智能馬達保護器控制庫在ABB 800xA系統中的應用

摘 要：文章介紹了基于ProfiBus協議的智能馬達保護器在800xA DCS系統其馬達控制庫的設計原理、功能、使用，以及針對在實際工業背景下使用不同品牌的智能馬達保護器，因其ProfiBus數據通訊位的不同，通常不能共用同一馬達控制庫提出解決的方法。

關鍵詞：智能馬達保護器；馬達控制庫；PROFIBUS-DP；ABB 800xA集散控制系統

引言

隨著工業領域對自動化控制水平的要求不斷提高，由智能MCC與集散控制系統構成的控制結構，因其網絡化、系統化、開放式的特點，及網絡結簡單、可靠等特性，已被廣泛的應用。馬達控制庫作為集散控制系統重要的功能函數庫，是否合理利用直接關系到工業生產的自動化程度。由于不同品牌的智能馬達保護器的ProfiBus數據通訊位不同，每一類型的馬達保護器通常要使用其相應馬達庫模塊，不能混用，但如果對每一類型的馬達保護器都開發一馬達控制庫，這不僅編程工作量大，同時也不利于系統資源合理利用。在某大型漿廠，其自動化控制系統采用ABB 800xA DCS系統，MCC（Motor Control Center）的低壓恒速電機采用智能型電機管理系統控制，智能馬達保護器設備使用國外著名品牌SIEMENS、ABB、Schneider，還有金智、中電等國產品牌的產品。作者有幸參與了該廠部分車間的電氣、自動控制系統工程的建設調試工作，下面根據工程實際的案例，介紹一下基于ProfiBus協議的馬達保護器其控制庫在ABB 800xA DCS系統的應用，以及不同品牌的智能馬達保護器使用同一馬達控制庫的方法。

1 簡介

1.1 智能馬達保護器單元

智能馬達保護器，它適用于額定電壓至AC 690V、額定電流至AC 800A、額定頻率為50/60Hz的電動機，用于在低壓性能范圍內的恒速電機控制，它優化了DCS或PLC和電機起動器之間的連接，提高了設備可用性，使系統的起動、運行和維護費用大大降低。由于其產品體積小，結構緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜的各種抽屜柜中可直接安裝使用，自動化程度高，控制回路穩定可靠，一般有如下特性：（1）獨立于自動化系統的多功能、固態全電機保護系統。（2）靈活的軟件取代了硬件對電機的控制。（3）詳細的運行、維修和診斷數據。（4）通過 PROFIBUS 協議實現標準的、開放式現場總線系統通訊

1.2 馬達控制庫

馬達控制庫的設計是出于對不同工藝特殊要求的馬達控制，將復雜的程序集成為一個標準化的塊，這庫模塊可隨調隨用，組態及連接簡單方便，同時具備了很多可選及擴展的能力，這樣可增加在實際運用的適應能力，目前廣泛用于工業控制系統。馬達控制庫主要由功能塊和操作人機畫面兩部分組成，其功能結構如圖1所示，在ABB 800xA系統使用的智能馬達控制庫功能塊和非智能馬達控制庫，除了數據接口不同，其他功能塊基本一樣，通常由多個子程序組成，都可以完成各種復雜運算、控制、監視、記錄、趨勢等功能的要求。 顯示面板主要用于顯示標簽名、設備描述等信息和操作改變手動（M）和自動（A）工作等控制模式。通常使用馬達控制庫模塊就可完成馬達控制及連鎖功能而不需借助其他功能塊，以西門子馬達控制庫為例，其庫功能塊如圖2所示。該庫模塊共有Jog、Local、Manual、External 1、External 2、Test、Panel控制模式，所有的控制模式均能從DCS控制中心的操作站進行操作切換，另外，Local和Test模式的操作也可以在MCC盤柜面板進行，馬達功能模塊的操作命令與不同的控制模式之間的關系如圖3所示。

2 硬件組態與庫模塊調用

打開CBM（Control Buider M Professional）在相應的程序編輯欄中插入馬達控制庫模塊，連接好Profibus控制、狀態字變量和Profibus_UnitStatus變量（圖4），連接硬件通道變量（圖5）及硬件狀態變量后將程序下載到控制器，然后在Online狀態下鼠標右鍵馬達模塊打開Interaction Window添加名字、描述以及定義電機電流等參數。

3 不同品牌的馬達保護器共用同一馬達庫的處理方法

在DCS系統中，每一類型的馬達保護器通常要開發其對應的馬達控制庫，因為不同品牌的智能馬達保護器，其ProfiBus數據接口的通訊位是不同的，所以不能直接共用。但如果對每一類型的馬達保護器，特別是數量較少的特殊馬達都開發對應的馬達控制庫，這不僅程序開發費用昂貴，同時也不利于系統資源合理利用。針對ProfiBus數據接口的通訊位的不同，可以通過修改馬達保護器GSD文件的通訊位，或在程序增加通訊接口數位糾改的辦法解決。例如在DCS系統新增的金智馬達保護器LPC要使用系統現有的西門子SIMOCODE庫模塊，方法一：將金智馬達保護器LPC的GSD文件ProfiBus數據位修改與西門子SIMOCODE的一致后，接下來的連接，按標題2的步驟即可。

方法二：增加通訊接口數位糾改的輸入、輸出功能庫模塊，如圖6所示，將金智馬達保護器的通訊數位轉換成與西門子SIMOCODE的一致。然后在硬件通道需連接使用接口數據糾位輸入、輸出功能模塊上的ProfiBus變量即可，如圖7所示。

4 結束語

根據某大型工廠已成功的案例，馬達控制中心（MCC）采用智能型電機管理單元與集散控制系統（DCS）系統配套使用，可以減少馬達控制中心的體積，提高自動化水平。馬達控制庫的使用推廣完善了MCC信息實時監控、實現電機設備故障預報警、減少了故障停車及異常處理時間。另外，解決DCS控制系統中馬達控制庫通用性的問題，可方便MCC設備的合理選型，降低項目的綜合投資成本。

參考文獻

[1]Industrial IT 800xA- System.Configuration，System Version 4.1 ， Edition 2005 by ABB.

[2]Getting Started SIMOCODE-DP， Edition 12/2004 by SIEMENS（China）.

[3]西門子（中國）有限公司.自動化與驅動集團.SIMOCODE Pro 系統手冊[S].2006.

[4]多功能 SIMOCODE pro 電機管理系統，Siemens LV 1 2009[Z].

作者簡介：陳巨喜（1979，4-），男，助理工程師，二級建造師（機電工程），研究方向：電氣工程及自動化系統的建設及維護工作。