智能MCC在地鐵通風空調控制中的應用

李 漾

（廣州地鐵運營事業總部，廣州 518049）

馬達控制中心 MCC（MOTOR CONTROL CENTER）統一管理配電和儀器設備，將各種電機控制單元、饋電線接頭單元、配電變壓器、照明配電盤、聯鎖繼電器以及計量設備裝入一個整體安裝的機殼內并且由一個公共的封閉母線供電。隨著開放、標準、通用工業現場總線技術和智能元器件的快速發展，智能MCC逐步代替傳統簡單MCC應用到各種工業或特殊行業領域，為行業的發展提供新的動力和保障，本文以深圳地鐵5號線典型車站為例闡述智能 MCC在通風空調系統控制中的應用方案及特點分析。

1 典型車站通風空調系統組成及監控要求

車站通風空調系統設備主要包括空調風柜、送/排風機風閥、防火閥、TVF風機、U/O風機、射流風機、冷水機組、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等。根據不同功能區域劃分，車站通風空調系統包括隧道通風系統、車站公共區大系統、車站管理用房小系統及制冷水系統。車站通風空調系統主要作用是在日常運營情況下給乘客和設備提供舒適的環境和在事故災害情況下啟動消防排煙模式進行通風排煙排毒、保障生命安全及輔助滅火。

通風空調設備通常設就地控制、車控室控制、OCC控制三級控制。車站上位BAS系統與智能MCC雙向通信。在正常情況下由OCC或車控室綜合監控系統通過BAS至智能MCC實現對通風空調系統設備的監視、測量、設定值、控制和保護等。在車控室控制、OCC控制完全失效或未使用的情況下，智能MCC能獨立實現對通風空調系統設備控制轉換及運行狀態顯示，即完全由智能MCC接管監控。

2 智能MCC實現方案

深圳地鐵5號線車站 MCC是基于羅克韋爾自動化成套產品的智能網絡控制系統。下圖是典型車站怡景站智能MCC系統結構圖。

智能MCC在每個MCC柜內對通風空調系統設備的監視、保護和控制是通過掛在 3條 DeviceNet總線上的micrologix5000小型PLC、E3 Plus馬達保護控制器、PowerFlex70/700變頻器和SMC Flex系列軟啟動器來實現，這樣做的目的是為了分散由于總線故障造成的風險，從而保證總線設備控制的可靠性。具體如下：

1）風閥。風閥狀態監視和開關控制由MicroLogix 1500系列小PLC負責，該小PLC輸入輸出模塊連接到風閥相應干接點上，同時通過網絡適配器接入DeviceNet總線。

圖1 怡景站智能MCC系統結構圖

2）車站管理用房小系統電動機。車站管理用房小系統電動機狀態監視、保護（過載、缺相、接地、堵轉等）和開關控制由馬達保護控制器E3 Plus負責完成。E3 Plus本身帶有現場總線接口直接接入DeviceNet總線。

3）功率大于75kW的隧道風機。采用SMC Flex系列軟起動器來控制電動機起停包括正反轉切換，并具有過載、缺相、三相不平衡等保護功能。軟起動器通過自帶網卡接入DeviceNet總線。

4）空調風柜、回排風機、冷卻冷凍水泵等。采用 PowerFlex70/700系列變頻器來控制電動機起停與調速。變頻器通過自帶網卡直接接入 DeviceNet總線。

智能MCC網關采用ControLogix5000系列大型PLC，該網關通過冗余的Conrolnet總線與上位BAS系統雙向通信。通該網關，OCC或車控室實現對通風空調等設備的監視、測量、控制和保護，實現對智能設備（電動機保護控制器、變頻器、軟起動器等）的參數設定、復位等。另一方面 MCC系統也可以向BAS、綜合監控系統傳送MCC所有回路的位置狀態、運行狀態、保護動作、參數設定值、電流值、電壓、功率因數、有功電度、無功電度、諧波量等。

在車站兩端環控電控室各配置一個帶嵌入式觸摸屏的HMI工控機，用以監控智能 MCC。即在觸摸屏上可完成對設備的單控、組控、序列控制、邏輯控制、區域模式控制，當 BAS尚未調通或 BAS故障時，可以通過工控機完成防排煙控制、緊急通風模式控制、單控、組控、序列控制、邏輯控制、區域模式控制等功能。

3 智能MCC特點及與傳統MCC比較

1）節約工程投資成本。智能MCC采用標準、開放的 DeviceNet現場總線技術，通過與之連接的智能設備（電動機保護控制器、變頻器、軟起動器等）執行對通風空調設備的數據采集、參數設定、監視控制等功能，相對傳統 MCC減少了許多遠程IO模塊機架及大量電纜、橋架管、端子槽盒、中間繼電器等采購及安裝費用，雖然智能設備價格相對較貴，但總體工程投資成本智能MCC比傳統MCC仍減少15%左右。

2）大量減少安裝調試時間。智能MCC顯然比傳統 MCC結構簡單安裝方便調試容易，避免了傳統 MCC需要敷設大量橋架管線及調試時點對點校對耗時耗力，從而減少約40%安裝調試時間（本文智能MCC案例減少時間約4個月），為實現工程目標工期提供有力保證。

3）節約維護成本。由于智能MCC采用智能控制保護器、變頻器、軟啟動器等智能設備，具有自診斷與簡單故障處理的能力并通過現場總線DeviceNet將相關信息進行上傳，用戶可以查詢所有運行設備的診斷維護信息，實現防性維護及定點維修，以減少故障停機次數和故障停機時間;另電纜數量大大減少，故障點也大大減少，既節約了系統的維護成本，又提高了系統設備利用率。傳統 MCC則需要配備更多經過較長時間培訓熟練的人員負責維護，處理故障也花費更多時間人力。

4）開放性和擴展性。智能MCC由于采用標準、開放的 DeviceNet現場總線技術，使得需增加的設備很方便地掛接在現場總線上完成擴展，并在軟件上適當設置即可，例如要增加兩組風機監控，只需要增加接入兩臺 POWERFLEX70或其它兼容DeviceNet總線變頻器后簡單參數設置和組態即可。傳統MCC則需要重新敷設較多硬線、配置IO模塊機架及重新軟件組態編程等大量工作。

采用DeviceNet等現場總線技術的智能MCC以其開放性、擴展性、實用性、可靠性、高性價比等優點，已成為智能馬達控制技術發展的主流，并為相關行業帶來良好的市場效益和發展機遇。