对面板菜单的控制，设定参数的目的；复位键则主要用于发生故障解出后的复位或者是在紧急停车的时候使用的。
3.保护逻辑所具备的条件
该保护装置主要是实现对电动机正序电流、负序电流、电压进行及时的检测，使其与相应的设定值进行比较，根据比较结果对电动机实施保护，具体的保护逻辑条件有以下几个部分共同组成：
3.1 电流速断的保护。从实践中我们看到，电动机严重的电路故障主要包括相间短路与三相短路，可以采用电流速断的保护方式，任何一相电流大于速断电流定值至整定时间，保护系统启动。
3.2 赌转的保护。一旦电动机发生赌转，电流迅速上升，针对这一现象，可以采取正序短时限保护的方式。
3.3 过负荷保护。这一保护措施主要针对的是由于负荷过大无法承受而采取的必要措施，其主要是在设备运行的过程中，建立电动机发热的模型，为电动机提供保护。
3.4 对负序反时限的保护。在电动机的装置中有部分设备没有采取接地措施，其中包括断相、匝间短路、相间短路、转子开焊等。这类故障最主要的特点就是可能会出现较大的负序电流，将会在转子中产生2倍的工频电流，使转子的发热增大，影响电动机的稳定运行。
3.5 起动时间超时采取的保护对策。一般情况下，电动机都会正常起动，但是在特殊的情况下，电动机起动很可能超时，此时的电流将停留在额定电流的周围，但是低于整定电流，超时时间过久将会自动退出。一旦其起动时间超过整定的时间，电动机的电流仍会停留在电流整定值以上，启动时间过长则会采取跳闸保护的措施。
3.6 接地的保护措施。一些接地设备也会发生一定的故障，导致电动机无法正常运行，电动机的故障主要由供电系统的接地方式决定，对于不接地的中性点，
相对而言，故障电流较小，中性点直接接地的系统中，故障电流将会增大，采用ARMLPC2136的系统主要针对的是故障电流较大的接地保护。
4.该系统的软件设计
对该系统的分析我们发现，其软件设计主要采用的是C语言，其工作的环境是ADS1.2编译环境，结构简洁，紧凑，执行程序的效率较高，大大缩短了开发的实践，便于升级与移植。
对其主程序的分析，我们看到，其非常简单，装置的状态与按键状态循环程序共同组成，在完成系统的初始化后，可以利用装置状态标志位判断出监测的设备是否发生变化，一旦发现其发生变化，立即启动保护动作的子程序，然后进入到按键判断循环，系统检测后，如果有按键按下，就需要立即进入到对按键处理的子程序，采取必要的操作。
软件的程序主要是为了完成定值的读写、保护投退、模拟量上送、接收或发送与面板的通讯数据等多项功能。与此同时，装置上同时具有与上位主站的通讯功能，可以实现对装置的不同调试与测试功能，实现无人管理的目标。
结束语
综上所述，本文主要介绍了智能型的电动机保护器，其充分运用内部资源、结构紧凑、功能强大、相对而言性价比较高，可以实现对电动机的全面保护，从其投入使用的现状来看，具有强大的市场价值。
参考文献
[1]周立功.ARM微控制器基础与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
[2]高厚礼,程耕国.P87LPC768单片机在电动机保护器的应用[J].自动化与仪表,2003,(5):54-56.
[3]姚波,陆伟青.ARD2型智能电动机保护器[J].机床仪器,2008,(3):60-63.
[4]苏明,李永丽.基于数字信号处理器和单片机的外籍型电动机保护装置[J].电机与控制应用,2007,34(4):52-56.
[5]许明伟,李志鹏,郭文峰.ARM单片机技术特点及应用[J].林3木工设备,2007,35(12):38-40.
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