浅析智能电机控制中心的应用研究

张 昱

（大唐环境产业集团股份有限公司，北京 100097）

一、智能电机控制中心技术特点

1.智能马达控制元件

1.1 智能电机保护器的性能

智能电机保护器主要由：内置的网络通讯能力、输入点（用以对非智能开关量的监测）、输出点（用以控制接触器）、LED状态指示组成。

保护功能-热过载、欠载、卡死、电流不平衡、堵转、失相、零序接地故障，PTC电热器输入等。

保护功能参数可编程-脱扣等级、报警级别、时间延迟、抑制窗口等，可以有效地避免出现脱扣导致用户禁用了保护功能。

电流监测-相电流、平均电流、满载电流、接地故障电流、电流不平衡百分比、热容利用率等都是非常重要的监视特性。

1.2 内嵌输入输出点的网络通讯接口模块

传统的机电式起动器和进线分断开关无法通过网络进行通讯，可取的方案是将I/O模块放置到单元内，尺寸很小不至于影响MCC单元大小。根据单元的功能不同，I/O模块应当具备足够的输入输出点。就起动器而言，4输入/2输出的配置形式足可以满足99%的不同应用的要求。

1.3 变频器

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。

1.4 软起动器

软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。

2.监视软件

下列要点给出了典型的集成智能型MCC软件的基本要求。

熟悉的操作环境 软件运行在应用最为普遍的Windows操作系统下，保证操作的简单性。

包含了初始化MCC所必需的特殊的文档资料-每台MCC都是独一无二的。一旦安装完毕，应用程序应当能够调用特定的信息，调出与这台MCC相关的应用画面。

起动网络通讯-组态并建立一体化的通讯网络通常是一件非常耗时的事情。但是在理想情况下，MCC制造商把用户特定的信息，然后对整个系统进行功能和通讯的准确性进行测试。

显示预先组态的画面，提供最为常见的参数-智能MCC软件可提取用户定义的数据文件，显示相关画面：

正面视图-提供MCC排布的实际布置形式，显示单元类型、铭牌信息、或者单元的状态。

单元视图-提供单元和网络设备的动态信息。最感兴趣的参数预先设置在画面中，在需要的时候可以进行修改。

事件纪录-自动记录预设置或者用户定义的故障和报警信息，保持维护活动和设备更新的记录。

电子表格视图-比较理想的信息浏览工具。可以对相关的数据进行排序和过滤。

在网络的任何一个层次上都可以进行数据存取-用户能够在任何一个层次的网络接入来读取MCC数据。

3.系统设计与测试

设计检查工具-网络的设计要求对相关的规定和参数的完整的理解。应当借助设计软件来检查关键的网络和设计参数要求是否得到满足。

电器和环境测试-完整的测试程序，包括独立元件测试与系统整体测试。

二、智能电机控制中心的应用

1.唐钢青龙200万吨/年氧化球团项目简介

青龙炉料200万吨球团项目，年设计氧化球团生产能力200万吨。该项目采用了处于当今国际先进水平的链篦机--回转窑生产工艺，基本流程从铁精粉到成品系统大致经过8个生产过程，设备按功能划分为原料、辊压、配混、造球、焙烧冷却、成品、喷煤、动力等区域。所生产的氧化球团产品可较好地满足普通高炉生产、直接还原铁生产及高炉护炉等各种不同需求。项目于2008年11月开工建设，主线设备联动试车于2010年6月22日全部完毕。

2.电气及自动化系统

电气控制系统包括：147面智能MCC柜；6套PLC控制系统，包括：原料系统、配混系统、造球系统、成品系统、焙烧系统、煤粉制备系统；1个服务器、7个操作站，2个工程师站。智能柜采用科力通电气的IMCC6400D系列智能MCC柜，PLC系统采用Rockwell的ControlLogix系列PLC，上位机监控软件采用Rockwell的RSView SE软件。

原料准备工艺段主要是将精矿和熔剂采用圆盘给料机给料和下料，并由电子皮带秤按预定配料比称量。该阶段的智能电机控制系统由30面智能MCC柜组成，共分3个DeviceNet网段，对78台电机中的32台采用变频控制，其余为直接启动，所有电机均采用E3 plus智能电机保护器。

辊压工艺段的智能电机控制系统由9面智能MCC柜组成，共用1个DeviceNet网段。该工艺段共有21台电机，其中有3台采用变频控制，1台采用软起动器控制，其余为直接启动，所有电机均采用E3 plus智能电机保护器。

配混工艺段的智能电机控制系统由12面智能MCC柜组成，分成2个DeviceNet网段。该工艺段共有21台电机，其中有6台采用变频控制，1台采用软起动器控制，其余为直接启动，所有电机均采用E3 plus智能电机保护器。

造球工艺段的智能电机控制系统共有41面智能MCC柜，分成4个DeviceNet网段。该工艺段共有103台电机，其中40台采用变频控制，4台采用软起动器控制，其余为直接启动，所有电机均采用E3 plus智能电机保护器。

焙烧冷却工艺段的智能电机控制系统共有37面智能MCC柜，分成4个DeviceNet网段。该工艺段共有71台电机，其中10台采用变频控制，其余为直接启动，所有电机均采用E3 plus智能电机保护器。

成品工艺段的智能电机控制系统共设8面智能MCC柜，共用1个DeviceNet网段。该工艺段共有36台电机，都为直接启动，所有电机均采用E3 plus智能电机保护器。

3.智能电机控制中心（IMCC）

本项目智能电机控制中心（IMCC）采用我公司IMCC6000系列产品。智能MCC系统由智能电机保护器、DeviceNET网络、网关组成，其网络结构如下图所示：

智能MCC控制系统采用典型2层网络结构，即控制层、设备层D现场总线结构。控制层为5 Mb/s的CoNTRoLNET网，设备层为125 kb/s的DEVICENET现场总线。智能电机控制中心（IMCC）通过内置的DeviceNET通讯电缆与柜内网关通信，网关和PLC之间通过ControlNET网络进行通信。

三、结论

智能电机控制中心(IMCC)显著简化了接线、故障诊断、单元重新布置、结构和单元的添加等工作。同时提供了许多新的信息，用来减少停机时间，为用户带来可观的经济效益，获得良好的投资回报。因此在实际工业控制，尤其是关键过程工业应用中日益普及。另外随着智能化元件成本的不断降低，相信集成智能化的趋势会更加明显。

[1]曹光华.智能控制在异步电机变频调速系统中的应用研究[D].天津大学,2006.

[2]张焱.智能MCC系统工程设计方法在造纸中的应用[D].陕西科技大学,2014.

[3]易浩波.智能电机测试与控制系统的研究与开发[D].湖南大学,2003.