智能電機(jī)控制器在連鑄連軋生產(chǎn)線上的應(yīng)用及功能調(diào)試

謝光遠(yuǎn), 肖勝亮

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

首鋼京唐鋼鐵公司二期一步MCCR生產(chǎn)線是集無(wú)頭、半無(wú)頭、全無(wú)頭三種軋制模式為一體，以優(yōu)質(zhì)、高強(qiáng)、薄規(guī)格產(chǎn)品為主導(dǎo)方向的多模式連鑄連軋生產(chǎn)線，前后工序銜接性強(qiáng)，對(duì)設(shè)備故障率要求極為苛刻。而低壓電機(jī)作為產(chǎn)線中的基礎(chǔ)設(shè)備，一旦發(fā)生故障，將對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成影響。對(duì)此，該產(chǎn)線低壓電機(jī)控制系統(tǒng)選擇了ABB UMC100智能電機(jī)控制器，將其與交流接觸器、軟啟動(dòng)器等配合提供了集控制、保護(hù)、檢測(cè)功能于一體的電氣自動(dòng)化解決方案，快速發(fā)現(xiàn)并排除故障隱患，進(jìn)一步滿足了MCCR產(chǎn)線對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)的精確保護(hù)和管理需求。

1 UMC100主要功能介紹

UMC100智能低壓電機(jī)控制器可無(wú)需建立通訊，實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行，也可通過(guò)PROFIBUS DP/PROFINET IO、DeviceNe等現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式，將測(cè)量數(shù)據(jù)、狀態(tài)信號(hào)和參數(shù)配置等發(fā)送至PLC等上位系統(tǒng)。通訊系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，UMC100的單機(jī)保護(hù)和控制功能持續(xù)工作，確保必要的功能不缺失。MCCR產(chǎn)線連鑄區(qū)和連軋區(qū)分別為意大利DANIELI公司和日本TMEIC公司的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，根據(jù)不同的配置需求，UMC100與上位系統(tǒng)的通訊在連鑄區(qū)采用PROFINET IO網(wǎng)絡(luò)，連軋區(qū)采用PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)。UMC100的主要保護(hù)功能包括三相故障檢測(cè)、過(guò)載保護(hù)、接地故障檢測(cè)和電壓保護(hù)，并配置電流限值觸發(fā)報(bào)警或跳閘保護(hù)，單一設(shè)備電流檢測(cè)范圍為0.24A至63A。另外，UMC100提供了6組數(shù)字輸入、3路繼電器輸出和1路24V輸出，可對(duì)其內(nèi)部邏輯的布爾量、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等功能模塊進(jìn)行自由編程，實(shí)現(xiàn)直接起動(dòng)、星角起動(dòng)等起動(dòng)模式及多種控制功能。運(yùn)行過(guò)程中，可通過(guò)LED指示燈、LCD控制面板顯示運(yùn)行狀態(tài)信息，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將信息傳輸至PLC等上位系統(tǒng)顯示，包括電機(jī)、總線和控制器的運(yùn)行狀態(tài)，電機(jī)的起動(dòng)次數(shù)、過(guò)載跳閘次數(shù)等，以便于對(duì)故障的診斷。

2 設(shè)備主要功能調(diào)試

2.1 保護(hù)功能

2.1.1 故障保護(hù)自動(dòng)復(fù)位功能

該項(xiàng)功能主要用于在出現(xiàn)故障跳閘時(shí)，UMC100裝置是否具備自動(dòng)復(fù)位合閘功能。參數(shù)“Fault autoreset”設(shè)置Off時(shí)，必須經(jīng)過(guò)人為確認(rèn)后才能恢復(fù)合閘；設(shè)置為On時(shí)，當(dāng)跳閘的原因消失，則自動(dòng)恢復(fù)合閘。在MCCR產(chǎn)線，為確保各低壓電機(jī)的安全運(yùn)行，將“Fault autoreset”參數(shù)設(shè)置為Off，并把故障信息傳輸至人機(jī)操作界面HMI，操作人員確認(rèn)故障信息后，可遠(yuǎn)程復(fù)位操作。

2.1.2 過(guò)載保護(hù)

低壓電機(jī)出現(xiàn)過(guò)載故障的原因主要為機(jī)械負(fù)荷過(guò)重或三相電壓不平衡，以往是通過(guò)熱繼電器調(diào)整過(guò)載保護(hù)參數(shù)，整定值調(diào)整范圍較大，易出現(xiàn)電機(jī)過(guò)載而保護(hù)失靈燒毀電機(jī)。如圖1所示，UMC100可根據(jù)低壓電機(jī)的熱過(guò)載曲線來(lái)設(shè)置跳閘等級(jí)為等級(jí)5、等級(jí)10、等級(jí)20、等級(jí)30或等級(jí)40等。在選擇跳閘等級(jí)時(shí)，冷態(tài)電機(jī)的跳閘曲線必須位于Ia/Ie與tE交點(diǎn)的下方，其中Ia表示電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際電流，Ie表示電機(jī)的額定電流，tE為電機(jī)的最大升溫時(shí)間，圖示中某功率7kW的電機(jī)，電流比Ia/Ie=7.1，電機(jī)升溫時(shí)間tE=12s，由于電機(jī)的跳閘時(shí)間比其溫升時(shí)間短， 因此選用跳閘等級(jí)5和10都可以。電機(jī)發(fā)生過(guò)載跳閘重新起動(dòng)前必須充分冷卻，UMC100裝置可設(shè)置固定的冷卻時(shí)間，當(dāng)冷卻時(shí)間歸零時(shí)，才能允許電機(jī)重啟，從而有效保護(hù)電機(jī)，避免電機(jī)過(guò)熱而損壞。

圖1 電機(jī)跳閘等級(jí)的選擇

2.1.3 低電流保護(hù)

UMC100還具備低電流保護(hù)功能，在MCCR產(chǎn)線，該功能用來(lái)檢測(cè)液壓、潤(rùn)滑系統(tǒng)的流體泵吸入口壓力下降、冷卻器密封狀態(tài)缺失、機(jī)械軸斷裂等故障，從而降低設(shè)備的損壞程度。當(dāng)電機(jī)起動(dòng)后，運(yùn)行電流低于限幅值并超過(guò)設(shè)定的時(shí)間時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)或觸發(fā)跳閘。在調(diào)試中需根據(jù)設(shè)備的功能需求對(duì)下列參數(shù)進(jìn)行調(diào)整：

2.2 控制功能

UMC100可以進(jìn)行操作面板控制、本地控制和遠(yuǎn)程控制。操作面板可以用來(lái)設(shè)置電機(jī)控制器的參數(shù)，控制電機(jī)的起動(dòng)和停止方式， LCD 屏幕上還能顯示電機(jī)運(yùn)行的實(shí)際電流、故障信息、開(kāi)關(guān)量輸入和輸出、起動(dòng)次數(shù)和跳閘次數(shù)等，為調(diào)試工作提供了便利。

2.2.1 直接起動(dòng)模式

在直接起動(dòng)控制模式中，DO0用于觸發(fā)接觸器，DI0用于接觸器的狀態(tài)監(jiān)控，DI4、DI5用于本地控制電機(jī)啟停，DO2或DO3用于故障檢測(cè)輸出。

2.2.2 星角起動(dòng)模式

如果需要電機(jī)星三角轉(zhuǎn)換起動(dòng)方式，則對(duì)UMC100的繼電器控制點(diǎn)DO0用于控制星型接觸器，DO1用于控制角形接觸器，DO2用于控制主回路接觸器，DI0用于接觸器的狀態(tài)監(jiān)控，DI4、DI5用于本地控制電機(jī)啟停，DO3用于故障檢測(cè)輸出。

2.3 網(wǎng)絡(luò)接口的配置

在MCCR產(chǎn)線軋區(qū)低壓供電系統(tǒng)中，UMC100智能低壓電機(jī)控制器與TMEIC的nv系列可編程控制器之間采用PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)通訊， UMC100側(cè)使用PDP32通訊接口，每個(gè)UMC100裝置對(duì)應(yīng)1個(gè)總線地址，禁止重復(fù)使用，UMC100安裝在MCC柜的抽屜單元中，PDP32通訊接口安裝在電纜倉(cāng)中，這樣的配置使MCC抽屜單元抽出時(shí)通訊接口仍處于工作狀態(tài)。在nv系列可編程控制器側(cè)采用PA312模塊作為PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)的接口，并使用Anybus軟件對(duì)接口的狀態(tài)字等信息進(jìn)行定義和設(shè)置。

3 結(jié)語(yǔ)

UMC100智能電機(jī)控制器有效的避免了電機(jī)的意外燒毀，降低了事故率，提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為MCCR生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。