MBU微机电动机保护器技术及使用说明书(V)

1、MBU-700 微机电动机保护器技术及使用说明书硬件版本：1.0软件版本：1.0 (2013 年 10 月)- 1 -目 录MBU-700MBU-700 微机电动机保护器微机电动机保护器.- 2 -1 1概述概述.- 2 -2 2产品特点产品特点.- 2 -3 3技术指标技术指标.- 3 -3.1 工作条件.- 3 -3.2 额定参数.- 3 -3.3 性能指标.- 3 -4 4功能说明功能说明.- 4 -4.1 保护功能.- 4 -4.2 告警功能.- 5 -4.3 设定功能.- 5 -4.4 显示功能.- 6 -4.5 事件记录.- 6 -4.5 通讯功能.- 6 -5.5. 操作说明操作

2、说明.- 15 -5.1 操作按键.- 15 -5.2 LED 指示灯.- 15 -6 6背端子表及接线图背端子表及接线图.- 16 -7.7. 硬件外形尺寸及开孔尺寸硬件外形尺寸及开孔尺寸.- 18 -8.8. 常见问题及解决方法常见问题及解决方法.- 18 -MBU-700 微机电动机保护器- 2 -MBU-700MBU-700 微机电动机保护微机电动机保护器器1 1概述概述MBU-700 微机电动机保护器配有外置式电流互感器，主要用于交流 220V380V 低压电动机的保护。本产品采用高性能微处理器和 EEPROM 等先进的集成电路和微机技术开发而成，模拟量测量精度高，故障分辨准确可靠，

3、保护功能齐全，参数设置方便，参数显示直观，并配有 RS485 串口和Modbus 规约，可实现与后台计算机的通讯完成对保护器的遥信、遥测、遥控和定值参数修改功能，是理想的低压电动机保护产品。MBU-700 微机电动机保护器的功能配置如表 1 所示。表 1 MBU-700 功能配置表功 能MBU-700备注速断保护动作于跳闸堵转保护动作于跳闸（启动中闭锁）过流保护动作于跳闸（启动中闭锁）漏电保护动作于跳闸断相保护动作于跳闸三相不平衡保护动作于跳闸告警功能驱动告警指示灯RS485 串口通讯配置 Modbus 规约2 2产品特点产品特点采用 freescale 高性能 16 位微处理器，集成度高，功

4、能强，速度快。整机模块化结构，互感器与主体分离安装，主体外形尺寸参照国际仪表装置标准。体积小，功耗低，适宜于直接安装在开关柜上或集中组屏。4 位高清晰度的数码管显示，配合 4 个按键及多个指示灯构成友好的人机界面。采用 EEPROM 存储器，实现定值参数与事件记录的掉电不丢失。跳闸事件可通过光电隔离 420mA 输出。配有 RS485 串行通讯接口和 Modbus 规约，可连接后台监控系统完成遥信遥测遥控及定值参数修改功能。 MBU-700 微机电动机保护器- 3 -3 3技术指标技术指标3.13.1 工作条件工作条件1） 三相穿孔适应回路：AC380V、AC660V2） 工作电压：AC220

5、V15%、AC380V15%、50HZ2%3） 环境温度：-30704） 相对湿度：5%95%5） 大气压力：80kPa110kPa。6） 工作环境：没有导致金属腐蚀和绝缘破坏性能的气体环境，无强烈冲击振动、雨雪侵袭和强磁干扰的地方。3.23.2 额定参数额定参数1） 交流电压：AC150VAC500V2） 交流电流：11000A3） 出口接点容量：AC250V,8A4） 工作电源功耗：5W3.33.3 性能指标性能指标1） 测量精度：保护电流测量误差3%2） 延时误差：30ms3） 过流速断动作时间：200msMBU-700 微机电动机保护器- 4 -4 4功能说明功能说明4.14.1 保护

6、功能保护功能MBU-700 微机电动机保护器集成了完善的电动机保护功能，包括：速断、堵转、过流、漏电、断相、三相不平衡等，其中在电动机启动时间内，只投入速断、漏电、断相和三相不平衡保护。各保护功能说明如下：1）速断保护：当最大相电流超过额定电流的倍以上时，速断保护动作，动作时间0.2s。2）堵转保护：当最大相电流超过额定电流的 38 倍时，堵转保护动作，动作时间0.5s。3）过流保护：过流保护动作时间采用反时限特性，用户可根据需要自行设定如表 2 所示的 5 种反时限特性曲线，表中 Imax 为最大相电流，In 为电动机额定电流。表 2 MBU-700 过流保护反时限特性设定表12345 1.

7、2601201802403001.348961441922401.436721081441801.58163248642.05102030403.024812163.512468MBU-700 微机电动机保护器的过流保护曲线如图 1 所示，满足增安型电动机 GB3836.3-2000 的保护要求。图 1 MBU-700 过流保护动作时间特性曲线4）漏电保护：当漏电电流50mA 时，漏电保护动作，动作时间0.2s，漏电电流定值可根据用户需要按设定值序号自行设定，设定值序号对应的漏电电流值见表 3。设定值序号动作时间（秒）Imax/InMBU-700 微机电动机保护器- 5 -表 3 MBU-70

8、0 漏电保护漏电电流定值设定表设定值序号0123456789漏电电流值（mA）500450400350300250200150100505）断相保护：当最大相电流大于 0.5In 且最小相电流小于 0.04In 时，判为一相或二相断开，断相保护，动作时间2.0s。6）三相不平衡保护：当任何两相间的电流值相差三相不平衡百分比定值时，三相不平衡保护动作，动作时间2.0s。4.24.2 告警功能告警功能当任一项保护满足动作后未达到动作时间前，保护器驱动前面板告警灯提示用户注意。4.34.3 设定功能设定功能在电动机未起动时，按设置键可依次设定各保护定值：额定电流、起动时间、堵转倍数、过流反时限特性值

9、、漏电电流值、三相不平衡百分比、电流互感器变比、RS485 通讯地址、RS485 串口波特率和保护控制字，在电动机起动及运行时，按设置键无效。选中某一项定值后，前面板右侧相应的指示灯点亮，按移位键可依次选择数据位，被选中的数据位闪烁显示，在该位上再按数据键进行数据键进行修改。当前定值设定完毕后，再按设置键进入下一项定值，直到结束。所有定值设定完毕后，按复位键退出设置状态，定值被存入 EEPROM 中，数码管显示。MBU-700 的保护定值设定及显示列表如下所示：表 4 MBU-700 保护定值设定及显示列表操作顺序显示内容定值名称整定范围第一次按设置键额定电流值1600A第二次按设置键起动时间

10、199S 第三次按设置键堵转倍数38 第四次按设置键过流反时限特性值15第五次按设置键漏电电流值09第六次按设置键堵转倍数40%70%第七次按设置键电流互感器变比1600第八次按设置键通讯地址1255第九次按设置键波特率15（1-1200bps,2-2400bps,3-4800bps,4-9600bps,5-19200bps）第十次按设置键保护投退控制字0FF保护投退控制字按位设置，当某项保护功能投入时，对应为设置为 1，退出时设置为 0，各位的定义如下：bit0:速断保护投退；bit1:堵转保护投退；bit2:过流保护投退；bit3:漏电保护投退；bit4:MBU-700 微机电动机保护器-

11、 6 -断相保护投退；bit5:三相不平衡保护投退；bit6、bit7:备用。4.44.4 显示功能显示功能MBU-700 通电后显示 4 位数码管显示，表示当前 2 路开入状态； 电机启动和正常运行时循环显示、三相电流值、漏电流值和开入状态；保护动作后显示故障类别字符和最大故障相电流值；设置状态下显示各项定值。4.54.5 事件记录事件记录当保护动作后，故障信号灯被点亮，数码管显示当前引起跳闸事件的保护动作代号和最大相电流值。MBU-700 可存储最近电机所发生的三次跳闸事件，可按移位键取出上一次电机发生的事件代号及电流值，再按一次显示前一次事件代号及电流值。按复归键后回到通电显示状态或运行

12、显示状态，并熄灭故障指示灯。各保护事件动作的代号如下：1速断,2堵转，3过流，4漏电，5断相，6三相不平衡。例如，速断保护动作后，数码管显示。4.54.5 通讯功能通讯功能MBU-700 微机电动机保护器采用 RS485 串口和 MODBUS 协议与上位机进行通讯，实现保护器的遥测（电流量上传） 、遥信（开入量和开出量上传） 、遥控（电机起停操作）和定值修改功能。1. MODBUS 协议简介MBU-700 使用 MODBUS-RTU 通讯协议，MODBUS 协议详细定义了校验码、数据序列等，这些都是特定数据交换的必要内容。MODBUS 协议只允许在主机（PC，PLC 等）和终端设备之间通讯，而

13、不允许独立的终端设备之间的数据交换，这样各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。MODBUS 在主设备从设备之间的查询回应过程如图 2 所示。MBU-700 微机电动机保护器- 7 -图 2 MODBUS 协议的查询回应过程图（1）查询查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功能的任何附加信息。例如功能代码 03 是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。数据段必须包含要告之从设备的信息：从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。（2）回应如果从设备产生一正常的回应，在回应

14、消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据：象寄存器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。（3）传输方式传输方式是指一个数据帧内一系列独立的数据结构以及用于传输数据的有限规则，下面定义了与MODBUS 协议 RTU 方式相兼容的传输方式。每个字节包括：1 个起始位 8 个数据位，最小的有效位先发送 无奇偶校验位1 个停止位（有校验时） ，2 个 Bit（无校验时） （4）协议当数据帧到达终端设备时，它通过一个简单的“端口”进入被寻址到的设备，该设备去

15、掉数据帧的“信封” （数据头） ，读取数据，如果没有错误，就执行数据所请求的任务，然后，它将自己生成的数据加入到取得的“信封”中，把数据帧返回给发送者。返回的响应数据中包含了以下内容：终端从机地址(Address)、被执行了的命令(Function)、执行命令生成的被请求数据(Data)和一个校验码(Check)。发生任何错误都不会有成功的响应。或者返回一个错误指示帧。（5）数据帧格式MODBUS 信息传输采用异步方式，数据帧格式包含地址码（1 字节） 、功能码（1 字节） 、数据码（n字节）和 CRC 码(2 字节)。地址码功能码数据码CRC 码MBU-700 微机电动机保护器- 8 -8-

16、Bits8-BitsN * 8-Bits16-Bits（6）地址域地址域在帧的开始部分，由一个字节（8 位二进制码）组成，十进制为 0255，在我们的系统中只使用 1247,其它地址保留。这些位标明了用户指定的终端设备的地址，该设备将接收来自与之相连的主机数据。每个终端设备的地址必须是唯一的，仅仅被寻址到的终端会响应包含了该地址的查询。当终端发送回一个响应，响应中的从机地址数据便告诉了主机哪台终端正与之进行通信。（7）功能域功能域代码指定了被寻址到的终端执行何种功能。下表列出了 MBU-700 用到的功能码，以及它们的意义和功能。功能码意义行为01读 DO 状态获得数字（继电器）输出的当前状态

17、（ON/OFF）02读 DI 状态获得数字输入的当前状态（ON/OFF）03读数据寄存器获得一个或多个寄存器的当前二进制值05控制 DO控制数字（继电器）输出状态（ON/OFF）16预置多寄存器设定二进制值到一系列多寄存器中（8）数据域数据域包含了终端执行特定功能所需要的数据或者终端响应查询时采集到的数据。这些数据的内容可能是数值、参考地址或者设置值。例如：功能域码告诉终端读取一个寄存器，数据域则需要指明从哪个寄存器开始及读取多少个数据，内嵌的地址和数据依照类型和从机之间的不同内容而有所不同。（9）校验域该域允许主机和终端检查传输过程中的错误。有时，由于电噪声和其它干扰，一组数据在从一个设备传

18、输到另一个设备时在线路上可能会发生一些改变，出错校验能够保证主机或者终端不去响应那些传输过程中发生了改变的数据，这就提高了系统的安全性和效率，错误校验使用了 16 位循环冗余的方法（CRC16） 。（10）错误指示帧和错组指示码如果从机检测到主机发送的数据存在逻辑错误，比如地址不存在或者数据个数超出范围，则向主机发送错误指示帧。错误指示帧的定义为：功能域的最高为（MSB）设置为 1，其它位保持不变，数据域定义了错误类型（即错误指示码） 。注意：如果是 CRC 错误，从机不返回任何数据。例如主机请求读数字输出状态，但是给出的地址超出有效范围，在这种情况下，从机发出错误指MBU-700 微机电动机

19、保护器- 9 -示码：地址域功能码字节数错误码CRC16 高CRC16 低0AH81H01HFFH12H04H本例中错误指示码为 FFH，功能域为 81H(它将请求的功能码 01H 最高位 b7 设置为 1)。（11）CRC 码的生成方法错误校验（CRC）域占用两个字节，包含了一个 16 位的二进制值。CRC 值由传输设备计算出来，然后附加到数据帧上，接收设备在接收数据时重新计算 CRC 值，然后与接收到的 CRC 域中的值进行比较，如果这两个值不相等，就发生了错误。CRC 运算时，首先将一个 16 位的寄存器预置为全 1，然后连续把数据帧中的每个字节中的 8 位与该寄存器的当前值进行运算，仅

20、仅每个字节的 8 个数据位参与生成 CRC，起始位和终止位以及可能使用的奇偶位都不影响 CRC。在生成 CRC 时，每个字节的 8 位与寄存器中的内容进行异或，然后将结果向低位移位，高位则用“0”补充，最低位（LSB）移出并检测，如果是 1，该寄存器就与一个预设的固定值（0A001H）进行一次异或运算，如果最低位为 0，不作任何处理。上述处理重复进行，直到执行完了 8 次移位操作，当最后一位（第 8 位）移完以后，下一个 8 位字节与寄存器的当前值进行异或运算，同样进行上述的另一个 8 次移位异或操作，当数据帧中的所有字节都作了处理，生成的最终值就是 CRC 值。生成一个 CRC 的流程为：

21、预置一个 16 位寄存器为 0FFFFH（全 1） ，称之为 CRC 寄存器。 把数据帧中的第一个字节的 8 位与 CRC 寄存器中的低字节进行异或运算，结果存回 CRC 寄存器。 将 CRC 寄存器向右移一位，最高位填以 0，最低位移出并检测。 如果最低位为 0，重复第 3 步（下一次移位） ；如果最低位为 1，将 CRC 寄存器与一个预设的固定值（0A001H）进行异或运算。 重复第 3 步和第 3 步直到 8 次移位。这样处理完了一个完整的八位。 重复第 2 步到第 5 步来处理下一个八位，直到所有的字节处理结束。 最终 CRC 寄存器的值就是 CRC 的值。（12）典型通讯应用格式MB

22、U-700 的典型通讯应用格式如下表所示（数字为 16 进制）：地址域功能码起始地址高字节起始地址低字节数据个数高字节数据个数低字节CRC16高字节CRC16低字节MBU-700 微机电动机保护器- 10 -0AH03H00H00H00H03H04HB0H（13）读取数字输出状态（功能码 01）查询数据帧查询数据帧，主机发送给从机的数据帧。 01 号功能允许用户获得指定地址的从机的 DO（继电器）输出状态 ON/OFF（1 = ON , 0 = OFF） ，除了从机地址和功能域，数据帧还需要在数据域中包含将被读取 DO（继电器）的初始地址和要读取的 DO（继电器）数量。MBU-700 中 DO

23、（继电器）的地址从0000H 开始（DO1 = 0000H，DO2 = 0001H） 。下面的例子是从地址为 10 的从机读取 DO1 到 DO2 的状态。地址域功能码起始地址高字节起始地址低字节数据个数高字节数据个数低字节CRC16高字节CRC16低字节0AH01H00H00H00H02HBCHB0H响应数据帧响应数据帧，从机回应主机的数据帧. 包含从机地址、功能码、数据的数量和 CRC 错误校验，数据包中每个 DO 占用一位（1 = ON , 0 = OFF） ，第一个字节的最低位为寻址到的 DO 值，其余的在后面。下面的例子是读数字输出状态响应的实例。地址域功能码字节数数据个数CRC16

24、高字节CRC16低字节0AH01H01H02HD2H6DHData 为 DO 状态，它的定义是：000000DO2DO1b7b6b5b4b3b2b1b0 MSB LSB （DO1 = OFF , DO2 = ON）错误指示码如果主机请求的地址不存在或数据个数不正确则返回错误指示码：FFH。（14）读取数字输入状态（功能码 02）查询数据帧此功能允许用户获得 DI 的状态 ON / OFF（1 = ON , 0 = OFF） ，除了从机地址和功能域，数据帧还需要在数据域中包含将被读取 DI 的初始地址和要读取的 DI 数量。MBU-700 中 DI 的地址从 0000HMBU-700 微机电动机

25、保护器- 11 -开始（DI1 = 0000H，DI2 = 0001H） 。下面的例子是从地址为 10 的从机读取 DI1 到 DI2 的状态。地址域功能码起始地址高字节起始地址低字节数据个数高字节数据个数低字节CRC16高字节CRC16低字节0AH02H00H00H00H02HF8HB0H响应数据帧响应包含从机地址、功能码、数据的数量和 CRC 错误校验，数据帧中每个 DI 占用一位（1 = ON ,0 = OFF） ，第一个字节的最低位为寻址到的 DI 值，其余的在后面。下面的例子为读数字输入状态响应的实例。地址域功能码字节数数据个数CRC16高字节CRC16低字节0AH02H01H01H

26、62H6CHData 为 DI 状态，它的定义是：000000DI2DI1b7b6b5b4b3b2b1b0 MSB LSB ( DI1 = OFF, DI2 = ON)错误指示码如果主机请求的地址不存在或数据个数不正确则返回错误指示码：FFH。（15）读取数据（功能码 03）查询数据帧此功能允许用户获得设备采集与记录的数据及系统参数。主机一次请求的数据个数没有限制，但不能超出定义的地址范围。下面的例子是从 10 号从机读 3 个采集到的基本数据（数据帧中每个地址占用 2 个字节）Ia，Ib，Ic，MBU-700 中 Ia 的地址为 0130H，Ib 的地址为 0131H，Ic 的地址为 013

27、2H。地址域功能码起始地址高字节起始地址低字节数据个数高字节数据个数低字节CRC16高字节CRC16低字节0AH03H01H30H00H03H05H43H响应数据帧响应包含从机地址、功能码、数据的数量和 CRC 错误校验。下面的例子是读取 Ia，Ib，Ic(Ia=0898H (220.0A)，Ib=08FEH (230.2A)，Ic= 0965H(240.5A)的响应。MBU-700 微机电动机保护器- 12 - 地址域功能码字节数数据 1高字节数据 1低字节数据 2高字节数据 2低字节数据 3高字节数据 3低字节CRC16高字节CRC16低字节0AH03H06H08H98H08HFEH09H

28、65HD7H3AH错误指示码如果主机请求的地址不存在则返回错误指示码：FFH。（16）控制 DO（继电器） （功能码 05）查询数据帧该数据帧强行设置一个独立的 DO 为 ON 或 OFF，MBU-700 的 DO 的地址从 0000H 开始（DO1 = 0000H，DO2 = 0001H） 。注意：ON 的定义不一定是输出回路的闭合，根据设置参数的不同设置一次ON 时，也可能在硬件上输出一个脉冲。数据 FF00H 将设 DO 为 ON 状态，而 0000H 则将设 DO 为 OFF 状态; 所有其它的值都将导致从机发送错误指示码，并且不影响 DO 状态。下面的例子是请求 10 号从机设置 D

29、O1 为 ON 状态。地址域功能码DO 地址高字节DO 地址低字节数据个数高字节数据个数低字节CRC16高字节CRC16低字节0AH05H00H00HFFH00H8DH41H响应数据帧对这个命令请求的正常响应是在 DO 状态改变以后回传接收到的数据。地址域功能码DO 地址高字节DO 地址低字节数据个数高字节数据个数低字节CRC16高字节CRC16低字节0AH05H00H00HFFH00H8DH41H错误指示码如果主机请求的地址不存在或数据个数不正确则返回错误指示码：FFH。（17）预置多寄存器（功能码 16）查询数据帧功能码 16 允许用户改变多个寄存器的内容，可用此功能号修改 MBU-700

30、 中的定值参数， 主机一次最多可以写入 16 个(32 字节)数据。下面的例子是预置 10 号从机额定电流定值（地址为 00FAH）为 300A，启动时间定值（地址为00FBH）为 12S，需要写入的数值为 012CH 和 000CH，共 4 个字节。MBU-700 微机电动机保护器- 13 -地址域功能码起始地址高字节起始地址低字节数据个数高字节数据个数低字节0AH10H00HFAH00H02H字节数参数 1高字节参数 1低字节参数 2高字节参数 2低字节CRC16高字节CRC16低字节04H01H2CH01H0CH9CHBCH响应数据帧对于预置单寄存器请求的正常响应是在寄存器值改变以后回应

31、从机地址、功能号、数据起始地址、数据个数、CRC 校验码，如下表所示。地址域功能码起始地址高字节起始地址低字节数据个数高字节数据个数低字节CRC16高字节CRC16低字节0AH10H00HFAH00H02H60H82H错误指示码如果主机请求的地址不存在或数据个数不正确则返回错误指示码：FFH。2MBU-700 MODBUS 参量地址表DI 地址区：02H 功能码读地址参数数值范围数据类型读写属性0000HDI11 = ON , 0 = OFFBITR0001HDI21 = ON , 0 = OFFBITRDO 地址区：01H 功能码读，05H 功能码写地址参数数值范围数据类型读写属性0000H

32、DO11 = ON , 0 = OFFBITR/W0001HDO21 = ON , 0 = OFFBITR/W定值参量地址区：03H 功能码读，10H 功能码写地址参数读写属性数值范围数据类型0FAH额定电流R/W1600AWord0FBH启动时间R/W199S Word0FCH堵转倍数R/W38 Word0FDH过流曲线R/W15Word0FEH漏电电流R/W09Word0FFH堵转倍数R/W40%70%WordMBU-700 微机电动机保护器- 14 -100H电流互感器变比R/W1600Word101H通讯地址R/W1255Word102H波特率R/W15word103H保护投退控制字R

33、/W0FFWord测量参量地址区：03H 功能码读地址参数读写属性数值范围数据类型130HA 相电流R065535Word131HB 相电流R065535 Word132HC 相电流R065535 Word133H漏电电流R065535WordMBU-700 微机电动机保护器- 15 -5.5. 操作说明操作说明5.15.1 操作按键操作按键保护器前面板下方有 4 个操作按键，从左到右分别为：设置键：设置键：用于在保护器通电状态下进行各定值项的选择。移位键：移位键：在设置状态下按此键选择待设定位（该位闪烁） ，进一步按数据键修改定值。在保护动作状态下，按移位键，显示以前所发生的跳闸事件代号，按复位键退出。数据键：数据键：在设置状态下按此键一次，被选中的