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，兩種閥門各有優缺點。

智能型是廠家將保護和控制回路集成于閥門執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，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、化學物質危險環境中的風險，增加系統可靠性。

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的組態圖，如圖1所示。

控制系統由閥門、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信號（位置、故障、告警、電流、啟動次數、運行時間等）循環或非循環地發送到儀控系統。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。另一套在儀控系統中，遠程模式下運行PLS/DCS上的程序實現閥門的打開、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、編程、調試和定值管理等四大步驟。

3.1 ?電動閥控制組態

以SIMOCODE Pro為例，基本的配置包含基礎模塊、電流測量模塊、數字模塊、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。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。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這個故障。

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

④電流監視告警：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均基于Is1計算，Is1應設置為銘牌值并在電流監視模塊量程范圍內。

3.4 ?保護定值和配置管理

SIMOCODE ES中的數據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，應對參數配置執行嚴格配置管理制度。通常是在系統聯調后，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智能型電動閥的保護、控制和監視功能。

4.2 ?集約化控制

模塊可安裝在小模數的抽屜內，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，能夠提供數十項故障和告警，并具有在線試驗和模擬功能，用戶能根據手冊快速消缺。

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，保證現場設備的堅強、可靠，電源和控制系統通用化、智能化一直是電力設備的追求目標。將SIMOCODE和機械式執行器組合在一起，使老一代執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升級得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1] 蔣鯨峰.現代工業智能MCC應用[J].硅谷，2013，4）.

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

anual.2011，（5）.