淺析智能電機控制中心的應用研究

張 昱

（大唐環境產業集團股份有限公司，北京 100097）

一、智能電機控制中心技術特點

1.智能馬達控制元件

1.1 智能電機保護器的性能

智能電機保護器主要由：內置的網絡通訊能力、輸入點（用以對非智能開關量的監測）、輸出點（用以控制接觸器）、LED狀態指示組成。

保護功能-熱過載、欠載、卡死、電流不平衡、堵轉、失相、零序接地故障，PTC電熱器輸入等。

保護功能參數可編程-脫扣等級、報警級別、時間延遲、抑制窗口等，可以有效地避免出現脫扣導致用戶禁用了保護功能。

電流監測-相電流、平均電流、滿載電流、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視特性。

1.2 內嵌輸入輸出點的網絡通訊接口模塊

傳統的機電式起動器和進線分斷開關無法通過網絡進行通訊，可取的方案是將I/O模塊放置到單元內，尺寸很小不至于影響MCC單元大小。根據單元的功能不同，I/O模塊應當具備足夠的輸入輸出點。就起動器而言，4輸入/2輸出的配置形式足可以滿足99%的不同應用的要求。

1.3 變頻器

變頻器是利用電力半導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，能實現對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因素、過流/過壓/過載保護等功能。

1.4 軟起動器

軟啟動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft Starter。它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯閘管及其電子控制電路。運用不同的方法，控制三相反并聯閘管的導通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實現不同的功能。

2.監視軟件

下列要點給出了典型的集成智能型MCC軟件的基本要求。

熟悉的操作環境 軟件運行在應用最為普遍的Windows操作系統下，保證操作的簡單性。

包含了初始化MCC所必需的特殊的文檔資料-每臺MCC都是獨一無二的。一旦安裝完畢，應用程序應當能夠調用特定的信息，調出與這臺MCC相關的應用畫面。

起動網絡通訊-組態并建立一體化的通訊網絡通常是一件非常耗時的事情。但是在理想情況下，MCC制造商把用戶特定的信息，然后對整個系統進行功能和通訊的準確性進行測試。

顯示預先組態的畫面，提供最為常見的參數-智能MCC軟件可提取用戶定義的數據文件，顯示相關畫面：

正面視圖-提供MCC排布的實際布置形式，顯示單元類型、銘牌信息、或者單元的狀態。

單元視圖-提供單元和網絡設備的動態信息。最感興趣的參數預先設置在畫面中，在需要的時候可以進行修改。

事件紀錄-自動記錄預設置或者用戶定義的故障和報警信息，保持維護活動和設備更新的記錄。

電子表格視圖-比較理想的信息瀏覽工具。可以對相關的數據進行排序和過濾。

在網絡的任何一個層次上都可以進行數據存取-用戶能夠在任何一個層次的網絡接入來讀取MCC數據。

3.系統設計與測試

設計檢查工具-網絡的設計要求對相關的規定和參數的完整的理解。應當借助設計軟件來檢查關鍵的網絡和設計參數要求是否得到滿足。

電器和環境測試-完整的測試程序，包括獨立元件測試與系統整體測試。

二、智能電機控制中心的應用

1.唐鋼青龍200萬噸/年氧化球團項目簡介

青龍爐料200萬噸球團項目，年設計氧化球團生產能力200萬噸。該項目采用了處于當今國際先進水平的鏈篦機--回轉窯生產工藝，基本流程從鐵精粉到成品系統大致經過8個生產過程，設備按功能劃分為原料、輥壓、配混、造球、焙燒冷卻、成品、噴煤、動力等區域。所生產的氧化球團產品可較好地滿足普通高爐生產、直接還原鐵生產及高爐護爐等各種不同需求。項目于2008年11月開工建設，主線設備聯動試車于2010年6月22日全部完畢。

2.電氣及自動化系統

電氣控制系統包括：147面智能MCC柜；6套PLC控制系統，包括：原料系統、配混系統、造球系統、成品系統、焙燒系統、煤粉制備系統；1個服務器、7個操作站，2個工程師站。智能柜采用科力通電氣的IMCC6400D系列智能MCC柜，PLC系統采用Rockwell的ControlLogix系列PLC，上位機監控軟件采用Rockwell的RSView SE軟件。

原料準備工藝段主要是將精礦和熔劑采用圓盤給料機給料和下料，并由電子皮帶秤按預定配料比稱量。該階段的智能電機控制系統由30面智能MCC柜組成，共分3個DeviceNet網段，對78臺電機中的32臺采用變頻控制，其余為直接啟動，所有電機均采用E3 plus智能電機保護器。

輥壓工藝段的智能電機控制系統由9面智能MCC柜組成，共用1個DeviceNet網段。該工藝段共有21臺電機，其中有3臺采用變頻控制，1臺采用軟起動器控制，其余為直接啟動，所有電機均采用E3 plus智能電機保護器。

配混工藝段的智能電機控制系統由12面智能MCC柜組成，分成2個DeviceNet網段。該工藝段共有21臺電機，其中有6臺采用變頻控制，1臺采用軟起動器控制，其余為直接啟動，所有電機均采用E3 plus智能電機保護器。

造球工藝段的智能電機控制系統共有41面智能MCC柜，分成4個DeviceNet網段。該工藝段共有103臺電機，其中40臺采用變頻控制，4臺采用軟起動器控制，其余為直接啟動，所有電機均采用E3 plus智能電機保護器。

焙燒冷卻工藝段的智能電機控制系統共有37面智能MCC柜，分成4個DeviceNet網段。該工藝段共有71臺電機，其中10臺采用變頻控制，其余為直接啟動，所有電機均采用E3 plus智能電機保護器。

成品工藝段的智能電機控制系統共設8面智能MCC柜，共用1個DeviceNet網段。該工藝段共有36臺電機，都為直接啟動，所有電機均采用E3 plus智能電機保護器。

3.智能電機控制中心（IMCC）

本項目智能電機控制中心（IMCC）采用我公司IMCC6000系列產品。智能MCC系統由智能電機保護器、DeviceNET網絡、網關組成，其網絡結構如下圖所示：

智能MCC控制系統采用典型2層網絡結構，即控制層、設備層D現場總線結構。控制層為5 Mb/s的CoNTRoLNET網，設備層為125 kb/s的DEVICENET現場總線。智能電機控制中心（IMCC）通過內置的DeviceNET通訊電纜與柜內網關通信，網關和PLC之間通過ControlNET網絡進行通信。

三、結論

智能電機控制中心(IMCC)顯著簡化了接線、故障診斷、單元重新布置、結構和單元的添加等工作。同時提供了許多新的信息，用來減少停機時間，為用戶帶來可觀的經濟效益，獲得良好的投資回報。因此在實際工業控制，尤其是關鍵過程工業應用中日益普及。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會更加明顯。

[1]曹光華.智能控制在異步電機變頻調速系統中的應用研究[D].天津大學,2006.

[2]張焱.智能MCC系統工程設計方法在造紙中的應用[D].陜西科技大學,2014.

[3]易浩波.智能電機測試與控制系統的研究與開發[D].湖南大學,2003.