淺析智能電機(jī)控制中心的應(yīng)用研究

張 昱

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，北京 100097）

一、智能電機(jī)控制中心技術(shù)特點(diǎn)

1.智能馬達(dá)控制元件

1.1 智能電機(jī)保護(hù)器的性能

智能電機(jī)保護(hù)器主要由：內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)通訊能力、輸入點(diǎn)（用以對(duì)非智能開(kāi)關(guān)量的監(jiān)測(cè)）、輸出點(diǎn)（用以控制接觸器）、LED狀態(tài)指示組成。

保護(hù)功能-熱過(guò)載、欠載、卡死、電流不平衡、堵轉(zhuǎn)、失相、零序接地故障，PTC電熱器輸入等。

保護(hù)功能參數(shù)可編程-脫扣等級(jí)、報(bào)警級(jí)別、時(shí)間延遲、抑制窗口等，可以有效地避免出現(xiàn)脫扣導(dǎo)致用戶(hù)禁用了保護(hù)功能。

電流監(jiān)測(cè)-相電流、平均電流、滿(mǎn)載電流、接地故障電流、電流不平衡百分比、熱容利用率等都是非常重要的監(jiān)視特性。

1.2 內(nèi)嵌輸入輸出點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通訊接口模塊

傳統(tǒng)的機(jī)電式起動(dòng)器和進(jìn)線分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)無(wú)法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，可取的方案是將I/O模塊放置到單元內(nèi)，尺寸很小不至于影響MCC單元大小。根據(jù)單元的功能不同，I/O模塊應(yīng)當(dāng)具備足夠的輸入輸出點(diǎn)。就起動(dòng)器而言，4輸入/2輸出的配置形式足可以滿(mǎn)足99%的不同應(yīng)用的要求。

1.3 變頻器

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。

1.4 軟起動(dòng)器

軟啟動(dòng)器是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車(chē)、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國(guó)外稱(chēng)為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運(yùn)用不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導(dǎo)通角，使被控電機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實(shí)現(xiàn)不同的功能。

2.監(jiān)視軟件

下列要點(diǎn)給出了典型的集成智能型MCC軟件的基本要求。

熟悉的操作環(huán)境 軟件運(yùn)行在應(yīng)用最為普遍的Windows操作系統(tǒng)下，保證操作的簡(jiǎn)單性。

包含了初始化MCC所必需的特殊的文檔資料-每臺(tái)MCC都是獨(dú)一無(wú)二的。一旦安裝完畢，應(yīng)用程序應(yīng)當(dāng)能夠調(diào)用特定的信息，調(diào)出與這臺(tái)MCC相關(guān)的應(yīng)用畫(huà)面。

起動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊-組態(tài)并建立一體化的通訊網(wǎng)絡(luò)通常是一件非常耗時(shí)的事情。但是在理想情況下，MCC制造商把用戶(hù)特定的信息，然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能和通訊的準(zhǔn)確性進(jìn)行測(cè)試。

顯示預(yù)先組態(tài)的畫(huà)面，提供最為常見(jiàn)的參數(shù)-智能MCC軟件可提取用戶(hù)定義的數(shù)據(jù)文件，顯示相關(guān)畫(huà)面：

正面視圖-提供MCC排布的實(shí)際布置形式，顯示單元類(lèi)型、銘牌信息、或者單元的狀態(tài)。

單元視圖-提供單元和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的動(dòng)態(tài)信息。最感興趣的參數(shù)預(yù)先設(shè)置在畫(huà)面中，在需要的時(shí)候可以進(jìn)行修改。

事件紀(jì)錄-自動(dòng)記錄預(yù)設(shè)置或者用戶(hù)定義的故障和報(bào)警信息，保持維護(hù)活動(dòng)和設(shè)備更新的記錄。

電子表格視圖-比較理想的信息瀏覽工具?？梢詫?duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序和過(guò)濾。

在網(wǎng)絡(luò)的任何一個(gè)層次上都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)存取-用戶(hù)能夠在任何一個(gè)層次的網(wǎng)絡(luò)接入來(lái)讀取MCC數(shù)據(jù)。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測(cè)試

設(shè)計(jì)檢查工具-網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要求對(duì)相關(guān)的規(guī)定和參數(shù)的完整的理解。應(yīng)當(dāng)借助設(shè)計(jì)軟件來(lái)檢查關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)計(jì)參數(shù)要求是否得到滿(mǎn)足。

電器和環(huán)境測(cè)試-完整的測(cè)試程序，包括獨(dú)立元件測(cè)試與系統(tǒng)整體測(cè)試。

二、智能電機(jī)控制中心的應(yīng)用

1.唐鋼青龍200萬(wàn)噸/年氧化球團(tuán)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

青龍爐料200萬(wàn)噸球團(tuán)項(xiàng)目，年設(shè)計(jì)氧化球團(tuán)生產(chǎn)能力200萬(wàn)噸。該項(xiàng)目采用了處于當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)水平的鏈篦機(jī)--回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝，基本流程從鐵精粉到成品系統(tǒng)大致經(jīng)過(guò)8個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，設(shè)備按功能劃分為原料、輥壓、配混、造球、焙燒冷卻、成品、噴煤、動(dòng)力等區(qū)域。所生產(chǎn)的氧化球團(tuán)產(chǎn)品可較好地滿(mǎn)足普通高爐生產(chǎn)、直接還原鐵生產(chǎn)及高爐護(hù)爐等各種不同需求。項(xiàng)目于2008年11月開(kāi)工建設(shè)，主線設(shè)備聯(lián)動(dòng)試車(chē)于2010年6月22日全部完畢。

2.電氣及自動(dòng)化系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)包括：147面智能MCC柜；6套PLC控制系統(tǒng)，包括：原料系統(tǒng)、配混系統(tǒng)、造球系統(tǒng)、成品系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)；1個(gè)服務(wù)器、7個(gè)操作站，2個(gè)工程師站。智能柜采用科力通電氣的IMCC6400D系列智能MCC柜，PLC系統(tǒng)采用Rockwell的ControlLogix系列PLC，上位機(jī)監(jiān)控軟件采用Rockwell的RSView SE軟件。

原料準(zhǔn)備工藝段主要是將精礦和熔劑采用圓盤(pán)給料機(jī)給料和下料，并由電子皮帶秤按預(yù)定配料比稱(chēng)量。該階段的智能電機(jī)控制系統(tǒng)由30面智能MCC柜組成，共分3個(gè)DeviceNet網(wǎng)段，對(duì)78臺(tái)電機(jī)中的32臺(tái)采用變頻控制，其余為直接啟動(dòng)，所有電機(jī)均采用E3 plus智能電機(jī)保護(hù)器。

輥壓工藝段的智能電機(jī)控制系統(tǒng)由9面智能MCC柜組成，共用1個(gè)DeviceNet網(wǎng)段。該工藝段共有21臺(tái)電機(jī)，其中有3臺(tái)采用變頻控制，1臺(tái)采用軟起動(dòng)器控制，其余為直接啟動(dòng)，所有電機(jī)均采用E3 plus智能電機(jī)保護(hù)器。

配混工藝段的智能電機(jī)控制系統(tǒng)由12面智能MCC柜組成，分成2個(gè)DeviceNet網(wǎng)段。該工藝段共有21臺(tái)電機(jī)，其中有6臺(tái)采用變頻控制，1臺(tái)采用軟起動(dòng)器控制，其余為直接啟動(dòng)，所有電機(jī)均采用E3 plus智能電機(jī)保護(hù)器。

造球工藝段的智能電機(jī)控制系統(tǒng)共有41面智能MCC柜，分成4個(gè)DeviceNet網(wǎng)段。該工藝段共有103臺(tái)電機(jī)，其中40臺(tái)采用變頻控制，4臺(tái)采用軟起動(dòng)器控制，其余為直接啟動(dòng)，所有電機(jī)均采用E3 plus智能電機(jī)保護(hù)器。

焙燒冷卻工藝段的智能電機(jī)控制系統(tǒng)共有37面智能MCC柜，分成4個(gè)DeviceNet網(wǎng)段。該工藝段共有71臺(tái)電機(jī)，其中10臺(tái)采用變頻控制，其余為直接啟動(dòng)，所有電機(jī)均采用E3 plus智能電機(jī)保護(hù)器。

成品工藝段的智能電機(jī)控制系統(tǒng)共設(shè)8面智能MCC柜，共用1個(gè)DeviceNet網(wǎng)段。該工藝段共有36臺(tái)電機(jī)，都為直接啟動(dòng)，所有電機(jī)均采用E3 plus智能電機(jī)保護(hù)器。

3.智能電機(jī)控制中心（IMCC）

本項(xiàng)目智能電機(jī)控制中心（IMCC）采用我公司IMCC6000系列產(chǎn)品。智能MCC系統(tǒng)由智能電機(jī)保護(hù)器、DeviceNET網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)組成，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

智能MCC控制系統(tǒng)采用典型2層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即控制層、設(shè)備層D現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)?？刂茖訛? Mb/s的CoNTRoLNET網(wǎng)，設(shè)備層為125 kb/s的DEVICENET現(xiàn)場(chǎng)總線。智能電機(jī)控制中心（IMCC）通過(guò)內(nèi)置的DeviceNET通訊電纜與柜內(nèi)網(wǎng)關(guān)通信，網(wǎng)關(guān)和PLC之間通過(guò)ControlNET網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

三、結(jié)論

智能電機(jī)控制中心(IMCC)顯著簡(jiǎn)化了接線、故障診斷、單元重新布置、結(jié)構(gòu)和單元的添加等工作。同時(shí)提供了許多新的信息，用來(lái)減少停機(jī)時(shí)間，為用戶(hù)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，獲得良好的投資回報(bào)。因此在實(shí)際工業(yè)控制，尤其是關(guān)鍵過(guò)程工業(yè)應(yīng)用中日益普及。另外隨著智能化元件成本的不斷降低，相信集成智能化的趨勢(shì)會(huì)更加明顯。

[1]曹光華.智能控制在異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].天津大學(xué),2006.

[2]張焱.智能MCC系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法在造紙中的應(yīng)用[D].陜西科技大學(xué),2014.

[3]易浩波.智能電機(jī)測(cè)試與控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].湖南大學(xué),2003.