分體式LCD顯示馬達控制與保護單元
趙波
江蘇安科瑞電器制造有限公司
摘 要：文中通過對LCD、LED實際使用中各自的特點進行分析比較，說明LCD顯示馬達控制與保護單元在實際應用中的優(yōu)勢。并介紹ARD3新一代LCD顯示馬達控制與保護單元的設計思路、實際應用、產品性能指標、安裝方式。
關鍵詞：馬達保護與控制裝置；ARD3
Design and Application of Motor Protector and Control Device with Split Lcd Operator Panel
Abstract: This paper
Key words: motor protector and control device；ARD3
0 引言
伴隨著電子式電動機保護器的大力推廣及應用，客戶對這種新式的電子式保護裝置的應用更加熟悉，同時也對產品的使用提出了更高要求，尤其是參數(shù)設定、故障查詢等人機交互方面。
1 分體LCD顯示方案的提出
前一代ARD3電動機保護器分為一體式、分體72F、分體90F，都采用LED（數(shù)碼管，以下都以LED代表數(shù)碼管）顯示方式。在現(xiàn)場應用中LED顯示方式亮度高，即使在光線不好的地方也可以達到一目了然的效果，使用壽命長，產品價格便宜。
與之相比LCD（液晶，以下都以LCD代表液晶）顯示亮度不夠，在產品附近才有比較好的顯示效果，觀看角度不同效果不同，和我們使用筆記本電腦時，顯示屏旋轉角度不同亮度不同一樣。LCD產品價格較LED要高出較多。
但LCD一次性可顯示數(shù)據(jù)量較LED多，尤其采用中文顯示時，在國內使用中優(yōu)勢更加明顯。客戶在對前一代LED顯示ARD3進行參數(shù)設計、故障查詢上時，多要借助說明書（LED顯示ARD3菜單項共有53項，故障代碼21項），這樣給客戶現(xiàn)場實際應用帶來了一定的麻煩。為了讓客戶應用更加方便，LCD顯示產品應運而生。
2 分體LCD顯示與前一代LED顯示相比所具有的優(yōu)勢
2.1 測量參數(shù)、故障記錄顯示
ARD3可測量三相電流、三相電壓、剩余電流、功率、功率因數(shù)、頻率等電參量，LED顯示要借助面板上的發(fā)光二極管來確定現(xiàn)在顯示的是哪種電參量，很不直觀，而且還有很多信息無法顯示，例如：開關量狀態(tài)、故障記錄等內容。
LCD顯示很好的解決了上述問題，采用128×64點陣式LCD，一屏中可以有4行數(shù)據(jù)顯示，帶有中文說明，不用再借助面板上發(fā)光二極管來表示具體參數(shù)。各種菜單項、開光量狀態(tài)、故障記錄、運行參數(shù)等信息都已中文形式在顯示面板上顯示出來，方便客戶參數(shù)、故障查詢、日常維護。LCD可顯示的故障記錄數(shù)據(jù)時包括：本次電機運行時間、停車具體時間、故障原因、停車時的各種電參量（三相電流、三相電壓、剩余電流等）。
2.2 各種保護功能參數(shù)設置
ARD3具有過載、斷相、堵轉、阻塞、不平衡、欠載、剩余電流、起動超時、過壓、欠壓、相序、欠功率等保護功能。實際使用中，這些保護功能不一定全部打開，在保護參數(shù)設置時，LED產品需要經過一步二進制到十進制轉化的過程，現(xiàn)場操作人員對這種設置方法不是十分適應。
LCD顯示將各種保護功能使用中文排列好，需要對哪種保護功能進行設置時，直接查找到對應項進入設置即可，在很大程度上方便了客戶的使用。
2.3 控制方面
原LED顯示產品，在顯示面板上沒有起、停操作按鈕，客戶只能通過開關量輸入信號來完成起、停操作。
LCD顯示產品，在顯示面板上自帶起動、停車按鈕，客戶可以在不安裝其它按鈕的情況下，通過LCD顯示面板完成電機起、停操作，從而節(jié)省大量元器件和布線工作。
2.4 其他改進方面
分體式LCD顯示部分和ARD3主體部分采用航空接口連接，連接緊靠；使用RS485電平進行連接，增強了產品的抗干擾性和傳輸距離；將各種起動方式歸納在一起，客戶在現(xiàn)場使用時可以自行更改；面板增加了停車、起動、運行、報警、脫扣指示燈，更貼近于客戶實際使用的需要。新一代分體LCD顯示ARD3實物圖如圖1所示。
圖1 分體LCD顯示ARD3實物圖
3 分體LCD顯示ARD3產品特點、技術指標介紹
3.1 產品特點
■ 顯示模塊采用嵌入式安裝，模塊尺寸為90×70，開孔86×66（單位mm），主體采用導軌安裝。
■ 輔助電源支持AC/DC 110/220V，AC 380V。
■ 測量功能分為基本測量（電流參數(shù)）和增選測量（電壓、功率、相序、剩余電流（接地/漏電流））。
■ 具有過載、堵轉、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流（接地/漏電）、溫度、外部故障、相序、過壓、欠壓、欠功率、tE時間等全面的電動機綜合保護功能。
■ 8路DI無源干節(jié)點輸入，信號電源采用內置DC24V電源。
■ 4路DO輸出，滿足直接起動，星—三角起動，自耦變壓器起動，軟起動等多種起動方式，通過通訊總線可實現(xiàn)遠程主站對電動機進行實時遙控“起/�！辈僮鳌�
■ 抗晃電確保電動機運行不間斷，重起動功能在短時欠壓、失壓時用于電動機分批重起。
■ 具有標準的RS-485通訊接口，采用Modbus- RTU通訊協(xié)議，保證了上位機通訊的快速可靠。
■ 具有DC4-20mA模擬量輸出接口，直接與DCS系統(tǒng)相接，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的監(jiān)控。
■ 具有系統(tǒng)時鐘和8次故障記錄功能，系統(tǒng)時鐘記錄當前時間（年、月、日、時、分、秒）；故障記錄功能記錄電動機發(fā)生故障的時間，總的運行時間，故障原因，發(fā)生故障時電動機的各種參數(shù)值（如三相電流、三相電壓、剩余電流、功率因數(shù)、熱容比、電機狀態(tài)等）。
3.2 技術指標
技術指標如表1所示。
表1 技術指標
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技術參數(shù) |
技術指標 |
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輔助電源 |
AC/DC 110 / 220V，AC 380V，功耗15VA |
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電機額定工作電壓 |
AC220V / 380V / 660V，50Hz / 60Hz |
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電動機額定工作電流 |
2（0.40A-2.00A） |
采用小型專用電流互感器檢測模塊 |
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6.3（1.6A-6.3A） |
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25（6.3A-25A） |
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100（25A-100A） |
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250（63A-250A） |
采用外置電流互感器 |
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800（250A-800A） |
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繼電器輸出觸點容量 |
阻性負載 |
AC220V、6A；DC24V、6A ; |
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感性負載 |
AC250V、2A；DC24V、2A ; |
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開關量輸入 |
干節(jié)點（內置DC24V） |
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通訊 |
RS485 Modbus-RTU協(xié)議 |
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環(huán)境 |
工作溫度 |
-10ºC～55ºC |
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貯存溫度 |
-25ºC～70ºC |
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相對濕度 |
≤95﹪不結露，無腐蝕性氣體 |
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海拔 |
≤2000m |
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污染等級 |
2級 |
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防護等級 |
主體IP20，LCD顯示模塊IP45（安裝在柜體面板時） |
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安裝類別 |
III級 |
3.3 過載保護
過載保護是現(xiàn)場是用中最重要的保護之一，用到電機的場所幾乎都開啟此類保護。ARD3采用熱模型保護原理，模擬電機實際發(fā)熱情況進行過載保護。ARD3共有8條過載保護曲線供客戶選用，其中曲線5、10、30分別相當于熱繼電器的10A、10、30脫扣級線。過載特征曲線圖（K曲線圖）如圖2所示，過載保護對照表如表2所示。
圖2 過載特征曲線圖
表2 過載保護對照表
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