SIMOCODE 智能電機控制器

李金明 ，李咚

SIMOCODE是西門子公司生產的一套智能模塊化電機管理控制系統，與傳統的電機控制回路相比，該系統大大簡化了電機的二次控制回路，減少了大量的電纜接線，降低了故障出現的概率。SI?MOCODE Pro基本單元模塊即可實現控制、監視功能及信號處理，不再需要單獨配置熱過載繼電器、電流互感器等部件，通過增加擴展模塊即可實現電流、電壓測量監視和接地故障監視等功能。SIMO?CODE Pro還可通過基本單元上集成的Profibus-DP總線接口與工廠DCS進行總線數據通訊，只需一根Profibus-DP總線即可實現工廠DCS和電機控制器之間的數據通訊和控制，提高設備的通用性和控制的靈活性，系統運行和維護費用大大降低。

1 SIMOCODE Pro基本單元模塊

1.1 SIMOCODE Pro基本單元模塊組成

SIMOCODE Pro是一套靈活的模塊化電機管理組件，組合了電機控制回路所需要的所有功能。該組件還可提供大量操作、維護和診斷數據，使電機饋電回路的功能更加透明，并可通過Profibus-DP將電機饋電回路全部集成到一個主自動化系統中。SIMOCODE Pro基本單元模塊及典型應用如圖1、圖2所示。

SIMOCODE Pro由基本模塊單元和可選擴展模塊單元組成。基本模塊單元包括基本控制單元和電流測量模塊（內置電流互感器），可選擴展模塊單元包括操作顯示面板、數字量擴展模塊、接地故障模塊、溫度監視模塊、模擬量監視模塊等。

1.2 SIMOCODE Pro擴展功能

SIMOCODE Pro的功能十分全面，其擴展功能主要有以下幾點：

（1）可根據需要增加數字量輸入模塊與數字量輸出模塊，用來采集現場開關量信號。

（2）可根據需要增加電流/電壓測量模塊監測附加電壓和功率。

（3）可根據需要增加溫度測量模塊，監測電機繞組溫度、軸承溫度。

（4）可通過增加接地故障模塊與零序電流互感器，實現回路接地故障檢測功能。

（5）可通過增加模擬量擴展模塊實現對控制所需的模擬量的監測，并在程序控制部分增加相應的連鎖保護功能，如流量信號和液位信號等。

SIMOCODE Pro基本單元及擴展單元組合如圖3所示。1.3 SIMOCODE Pro優勢

采用SIMOCODE Pro代替傳統電機二次控制回路具有以下優勢：

（1）無需附加熱過載繼電器、熱敏電阻繼電器、電流互感器等電氣部件，只需加裝主回路的短路保護和控制分斷器件，如主空氣斷路器、接觸器等，大大簡化了電機的二次控制回路部分，還可執行必要的互鎖功能。

（2）通過外部線路設計，現場啟停按鈕可以直接連接到基本單元的數字輸入端。

（3）主回路接觸器線圈通過基本單元輸出端驅動，不再需要用于互鎖的輔助觸點。

（4）通過自身集成的 Profi?bus-DP接口連接至工廠DCS，便于實現遠程監控診斷、控制以及與工藝系統的集成，提高了DCS系統的電機控制質量。

（5）減少了硬件電纜接線和可能的故障點，同時方便了備品備件的管理，有效節約了成本。SIMOCODE Pro典型應用電機控制回路設計及接口如圖4所示。

圖1 單向驅動單元SIMOCODE Pro C與雙向驅動單元SIMOCODE Pro V示意圖

圖2 SIMOCODE Pro典型應用電機控制電路示意圖

圖3 SIMOCODE Pro基本單元及擴展單元組合應用示意圖

2 SIMOCODE ES軟件

SIMOCODE ES是對 SIMO?CODE Pro進行參數化、操作、診斷及監測的軟件，用戶通過Graphic Editor圖形編輯器實現編程，通過“拖放”方式可以非常方便地對SIMOCODE Pro進行參數化。SIMOCODE ES本身集成了各種附加控制程序模塊，可以用于直接啟動、正反轉啟動、星/三角啟動、變極電機、軟啟動器、電磁閥及定位器等設備的功能控制，集成了過載保護、接地故障保護、溫度監視保護、有功功率監視、運行時間監視和啟動次數限制等保護功能。操作和維護人員可在線對SIMOCODE Pro進行參數修改，還可監視設備狀態，獲取各種操作記錄數據和故障信息。SIMOCODE ES基本參數設置包括以下方面：

（1）配置設置：包括單元類型選擇、測量模塊選擇、控制功能選擇、總線參數設置。

（2）電機保護：包括額定電流設置、負載等級選擇、不平衡保護、堵轉保護設置。

（3）電機控制：包括操作模式選擇、本地控制、PLC/DCS控制、操作面板OP控制。

（4）監控功能：包括電流限制值、操作時間及啟停次數記錄、接地故障設置。

（5）輸出定義：包括基本單元輸出設置、操作面板LED設置、循環及非循環發送數據。

（6）標準功能：包括測試和復位、外部故障定義。

（7）邏輯模塊：包括真值表定義、計數器、計時器定義等功能。

圖4 SIMOCODE Pro典型應用控制電機回路設計及接口示意圖

圖5 SIMOCODE ES電機控制功能參數配置示意圖

SIMOCODE ES電機控制功能參數配置如圖5所示。

SIMOCODE ES Graphic Editor編程實現的電機控制功能如圖6所示。

圖6 SIMOCODE ES Graphic Editor編程實現的電機控制功能示意圖

圖7 SIMOCODE Pro與SIMATIC PCS 7系統架構示意圖

與SIMATIC PCS7 CFC編程環境相似，Graphic Editor窗口左邊部分是輸入信號定義，包括現場按鈕啟停信號輸入、模式選擇和OP操作面板啟停信號的定義；窗口中間部分是電機控制功能塊和電機保護功能塊邏輯運算部分；窗口右邊部分是驅動線圈輸出、設備狀態輸出和OP面板顯示輸出的定義。Graphic Editor具有可視的圖形編輯以及用戶界面友好的拖放參數化功能，既能夠圖形化連接功能塊的輸入輸出，也可以設定參數。SIMOCODE ES基本參數配置和程序功能塊編輯完畢后編譯下載到SIMOCODE Pro，然后選擇在線模式即可在Graphic Editor中監控到各個信號流的狀態，現場設備的調試效率大大提高。另外，借助于注釋功能對程序組態功能的詳盡描述，以及裝置參數化的圖形化歸檔，所有功能在提高了設備調試效率的同時，也簡化了文件歸檔過程，節省了大量的人力物力。

此外，西門子公司在SIMATIC PCS 7過程控制系統中有專門為SIMO?CODE Pro設計的PCS 7 Library SIMO?CODE Pro集成軟件包，軟件包包含了SIMOCODE標準的電機信息診斷和電機驅動功能塊（Function Block）以及操作員進行過程監控和操作的面板（Faceplate）。

SIMOCODE Pro與SIMATIC PCS 7系統架構如圖7所示。用戶可在中央控制室實現操作員控制和電機可視化，輕松實現過程設備的遠程操作控制，并且系統中所有的過程設備信息和故障報警記錄均可透明地顯示在DCS上位畫面。■