1,、概述

馬達控制中心又稱電機控制中心或電動機控制中心，英文名稱為MOTOR CONTROL CENTER,，簡稱MCC,。智能 MCC將馬達過載、缺相,、接地故障,、失速、堵轉(zhuǎn),、欠載電流,、馬達超溫、電流不平衡等故障通過內(nèi)置PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行模≒LC）,、監(jiān)控中心（PC機）,，并獲得簡化的故障排除方法。智能化MCC已被廣泛用于冶金,、紡織,、輕工、石化,、電力等廠礦企業(yè)以及交通運輸和市政建設(shè)等行業(yè),。在某氯化鉀項目中，整個系統(tǒng)全部選用智能化MCC實現(xiàn)所有設(shè)備的控制,、監(jiān)測保護以及電力監(jiān)控等功能,。

智能MCC 其特點是將傳統(tǒng)對單一的馬達進行保護延伸到對設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)控。并采用獨特的中央母線設(shè)計,，內(nèi)嵌先進的網(wǎng)絡(luò)總線PROFIBUS,，器件上采用西門子的接觸器、交流變頻器,、軟啟動器和PLC,，以及安科瑞 （Acrel）的ARD系列馬達保護器,、ACR系列多功能網(wǎng)絡(luò)儀表、ACR系列諧波表等產(chǎn)品,，構(gòu)成了結(jié)構(gòu)合理,、占地面積小、包含各種先進的自動控制設(shè)備,、現(xiàn)場總線控制的完整的自動化系統(tǒng)控制裝置,。

2、項目介紹

某氯化鉀項目,，在原有年產(chǎn)30萬噸的基礎(chǔ)上擴大到年產(chǎn)100萬噸的規(guī)模,。把西門子自動化系統(tǒng)產(chǎn)品的全方位應(yīng)用到該氯化鉀項目中，實現(xiàn)了從110KV供電向下的全部控制功能,，系統(tǒng)中使用了上百套安科瑞（Acrel）的電力監(jiān)控儀表和ARD系列馬達保護器,，以及西門子的變頻器和PLC（可編程序控制器），是西門子自動化產(chǎn)品在中國的最典型應(yīng)用,，并與無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),、GPS定位系統(tǒng)一起組成了一個先進的工廠自動化系統(tǒng)。此系統(tǒng)的一個顯著特點是整個系統(tǒng)通過使用了智能化MCC,，實現(xiàn)了所有設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制與監(jiān)控,，也是目前在中國地區(qū)內(nèi)使用羅克韋爾智能化MCC產(chǎn)品數(shù)量最多、規(guī)模最大的一個系統(tǒng),。

3,、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

氯化鉀生產(chǎn)工藝整個過程包括原礦的采集、原礦的輸送和由原礦加工成產(chǎn)品幾部分,。原礦的采集是通過多條水采機組在鹽田中不斷的采掘,，并將采掘到的礦料輸送到岸上的泵站；原礦的輸送就是將由水采機組采集到的原礦通過多級泵站輸送,，經(jīng)過數(shù)十公里輸送到加工廠,；加工廠將源源不斷的原礦經(jīng)過過濾、結(jié)晶,、并加入化學(xué)藥劑,，經(jīng)過物理化學(xué)過程生產(chǎn)出成品氯化鉀。水采機組和加工廠兩部分的控制設(shè)備全部安裝在智能化MCC柜體內(nèi),。

3.1 水采機組系統(tǒng)

水采機組系統(tǒng)包括岸基站,、六套水采船和六套活動加壓站系統(tǒng)。岸基站為水采機組控制系統(tǒng)的中心,，包括一臺操作員站、一臺工程師站和一套由SLC5/05組成的可編程序控制器系統(tǒng),，負(fù)責(zé)對岸基站設(shè)備的控制,；操作站,、工程師站、可編程序控制器之間使用以太網(wǎng)并通過無線以太網(wǎng)電臺與六套水采船通信,。六套水采船的控制系統(tǒng)完全一樣,，每套水采船由6面MCC柜體組成。

上位機包括二臺前操作員站,、二臺后操作員站,；下位機由S7-300組成的可編程序控制器系統(tǒng)，占用MCC柜體的1個單元,，實現(xiàn)對整個水采船的控制,；前后操作員站、可編程序控制器之間使用以太網(wǎng)并通過無線以太網(wǎng)電臺向上與岸基站通信,，向下通過無線串行電臺與活動加壓站通信,。六臺活動加壓站的控制系統(tǒng)也完全一樣，分別與六條水采船相對應(yīng),，每套活動加壓站系統(tǒng)由4面MCC柜體組成,。

活動加壓站系統(tǒng)包括一個PanelView 550操作監(jiān)控站和一套由S7-300組成的可編程序控制器系統(tǒng)，實現(xiàn)活動加壓站的控制,。

3.2 加工廠系統(tǒng)

加工廠系統(tǒng)按照工藝過程分成十個子控制系統(tǒng),，包括加工廠1-6號系統(tǒng)、冷結(jié)晶1號系統(tǒng),、冷結(jié)晶2號系統(tǒng),、干燥車間系統(tǒng)和包裝車間系統(tǒng)。加工廠中心控制室中配備了6臺操作員站和1臺工程師站,，在上一級采用了以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),，在下一級采用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。加工廠系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)中MCC柜的配置與水采機組類似,，不再介紹,。

4、智能MCC配置

系統(tǒng)中所有智能化MCC柜進線電源為交流380V,，3相4線制,，頻率50Hz,最大允許故障電流為50KA；每面柜配有水平電纜線槽和垂直電纜線槽(變頻柜除外),，使得電纜聯(lián)結(jié)及鋪設(shè)非常方便,。通過PROFIBUS總線將西門子PLC、交流變頻器,、軟啟動器,，以及安科瑞（Acrel）的智能電動機保護器、ACR系列多功能網(wǎng)絡(luò)表,、ACR系列諧波表等電力監(jiān)控單元連接起來,，實現(xiàn)了PROFIBUS現(xiàn)場總線控制,。本系統(tǒng)所設(shè)計的MCC主要包括以下幾個單元：

l 主進線單元

主進線單元分別為西門子斷路器,允許故障電流為50KA。配置電子脫扣單元,。

l 計量單元

開關(guān)柜內(nèi)配置安科瑞（Acrel）新型ACR系列多功能網(wǎng)絡(luò)儀表,、諧波表，可以同時檢測電壓,、電流,、有功、無功,、電能,、以及諧波等電參數(shù),通過內(nèi)置PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)接口, 可將以

上電氣參數(shù)通過現(xiàn)場總線PROFIBUS上傳至監(jiān)控中心。

l 饋電單元

所有饋電單元均為西門子斷路器,，允許故障電流為65KA,。

l 電機起動單元
柜內(nèi)所有起動單元通斷控制元件均采用西門子斷路器，根據(jù)實際負(fù)荷及電機滿載電流選型配置,。熱繼電器為MCS-E3電子式智能脫扣保護等級,手動復(fù)位,。該熱繼電器直接配裝在接觸器上，實現(xiàn)電機的控制和保護,。E3過載繼電器有兩個4開關(guān)量輸入點,，2個開關(guān)量輸出點，1個輸出觸點控制接觸器的控制線圈,，由操作站通過內(nèi)置的PROFIBUS通訊協(xié)議發(fā)出控制指令,；E3過載繼電器還具有可編程保護功能(報警,跳閘,延時,禁止視窗)，可以保護電機因過載,、失相/相間不平衡,、堵轉(zhuǎn)(起動/運行)、接地等而引起的故障,。

l 變頻器單元
在活動加壓站內(nèi)配置了1 臺132KW 西門子變頻器,；1臺600KW 西門子變頻器，在水采機內(nèi)配置了3 臺132KW 西門子變頻器,；1臺西門子的450KW變頻器,，進線均采用刀熔開關(guān)，配PROFIBUS通訊模件,柜門安裝人機操作面板,。所有變頻器既可以從操作面板進行本地控制,，也可在操作站通過PROFIBUS實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制；變頻器的運行狀態(tài)也通過PROFIBUS顯示在操作站上,。

l PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)
MCC柜內(nèi)置PROFIBUS網(wǎng)絡(luò),，通過PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)可以將所有控制參數(shù)反饋至操作站，并將控制指令下達給每個電機控制單元，使得整個MCC系統(tǒng)成為數(shù)字式控制MCC,，減少了控制線的接線,，對外除了動力電纜, 不需要任何常規(guī)控制電纜，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性,。

5、基于PROFIBUS協(xié)議智能MCC系統(tǒng)架構(gòu)

基于PROFIBUS協(xié)議MCC系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)分為三層:現(xiàn)場設(shè)備層,、PLC數(shù)據(jù)處理層以及運行監(jiān)控層?，F(xiàn)場控制層由現(xiàn)場智能設(shè)備、現(xiàn)場智能儀表,、遠程I/O 和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成,。在現(xiàn)場設(shè)備層，通過PROFIBUS總線,，集成具有通信功能的智能線路保護設(shè)備,、電機驅(qū)動控制設(shè)備以及ET200S數(shù)據(jù)采集與控制裝置等。如西門子的軟起動器,、變頻器,，安科瑞的ACR系列多功能網(wǎng)絡(luò)儀表、ACR系列諧波儀表及ARD系列智能電動機保護器等,。

PLC數(shù)據(jù)處理層位于現(xiàn)場設(shè)備層和運行監(jiān)控中心層之間,，主要完成上下層之間的網(wǎng)絡(luò)連接轉(zhuǎn)換和信息的處理交換。通過PROFIBUS現(xiàn)場總線,，把采集的數(shù)據(jù)傳送到PLC數(shù)據(jù)處理層,，對數(shù)據(jù)作規(guī)范化預(yù)處理，處理的數(shù)據(jù)與時標(biāo)相對應(yīng),，并可在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中儲存一周,。PLC獲取和處理的數(shù)據(jù)有選擇性地上傳到控制中心，以便于集中監(jiān)視現(xiàn)場工況信息,；同時,，下達來自于控制中心的遙控和遙調(diào)信息給現(xiàn)場設(shè)備層的各類智能設(shè)備及儀表。通過組態(tài)編程,，PLC能夠自動控制現(xiàn)場設(shè)備層的智能設(shè)備,。運行監(jiān)控層由高速工業(yè)以太網(wǎng)以及連接在總線上的擔(dān)任監(jiān)控任務(wù)的工作站或顯示操作站、工程師站,、PLC/DCS 控制器組成,。

本系統(tǒng)中通過應(yīng)用智能MCC，實現(xiàn)了：

1）只將動力電纜和一根PROFIBUS網(wǎng)線引入MCC柜中,，無需控制電纜進入MCC柜中,，節(jié)省了大量PLC I/O模件；
2）MCC抽屜單元控制回路簡單標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)雜的連鎖功能只需通過PLC編程實現(xiàn),；
3）改變MCC抽屜單元模數(shù)或位置非常方便,，只需將新抽屜的PROFIBUS網(wǎng)線插入垂直線槽內(nèi)PROFIBUS接口即可；
4）相同容量及運行方式MCC抽屜單元不存在特殊的控制回路,，可以節(jié)省大量抽屜備件,；
5）現(xiàn)場施工任務(wù)簡單化，減少了控制電纜敷設(shè)量及校對工作兩,，大大降低了故障幾率,。