機械式電動閥智能化控制的應用

楊迪

摘 ?要：SIMOCODE控制器全稱為西門子公司生產的馬達保護器（Siemens ?Motor ?Control Device），其核心元件是具有通信功能的電機智能保護器。將SIMOCODE模塊裝載在MCC（Motor Control Center）中可用于控制馬達，控制閥門可使機械式電動閥具備智能型電動閥的功能。

關鍵詞：SIMOCODE;智能化;電動閥控制;馬達保護

中圖分類號：TP273 ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）35-0050-01

1 ?概 ?述

電動閥是工廠常見的機電設備，按控制方式可分為智能型和機械式，兩種閥門各有優(yōu)缺點。

智能型是廠家將保護和控制回路集成于閥門執(zhí)行器內而省去控制部分的產品，它們外形美觀、安裝簡單，部分可做到插電即用。相比智能型機械式電動閥性能可靠、維護最簡便、備件價格也較低，廣泛應用于核電和化工等領域的重要系統(tǒng)，實踐證明機械式能有效降低維護頻率，減少人員暴露于輻射、化學物質危險環(huán)境中的風險，增加系統(tǒng)可靠性。

機械式電動閥智能化控制是基于電動機控制原理延伸發(fā)展出來的，西門子公司生產的SIMOCODE控制器是其中典型代表。

2 ?SIMOCODE閥門控制器原理

以SIMOCODE Pro為例，基本的配置包含基礎模塊、電流測量模塊、數(shù)字模塊、斷路器、接觸器、指示燈，可選配模塊包括操作面板、電壓/電流模塊、模擬量輸入模塊。這些模塊以特定的順序安裝在MCC或遠離閥門的控制柜中。定位器2的組態(tài)圖，如圖1所示。

控制系統(tǒng)由閥門、MCC、PLS/DCS三部分組成，位于MCC內的基礎模塊使用PROFILEBUS 接收PLS/DCS開/關指令并將閥門狀態(tài)信號（位置、故障、告警、電流、啟動次數(shù)、運行時間等）循環(huán)或非循環(huán)地發(fā)送到儀控系統(tǒng)。基礎模塊還能通過輸入端口采集閥門反饋信號開力矩（TO）、關位置（FC）、開位置（FO）、關力矩（TC）來判斷閥門位置，控制連接在輸出端口上的接觸器線圈來打開/關閉閥門。

SIMOCODE控制的電動閥可以有兩條套控制邏輯。一套裝載基礎模塊中，就地模式下使用把手和控制面板可直接控制閥門。另一套在儀控系統(tǒng)中，遠程模式下運行PLS/DCS上的程序實現(xiàn)閥門的打開、關閉，與泵或其他閥門之間的連鎖功能。

此外，SIMOCODE還能利用電流測量模塊（CT）采集一次回路電流值作為保護計算參數(shù)提供各式電氣保護。

3 ?SIMOCODE閥門控制器的應用

建立一個SIMOCODE閥門控制器可分為組態(tài)、編程、調試和定值管理等四大步驟。

3.1 ?電動閥控制組態(tài)

以SIMOCODE Pro為例，基本的配置包含基礎模塊、電流測量模塊、數(shù)字模塊、斷路器、接觸器、指示燈，可選配操作面板、電壓/電流模塊、模擬量輸入模塊。模塊以特點順序串聯(lián)后安裝在MCC或控制柜中。

3.2 ?SIMOCODE ES編程

SIMOCODE ES是SIMOCODE pro進行試運行、操作和診斷的核心軟件，可以在不停機的情況下在線修改參數(shù)。電動閥門使用定位器2控制功能，修改軟件內的選擇框可編輯出一套完整閥門的控制和保護邏輯。

編程結束后，插入USB轉232串口線點擊下載按鈕即可將電腦上的程序下裝到基礎模塊中。

3.3 ?閥門調試

設置完閥門限位開關和力矩開關后，設備即可進入調試狀態(tài)。驗證轉向后，分別打開、關閉、中停閥門幾次，確保閥門能夠順暢運行，入座精準。如閥門到SIMOCODE、SIMOCODE到PLS/DCS反饋信號正確，閥門即可正常運行。

調閥時應消除SIMOCODE上故障、告警和預告警，重點關注以下類型：

①雙0和雙1故障：雙0故障為TC和TO反饋同時為0，通常為電纜松動或控制電源不可靠等因素引入。雙1故障為關指示FC和開指示FO反饋均為1，通常與接觸不良有關。

②極限位置：閥門在未接到指令的情況下動作，在當反饋回路被切斷和恢復的過程中會引發(fā)這個故障。

③執(zhí)行時間：執(zhí)行時間為閥門全行程時間，設置執(zhí)行時間應略大于開/關時間，否則會發(fā)超時報警。

④電流監(jiān)視告警：SIMOCODE具有檢測電流上下限的能力，匹配報警、故障和跳閘等功能。為保證可靠一般不使用此功能;

⑤額定電流Is1的設置：SIMOCODE ES中電氣保護模塊的參數(shù)均基于Is1計算，Is1應設置為銘牌值并在電流監(jiān)視模塊量程范圍內。

3.4 ?保護定值和配置管理

SIMOCODE ES中的數(shù)據(jù)信息包含電氣保護定值和邏輯控制配置。電氣保護定值如速斷、熱保護、堵轉、欠壓、接地、相不平衡、電流上下限應歸入電氣保護定值加以管理。

配置信息決定了閥門控制的邏輯，在調試和試驗期間需要多次修改。為防止人因失誤，應對參數(shù)配置執(zhí)行嚴格配置管理制度。通常是在系統(tǒng)聯(lián)調后，將最終版本程序固化為配置文件，配置文件也納入定值管理的范疇。制定簡單有效的配置文件管理程序規(guī)范配置文件的使用和升級很有必要。

4 ?SIMOCODE閥門控制器的特點

4.1 ?智能化控制

配備SIMOCODE 機械式電動閥可實現(xiàn)智能型電動閥的保護、控制和監(jiān)視功能。

4.2 ?集約化控制

模塊可安裝在小模數(shù)的抽屜內，一段MCC最多能控制100多個閥門，便于清潔度和溫濕度控制。

4.3 ?快速故障診斷

故障原因明確，能夠提供數(shù)十項故障和告警，并具有在線試驗和模擬功能，用戶能根據(jù)手冊快速消缺。

4.4 ?元件模塊化

模塊都是通用化的模塊。

4.5 ?編程真值表化

SIMOCODE ES是真值表化的軟件，06以上版本中還可提供圖形化的界面。

5 ?結 ?語

兼顧經濟的同時，保證現(xiàn)場設備的堅強、可靠，電源和控制系統(tǒng)通用化、智能化一直是電力設備的追求目標。將SIMOCODE和機械式執(zhí)行器組合在一起，使老一代執(zhí)行器具備了智能型閥門所擁有功能。這套黃金組合將新一期的工業(yè)升級得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1] 蔣鯨峰.現(xiàn)代工業(yè)智能MCC應用[J].硅谷，2013，4）.

[2] Motor Management and Control Devices SIMOCODE Pro System M

anual.2011，（5）.