智能電機控制器在連鑄連軋生產線上的應用及功能調試

謝光遠, 肖勝亮

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200）

首鋼京唐鋼鐵公司二期一步MCCR生產線是集無頭、半無頭、全無頭三種軋制模式為一體，以優質、高強、薄規格產品為主導方向的多模式連鑄連軋生產線，前后工序銜接性強，對設備故障率要求極為苛刻。而低壓電機作為產線中的基礎設備，一旦發生故障，將對整個生產環節造成影響。對此，該產線低壓電機控制系統選擇了ABB UMC100智能電機控制器，將其與交流接觸器、軟啟動器等配合提供了集控制、保護、檢測功能于一體的電氣自動化解決方案，快速發現并排除故障隱患，進一步滿足了MCCR產線對低壓電動機的精確保護和管理需求。

1 UMC100主要功能介紹

UMC100智能低壓電機控制器可無需建立通訊，實現單機運行，也可通過PROFIBUS DP/PROFINET IO、DeviceNe等現場總線通訊方式，將測量數據、狀態信號和參數配置等發送至PLC等上位系統。通訊系統發生故障時，UMC100的單機保護和控制功能持續工作，確保必要的功能不缺失。MCCR產線連鑄區和連軋區分別為意大利DANIELI公司和日本TMEIC公司的自動化控制系統，根據不同的配置需求，UMC100與上位系統的通訊在連鑄區采用PROFINET IO網絡，連軋區采用PROFIBUS DP網絡。UMC100的主要保護功能包括三相故障檢測、過載保護、接地故障檢測和電壓保護，并配置電流限值觸發報警或跳閘保護，單一設備電流檢測范圍為0.24A至63A。另外，UMC100提供了6組數字輸入、3路繼電器輸出和1路24V輸出，可對其內部邏輯的布爾量、計時器、計數器等功能模塊進行自由編程，實現直接起動、星角起動等起動模式及多種控制功能。運行過程中，可通過LED指示燈、LCD控制面板顯示運行狀態信息，并通過現場總線將信息傳輸至PLC等上位系統顯示，包括電機、總線和控制器的運行狀態，電機的起動次數、過載跳閘次數等，以便于對故障的診斷。

2 設備主要功能調試

2.1 保護功能

2.1.1 故障保護自動復位功能

該項功能主要用于在出現故障跳閘時，UMC100裝置是否具備自動復位合閘功能。參數“Fault autoreset”設置Off時，必須經過人為確認后才能恢復合閘；設置為On時，當跳閘的原因消失，則自動恢復合閘。在MCCR產線，為確保各低壓電機的安全運行，將“Fault autoreset”參數設置為Off，并把故障信息傳輸至人機操作界面HMI，操作人員確認故障信息后，可遠程復位操作。

2.1.2 過載保護

低壓電機出現過載故障的原因主要為機械負荷過重或三相電壓不平衡，以往是通過熱繼電器調整過載保護參數，整定值調整范圍較大，易出現電機過載而保護失靈燒毀電機。如圖1所示，UMC100可根據低壓電機的熱過載曲線來設置跳閘等級為等級5、等級10、等級20、等級30或等級40等。在選擇跳閘等級時，冷態電機的跳閘曲線必須位于Ia/Ie與tE交點的下方，其中Ia表示電機運行的實際電流，Ie表示電機的額定電流，tE為電機的最大升溫時間，圖示中某功率7kW的電機，電流比Ia/Ie=7.1，電機升溫時間tE=12s，由于電機的跳閘時間比其溫升時間短， 因此選用跳閘等級5和10都可以。電機發生過載跳閘重新起動前必須充分冷卻，UMC100裝置可設置固定的冷卻時間，當冷卻時間歸零時，才能允許電機重啟，從而有效保護電機，避免電機過熱而損壞。

圖1 電機跳閘等級的選擇

2.1.3 低電流保護

UMC100還具備低電流保護功能，在MCCR產線，該功能用來檢測液壓、潤滑系統的流體泵吸入口壓力下降、冷卻器密封狀態缺失、機械軸斷裂等故障，從而降低設備的損壞程度。當電機起動后，運行電流低于限幅值并超過設定的時間時，發出報警信號或觸發跳閘。在調試中需根據設備的功能需求對下列參數進行調整：

2.2 控制功能

UMC100可以進行操作面板控制、本地控制和遠程控制。操作面板可以用來設置電機控制器的參數，控制電機的起動和停止方式， LCD 屏幕上還能顯示電機運行的實際電流、故障信息、開關量輸入和輸出、起動次數和跳閘次數等，為調試工作提供了便利。

2.2.1 直接起動模式

在直接起動控制模式中，DO0用于觸發接觸器，DI0用于接觸器的狀態監控，DI4、DI5用于本地控制電機啟停，DO2或DO3用于故障檢測輸出。

2.2.2 星角起動模式

如果需要電機星三角轉換起動方式，則對UMC100的繼電器控制點DO0用于控制星型接觸器，DO1用于控制角形接觸器，DO2用于控制主回路接觸器，DI0用于接觸器的狀態監控，DI4、DI5用于本地控制電機啟停，DO3用于故障檢測輸出。

2.3 網絡接口的配置

在MCCR產線軋區低壓供電系統中，UMC100智能低壓電機控制器與TMEIC的nv系列可編程控制器之間采用PROFIBUS DP網絡通訊， UMC100側使用PDP32通訊接口，每個UMC100裝置對應1個總線地址，禁止重復使用，UMC100安裝在MCC柜的抽屜單元中，PDP32通訊接口安裝在電纜倉中，這樣的配置使MCC抽屜單元抽出時通訊接口仍處于工作狀態。在nv系列可編程控制器側采用PA312模塊作為PROFIBUS DP網絡的接口，并使用Anybus軟件對接口的狀態字等信息進行定義和設置。

3 結語

UMC100智能電機控制器有效的避免了電機的意外燒毀，降低了事故率，提高電氣自動化系統的穩定性，為MCCR生產線的穩定運行提供了保障。