ＭＣＣ馬達(dá)控制中心在冶金鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用

王　杲

摘要：伴隨著現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)大型化、高速化和連續(xù)化發(fā)展的特點，傳統(tǒng) “孤島”式單機自動化缺乏信息資源共享和生產(chǎn)過程統(tǒng)一管理的弊端逐步凸現(xiàn)出來。在冶金鋼鐵企業(yè)中電機傳動部分是與生產(chǎn)直接相關(guān)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，MCC（Motor Control Center）馬達(dá)控制中心就是專門針對于低壓電動機群（主要是恒速電機）設(shè)計的一整套專業(yè)化智能管理方案，是應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中自動化控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分。文章針對現(xiàn)代冶金鋼鐵工業(yè)發(fā)展的特點，介紹了MCC馬達(dá)控制中心專業(yè)化智能管理方案，并舉例與傳統(tǒng)的控制方案進(jìn)行了對比。

關(guān)鍵詞：馬達(dá)控制中心；控制系統(tǒng)；智能保護(hù)器；電機；冶金鋼鐵工業(yè)

中圖分類號：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）16-0029-03

一、MCC簡要介紹

伴隨著現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)大型化、高速化和連續(xù)化發(fā)展的特點，傳統(tǒng) “孤島”式單機自動化缺乏信息資源共享和生產(chǎn)過程統(tǒng)一管理的弊端逐步凸現(xiàn)出來。

在冶金鋼鐵企業(yè)中電機傳動部分是與生產(chǎn)直接相關(guān)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，MCC（Motor Control Center）馬達(dá)控制中心就是專門針對于低壓電動機群（主要是恒速電機）設(shè)計的一整套專業(yè)化智能管理方案，是應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中自動化控制系統(tǒng)中的一個重要組成部分。運用這套方案采用馬達(dá)智能控制保護(hù)器（以下簡稱智能保護(hù)器），取代現(xiàn)行的控制及傳輸技術(shù)（如4～20mA，交直流信號傳輸）就能使更多的信息在智能保護(hù)器裝置與更高一級上位機之間進(jìn)行雙向傳送，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場電機的集中保護(hù)、控制、監(jiān)視與測量等功能。

二、MCC功能特性說明說明

針對MCC（Motor Control Center）馬達(dá)控制中心智能管理方案，多家世界知名公司均推出了自己的智能保護(hù)器產(chǎn)品，例如ABB公司的M101/102系列、SIEMENS公司的SIMOCODE pro系列等。這里以ABB公司的M101/102系列產(chǎn)品為例，具體介紹一下其主要功能及特性：

1．智能保護(hù)器是基于微處理器技術(shù)開發(fā)研制的電動機智能管理系統(tǒng)。

2．智能保護(hù)器按具體型號提供不等數(shù)量的I/O端口，每個端子都有獨立的編號。

3．智能保護(hù)器內(nèi)置電流電壓測量單元。

4．智能保護(hù)器提供field bus通訊端口，連接成網(wǎng)絡(luò)與上位機交換數(shù)據(jù)。

5．可以對其進(jìn)行監(jiān)控及參數(shù)的設(shè)置。

6．智能保護(hù)器適用于苛刻的作業(yè)環(huán)境，具體如下：（1）儲存溫度：-25℃～+85℃；（2）工作溫度：-5℃～+60℃；（3）環(huán)境濕度：15%～95%，無凝露；（4）電磁兼容環(huán)境：1）系統(tǒng)中接入的設(shè)備符合CE/CCC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容要求；2）系統(tǒng)接入電網(wǎng)質(zhì)量符合GB/T14549，IEC61000-2-1，IEC61000-2-2要求。

7．智能保護(hù)器有DIN卡軌安裝及自攻螺釘安裝兩種典型方式，根據(jù)實際情況便于操作安裝。

8．智能保護(hù)器需外供直流或交流工作電源。

9．表1是智能保護(hù)器的具體適用控制方式及監(jiān)測保護(hù)功能列表：

三、智能保護(hù)器的調(diào)試及參數(shù)設(shè)定說明

以ABB公司的M101/102智能保護(hù)器為例，通過其配置的操作面板，實現(xiàn)現(xiàn)場馬達(dá)運行狀況的顯示以及電機起?？刂?，同時為現(xiàn)場參數(shù)的設(shè)置及編程提供入口。通過通信線與模塊的連接，使用電腦可以很方便地對智能保護(hù)器進(jìn)行設(shè)置。以下便是各項參數(shù)的詳細(xì)定義及設(shè)定：

1．電機ID。電機ID用來描述電機位置、用途等信息，用戶最多可用20個ASCⅡ碼的字符來描述（注：此部分信息僅作為說明性內(nèi)容，不作為參數(shù)下發(fā)至模塊）。

2．起動類型。電機的起動分為：直接起動/帶控制盒、正反轉(zhuǎn)直接起動/帶控制盒、正反轉(zhuǎn)直接起動/帶限位開關(guān)、星－三角起動、雙速起動、自耦變壓器降壓起動、軟起動/帶控制盒、饋電單元控制等方式（注：要明確電機的起動方式，這是電機的重要參數(shù)之一，默認(rèn)值為直接起動）。

3．電機類型。這里把電機分為單相電機和三相電機。其中用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中的電機一般都是三相的（注：對于單相電機，模塊不支持?jǐn)嘞啾Ｗo(hù)和三相不平衡保護(hù)）。

4．供電系統(tǒng)電壓。電壓的范圍在220～690V之間，默認(rèn)值為380V，本參數(shù)定義電機的額定工作電壓。

5．供電系統(tǒng)頻率。范圍：45～65Hz，默認(rèn)值50Hz。

6．電機額定功率、額定電流。功率范圍：0.01～1000kw，默認(rèn)值1.5kw（注：功率、電流屬于電機的基本參數(shù)之一，在電機的銘牌上可以查到）。

7．電機起動時間。范圍：1～250s，默認(rèn)值5s。

本參數(shù)是用來設(shè)定電機起動所需要的最大時間，在此時間內(nèi)電機應(yīng)完成整個起動過程，即從電機開始起動到其運行電流重新恢復(fù)到額定電流的1.25倍的整個過程（注：在設(shè)定的起動時間內(nèi)，過載報警、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、欠壓、不平衡、接地故障等保護(hù)暫時失效）。

8．電機起動時間（N2速度）。這是專門針對于雙速電機而設(shè)置的，可以使電機在一定的時間里以兩種不同的轉(zhuǎn)速運行。

9．切換時間。范圍：1～250s，默認(rèn)值5s（注：對于自耦變壓器降壓起動，本參數(shù)定義了電機降壓運行時間，即當(dāng)切換時間到達(dá)后，電機將切換到全電壓運行；對于星－三角起動，參數(shù)定義了星型運行切換到三角型運行的時間，即當(dāng)切換時間到達(dá)后，電機將切換到三角型方式運行）。

10．軟起動時間。范圍：1～250s，默認(rèn)值10s。

軟起動器是獨立的電機起動裝置，它通過限制電機的起動峰值電流來達(dá)到軟起動的目的。軟起動時間參數(shù)由軟起動器設(shè)置，在軟起動時間內(nèi)，斷相、不平衡、輕載、空載等保護(hù)功能暫時失效（注：由智能保護(hù)器發(fā)出起動/停機命令給軟起動器，由軟起動器控制電機的起停。在軟起動時間內(nèi)由軟起動器執(zhí)行電機的保護(hù)）。

11．軟停機時間。軟起動器有一個專用參數(shù)即軟停機時間參數(shù)，智能保護(hù)器通過設(shè)定軟停機時間（必須大于軟起動器選擇的軟停機時間）來適應(yīng)軟起動器的停機時間。

12．通訊失敗運行模式。智能保護(hù)器為用戶提供了預(yù)先設(shè)定通訊失敗后電機的運行模式的功能。當(dāng)智能保護(hù)器檢測到內(nèi)部通訊故障或與外部過程控制系統(tǒng)通訊失敗時，經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的延時后將按本參數(shù)設(shè)定的模式執(zhí)行相應(yīng)的操作。

13．通訊失敗延時。范圍：1～25s或255s，默認(rèn)值255s（注：通訊失敗后是立即執(zhí)行失敗運行模式還是經(jīng)過一個延時由此項定義。設(shè)為255s表示無窮大，即不執(zhí)行失敗運行模式）。

14．反饋觸點。智能保護(hù)器可通過接到I/O端子上的接觸器輔助觸點來監(jiān)視電機的狀態(tài)（注：當(dāng)電機的起動類型為直接起動或帶控制按鈕盒的直接起動時，模塊判斷電機的狀態(tài)可直接通過判斷電流來確定電機狀態(tài)；此時反饋觸點可設(shè)成關(guān)閉）。

15．內(nèi)部CT一次電流。智能保護(hù)器是通過內(nèi)部CT來測量電機一次側(cè)的電流。為了確保電流測量的精度，我們應(yīng)當(dāng)選擇相對應(yīng)的測量范圍，例如：1.5kw，3.5A的電機，本參數(shù)應(yīng)設(shè)置成2.5～5.0A。

注：若電機的額定電流很小，甚至不足以達(dá)到測量的最小范圍，則此時需要增加穿過互感器的匝數(shù)來達(dá)到測量的最小范圍；若電機的額定電流很大，超過了63A，則需外接電流互感器，本參數(shù)要根據(jù)外部電流互感器的二次額定電流來設(shè)定。

16．漏電電流互感器（RTC）一次電流。此參數(shù)定義了當(dāng)發(fā)生對地短路時RCT的一次電流值。