1前言在國民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域中，如電力、石油、化工、冶金、礦山、造紙、輕工、汽車、船舶工業(yè)、交通運(yùn)輸、市政建設(shè)、食品飲料、水處理、垃圾處理、制藥等，電動機(jī)得到越來越廣泛的應(yīng)用。為了使電動機(jī)正常運(yùn)行和可靠工作，需要對單臺電動機(jī)和一條生產(chǎn)線的電動機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的控制和保護(hù)。因此，電動機(jī)控制中心MCC（MotorControlCenter）的水平也得到迅速發(fā)展。MCC指將接于交流低壓回路的電動機(jī)全套控制和保護(hù)設(shè)備，按一定規(guī)格系統(tǒng)裝配成標(biāo)準(zhǔn)化的單元組件每臺組件控制相應(yīng)規(guī)格的一臺電動機(jī)，將此標(biāo)準(zhǔn)的單元組件裝成柜體實現(xiàn)多臺電動機(jī)的集中控制。智能MCC系統(tǒng)以通信的方式提共全面的管理診斷信息，使系統(tǒng)的電氣設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)透明化，實現(xiàn)自動采集和分析，并提供各類報表；可對能源消耗情況進(jìn)行測量、統(tǒng)計、分析，為電能消耗和成本結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)；可為電氣人員提供詳細(xì)、明確的電氣設(shè)備運(yùn)行工況，使電氣管理維護(hù)人員通過設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行有計劃的設(shè)備維護(hù)和檢修工作，大大地提高設(shè)備的有效運(yùn)行率，提高維護(hù)人員的工作效率，節(jié)約備品備件及保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用，降低備件庫存及資金占用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,工業(yè)領(lǐng)域?qū)ψ詣踊扑降囊蟛粩嗵岣?由智能MCC構(gòu)成的控制統(tǒng)因其網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、開放式的特點(diǎn),及網(wǎng)絡(luò)結(jié)簡單、可靠等特性,具有廣泛的應(yīng)用前景。21概述智能MCC是智能電動機(jī)控制中心的簡稱,是一種將設(shè)備網(wǎng)(即DeviceNet網(wǎng))技術(shù)、通訊技術(shù)、控制網(wǎng)技術(shù)溶入到傳統(tǒng)的電動機(jī)控制中心,將MCC中各回路單元通過網(wǎng)絡(luò)與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,從而將傳統(tǒng)的MCC升級為智能MCC,使之成為一個設(shè)備網(wǎng)層面的自動控制系統(tǒng)。這種基于設(shè)備網(wǎng)層面的控制系統(tǒng)具有傳統(tǒng)電動機(jī)控制系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)越性。智能MCC自動化控制系統(tǒng)中溶入的設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、可擴(kuò)展、開放式的特點(diǎn),是一種簡單的網(wǎng)絡(luò)解決方案。智能電動機(jī)保護(hù)器、智能電動機(jī)控制器、拖動裝置、PLC可編程序控制器、FLEXI/OEMBEDEquation.3(柔性I/O)及許多不同公司的產(chǎn)品均可接駁在設(shè)備網(wǎng)上進(jìn)入系統(tǒng)。在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時,允許用戶通過單根電纜連接和控制100個以上產(chǎn)品,可節(jié)省大量的控制電纜,減少了配線和安裝工業(yè)自動化設(shè)備的成本和時間。設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的直接互連性不僅改善了設(shè)備間的通信,而且同時提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級診斷功能。它具有“看到內(nèi)部”和監(jiān)控每臺電動機(jī)的能力,如果電動機(jī)脫扣,則智能MCC指示脫扣的原因:缺相、失速、過載或接地故障,并且能夠很方便的與控制層或管理層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接。此外,智能MCC柜體結(jié)構(gòu)合理,體積小,占地面積小于一般開關(guān)柜。柜體采用正面安裝,可靠墻安裝,也可背靠背雙面安裝,操作維護(hù)方便。控制系統(tǒng)配置見圖1。圖1智能MCC自動控制系統(tǒng)配置32智能MCC的配置2.1智能MCC配電系統(tǒng)的確定智能MCC的配電系統(tǒng)主回路配置與常規(guī)MCC的配置方式基本一致,在確定選用智能MCC產(chǎn)品后,可按照廠家資料提供的功能單元方案來配置。智能MCC配電系統(tǒng)主回路的方案較常規(guī)MCC可配置種類較多的電子器件,例如:數(shù)字式測量保護(hù)模塊、軟啟動器、變頻器、設(shè)備網(wǎng)通信接口模塊等,見圖1。智能MCC配電系統(tǒng)控制回路的方案可參照圖2進(jìn)行配置。圖2智能MCC控制回路配置方案圖2中選用的DSA(DeviceNetStarterAuxiliary)模件是智能MCC的一個核心元件,它是一種低成本的DeviceNet節(jié)點(diǎn)模件,用于控制電動機(jī)運(yùn)行或通常I/O點(diǎn)通訊。它可以輸入最多4點(diǎn)開關(guān)量信號,如接觸器和斷路器附點(diǎn)信號、光電開關(guān)信號等,可以輸出2點(diǎn)開關(guān)量信號,用于控制接觸器合閘等。圖2中選用的“-EOR”為DeviceNet電子保護(hù)器。在實際工程中,DeviceNet電子保護(hù)器可根據(jù)工程的實際要求、工程投資等方面因素綜合考慮確定是否選用。DeviceNet電子保護(hù)器其功能完全可替代常規(guī)電動機(jī)保護(hù)用熱繼電器,其在電動機(jī)保護(hù)功能上具有更大的優(yōu)越性:如將過載、缺相、4接地故障、失速、堵轉(zhuǎn)、欠載電流、馬達(dá)超溫、電流不平衡等多種保護(hù)功能集中到一個設(shè)備中,并通過設(shè)備網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)采集加工處理并傳輸重要的電動機(jī)運(yùn)行參數(shù),而且能夠?qū)崟r獲得這些重要的現(xiàn)場參數(shù)。2.2現(xiàn)場操作界面的配置智能MCC控制系統(tǒng)的現(xiàn)場操作界面(機(jī)旁控制箱)配置有兩種方式:采用按鈕、信號燈、選擇開關(guān)配置的現(xiàn)場操作界面,需要配置具有設(shè)備網(wǎng)通訊接口的I/O模塊；另一種是采用帶有顯示屏的數(shù)字式操作界面,采用數(shù)字式操作界面的優(yōu)越性在于可獲得更多的設(shè)備、系統(tǒng)信息。但智能MCC控制系統(tǒng)也應(yīng)遵循國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范要求,對有機(jī)旁、遠(yuǎn)方兩地控制要求的電動機(jī),現(xiàn)場操作界面應(yīng)設(shè)置有解除遠(yuǎn)方控制的措施。2.3設(shè)備的連接、網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)、工作站及配套軟件現(xiàn)場設(shè)備的連接要根據(jù)車間內(nèi)設(shè)備分布的情況,盡量將網(wǎng)絡(luò)電纜敷設(shè)路徑縮短,可適當(dāng)增加設(shè)備網(wǎng)數(shù)量,減少網(wǎng)絡(luò)電纜的折返,提高通訊速率。網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)主要包括網(wǎng)絡(luò)電纜、分支器、終端電阻等,這些材料可根據(jù)產(chǎn)品樣本選擇。工作站一般選用工控機(jī),以適應(yīng)環(huán)境要求。另在顯示器的選擇上可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境是否有強(qiáng)磁場存在,選用LCD顯示器。配套軟件包括操作系統(tǒng)軟件、編程組態(tài)軟件、監(jiān)控軟件,這些軟件由系統(tǒng)集成商成套供貨。對軟件的主要要求有:可對軟件進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)修改可對系統(tǒng)進(jìn)行備份,具有軟件安全設(shè)置功能。對監(jiān)控軟件要求能夠?qū)崟r監(jiān)控設(shè)備情況,顯示設(shè)備的各種運(yùn)行參數(shù),如電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率等參數(shù)。在完成上述工作后,智能MCC控制系統(tǒng)配置基本完成。3傳統(tǒng)MCC工作原理及存在問題傳統(tǒng)的MCC通過硬接線的方式，用控制電纜和信號電纜與安放MCC室的DCS系統(tǒng)的遠(yuǎn)程的連接，DCS的控制命令和MCC的反饋信息均由電纜傳輸，每一個多根電纜(如下圖l所示)。傳統(tǒng)的MCC控制存在以下問題：控制和信號電纜數(shù)量巨大；現(xiàn)場需要遠(yuǎn)程I，o柜；5接線工作量大，安裝、調(diào)試周期長；接線點(diǎn)多，因此故障點(diǎn)多，事故原因不易查找；在增加設(shè)備回路時，須重新敷設(shè)控制和信號電纜，不易擴(kuò)展：用于生產(chǎn)運(yùn)行的管理、診斷信息少，對電氣設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)差；備件數(shù)量多，不易統(tǒng)一，占用資金大。圖3傳統(tǒng)MCC工作原理4.智能MCC系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)智能MCC系統(tǒng)是信息技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合的新型電氣自動化控制系統(tǒng)，其核心元件是帶通信功能的電機(jī)智能保護(hù)器，DCS的控制指令和電動機(jī)的相關(guān)運(yùn)行信息均通過總線通信的方式進(jìn)行，現(xiàn)場總線如Lonwbrks、PROFIBUS、Etllemet、TCP，可以根據(jù)需要配置備用通信接口(圖4)。其特點(diǎn)如下：無需DcS現(xiàn)場的柜，通常每根通信總線最多可控制100個電機(jī)回路線路接點(diǎn)少，抗干擾能力強(qiáng)，故障原因明確，便于查找排除；采用總線通信方式，安裝、調(diào)試周期短；在增加設(shè)備回路時，如系統(tǒng)允許，僅需在軟件中設(shè)置，擴(kuò)展方便、靈活；運(yùn)行管理信息豐富，可提供詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)信息，可做到設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)，最大限度6地減少設(shè)備意外故障停機(jī)時間：具有備件管理功能，備件數(shù)量少，可減少資金占用。圖4智能MCC系統(tǒng)的工作原理5.智能與傳統(tǒng)MCC的比較51保護(hù)功能比較傳統(tǒng)的MCC通常采用熱繼電器對電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，主要包括過載、斷相和負(fù)荷不衡保護(hù)。由于熱繼電器是通過調(diào)整雙金屬熱元件的間隙調(diào)整保護(hù)范圍的，因此功能單一，靈敏度低，誤差大，穩(wěn)定性差，保護(hù)可靠性差。智能開關(guān)柜的核心元件是電子智能式馬達(dá)保護(hù)器。智能馬達(dá)保護(hù)器是一種電動機(jī)起動新概念產(chǎn)品，是一種基于微處理器的裝置，它集控制、監(jiān)視、保護(hù)和通信功能于_身，能滿足工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的各種要求，具有控制軟起動、限流起動、全壓起動、雙斜坡軟起動、泵控制、預(yù)置低速運(yùn)行、智能電動機(jī)制動、帶制動的低速運(yùn)行、軟停止、準(zhǔn)確停車、節(jié)能運(yùn)行、相平衡等控制和故障診斷功能。智能與傳統(tǒng)MCC的保護(hù)功能比較見表1。52管理、維護(hù)功能比較傳統(tǒng)的MCC通過控制電纜和信號電纜這種硬接線方式與過程自動化控制系統(tǒng)DCS連接，因此只能提供有限的管理和診斷信息，并且受繼電器回路7接點(diǎn)數(shù)量和電纜的限制。智能MCC系統(tǒng)以通信的方式提共全面的管理診斷信息，使系統(tǒng)的電氣設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)透明化，實現(xiàn)自動采集和分析，并提供各類報表；可對能源消耗情況進(jìn)行測量、統(tǒng)計、分析，為電能消耗和成本結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)；可為電氣人員提供詳細(xì)、明確的電氣設(shè)備運(yùn)行工況，使電氣管理維護(hù)人員通過設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行有計劃的設(shè)備維護(hù)和檢修工作，大大地提高設(shè)備的有效運(yùn)行率，提高維護(hù)人員的工作效率，節(jié)約備品備件及保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用，降低備件庫存及資金占用。同時，管理系統(tǒng)的友好界面使新入廠的工作人員在接受簡單的培訓(xùn)后，在最短的時間內(nèi)就可以掌握全廠電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況，并在故障時迅速得知故障原因