西门子智能电动机控制器在沙1水泥项目中的应

1论文题目SIMOCODEpro智能控制器在沙1水泥项目中的应用2008年4月2SIMOCODEpro智能控制器在沙1水泥项目中的应用[摘要]本文介绍了智能马达控制器SIMOCODEpro基本原理以及在沙1水泥项目中的应用情况，并介绍了在实际应用中存在的问题及解决方案。[关键词]交流电机智能马达控制器1：前言传统的电动机控制采用了大量的元件，例如：空气开关、熔断器、接触器、过热保护元件、各种检测装置、显示仪表、操作按钮等，如果要求远程控制和监视还要引出许多导线，无形中引进了许多的故障因素，接线多、故障点多。而且整套系统不易维护，出故障后不易维修。为了解决上述问题，SIEMENS公司生产的SIMOCODEpro3UF系列智能马达控制器，只需要一个塑壳空气开关、接触器、按钮和少量的接线，就能够实现由传统元器件组成的操作和保护功能，而且还能够完成传统控制不能完成的强大功能，使马达控制器在电路设计和电路图方面达到高水平的标准化，马达控制器的功能包括保护功能和控制功能。★保护功能包括：过载保护、电机热敏电阻保护、相故障监视、相电流不平衡保护、堵转保护、接地故障监视、限流监视、运行时间监视、启动次数监视；SIMOCODEpro通过结合不同的多步和可延时保护以及监控功：•反时限固态过载保护（TC5...40）•电机的热敏电阻保护•相故障/相不平衡保护•电机堵转保护•监视所设定的电机限值电流•监视电压和功率•监视功率因数（电机空转/负荷故障）•监视接地故障•监视温升，如，通过连接外部PT100/PT1000•监视电机运转时间，停机时间和起动次数★控制功能包括：（灵活的软件SIMOCODEESSmart取代了硬件对电机的控制），直接启动、可逆启动、Y－△启动、具有反转功能的Y－△启动、用于3多功能电机的驱动等。许多预定义的电机控制功能早已集成到SIMOCODEpro中，包括所有必要的逻辑操作和连锁。•直接起动和可逆起动工艺•星－三角起动工艺（也适用于可逆的起动）•双速、配有单独绕组的电机（变极电机）；也适用于可逆的起动•双速、配有单独Dahlander绕组的电机（也适用于可逆的起动）•电磁阀启动•定位器启动•塑壳断路器的控件和通讯网关•软起动器启动（也有可逆）。★具有详细的运行、维修和诊断数据。使用SIMOCODEpro，可利用不同的运行、维修和诊断数据，帮助及时检测可能的故障，通过预防性措施预防故障的发生。在故障情况下，可以非常快速地诊断、定位和纠正故障，几乎没有停机时间或者停机时间非常短。运行时检测的数据•从主回路电流的检测反馈电机开关状态•所有相电流•所有线电压•有功功率，视在功率和功率因数•相不平衡和相序•预计的剩余脱扣时间•电机的温升•剩余冷却时间等维修数据•电机运转时间•电机停机次数•电机起动次数•过载脱扣次数•装置中贮存的内部注释等诊断数据4•无数详细的预警和故障信息•带有时间戳的装置内部故障记录•带时间戳的装置内部定义功能状态、报警和故障记录等由于智能马达控制器具有一个集成的PROFIBUS－DP（ProgressFieldbusDecentralizedPeriphery）12Mbps通讯接口，因此，可以将智能马达控制器作为标准设备集成到任意一个具有PROFIBUS－DP通讯能力的自动化系统中，快速地实现和上位机进行数据交换，实现远程控制和监视等功能。SIMOCODEpro的一个突出的特点就是，所有保护和控制功能都可独立执行，这意味着即使总线或自动化系统发生故障，它的整体功能依然正常，还可保证智能马达控制器受到保护。智能马达控制器有两个品种SIMOCODEproC，SIMOCODEproV，它们的区别是：SIMOCODEproC为基本型，是由电流检测元件（穿芯式互感器或母排式互感器）、基本控制单元、操作面板和连接导线构成，最大检测电流为608A，不能带扩展模块，见图1。SIMOCODEproV除上述配置外，可连接扩展模块，使它具有更广泛的功能，最多可连接5个扩展模块，见图2SIMOCODEproV。图1SIMOCODEproC5图1SIMOCODEproV2：技术特点：SIMOCODEpro的两个品种在沙1水泥项目中都得到使用，现以SIMOCODEproV为例，说明基本控制单元的配置：输入端：4隔开关量输入，内部供电24V输出端：3个单稳态继电器输出PROFIBUS接口：SubD9针接口或螺丝接线端子适用的操作电压：DC24V，AC/DC110～240V测试／复位按钮扩展接口：连接扩展单元视具体的控制对象及控制要求选择SIMOCODEpro的基本单元和带扩展的单元，PROFIBUS－DP接口用于现场总线连接，实现组网。SIMOCODEpro辅助工作电源分为DC24V和AC230V，全部元件轨道安装，快捷方便。两种SIMOCODEpro的典型原理图见附图1；附图2，以及表1。表1：No内容SIMOCODEproC基本单元SIMOCODEproV基本单元1操作面板☆☆2电流检测模块☆☆0.3~630A3电流/电压监测模块☆0.3~630A扩展模板61数字量模板☆最多2个2模拟量模板☆最多1个3接地检测模板☆最多1个4温度模板☆最多11：电流检测元件：穿芯式电流互感器0.3~200A母排连接式电流互感器20~630A2：电流/电压检测元件电压测量范围至690V穿芯式电流互感器0.3~200A母排连接式电流互感器20~630A3：开关量模板：4开关量输入2继电器输出，每个SIMOCODEproV最多连接2个开关量模板4：模拟量模板：2输入和1输出，信号类型:0/4...20mA，每个SIMOCODEproV基本单元2最多连接1个模拟量模板。5：接地故障检测模板：1个零序电流互感器输入端，用以连接3UL22每个SIMOCODEproV基本单元2最多连接1个接地故障检测模板。6：温度模板：3个输入端能够连接3只温度传感器，每个SIMOCODEproV基本单元至多能够连接1个温度模板。2.1SIMOCODEpro的通讯协议：PROFIBUS（ProgressFieldBus）是德国标准DIN19245和欧洲标准EN50170，也是IEC标准IEC61158（PROFIBUS是SIEMENS公司于1984年开发，于1990年完成PROFIBUS规范的制定，1994年推出PA。1992年由SIEMENS、Foxboro、Yokogawa、ABB等公司成立ISP（互可操作规划组织），以PROFIBUS为基础制定出现场总线标准）。PROFIBUS大量的用于制造自动化、过程自动化、交通、电力等领域的自动化，实现现场级的分散控制和车间级或厂级的集中监控。它包含了三个兼容的协议：PROFIBUS－DP（DecentralizedPeriphery分散外围设备12Mbit/s）；主要应用于现场级和装置级的自动化。7PROFIBUS－DA（ProgressAutomation过程自动化,（31.25Kbit/s））；主要应用于现场级过程自动化。PROFIBUS－MFS（FieldbusMessageSpecification现场总线报文规范）。主要用于车间级和厂级监控，构成控制和管理的一体化系统，进行系统信息集成。通讯模型：PROFIBUS通讯模型参照了ISO/OSI参考模型的第1层（物理层）、和第2层（数据链路层），其中FMS采用了第7层（应用层）另外增加了用户层。▲参考模型：物理层；数据链路层；网络层；传输层；会话层；表示层；应用层。PROFIBUS的总线存取控制机制：主站与主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。PROFIBUS－DP的基本功能：主站周期地读取从站的信息并周期地向从站发送信息，除了发送周期性用户数据外，还提供诊断和组态功能，数据通信依靠主站和从站进行监控。PROFIBUS－DP的基本特征：※PROFIBUS－DP采用RS-485技术，传输速率9.6Kbit/s～12Mbit/s。最多126个站点。※PROFIBUS－DP通讯方式采用点对点（用于传送用户数据）、广播（用于传送控制命令）、主从用户数据命令和主从数据循环传送。PROFIBUS－DP系统可以包括三种不同类型的设备：一级DP主站（DPM1）即中央控制器，它在规定的时间周期内与分散的站（如DP从站）交换信息，典型的一级主站包括PLC和PC。二级DP主站（DPM2），即可进行组态、编程、诊断的设备，如编程器、组态设备或操作面板。以实现系统的操作和监视。DP从站：是进行输入和输出信息采集并发送的外围设备，如输入/输出设备、人机接口、驱动器、阀门等。SIMOCODEpro采用PROFIBUS－DP，其传输速率为0.5～12Mbit／s，2.2SIMOCODEpro保护和控制功能以及组态：具有强大的保护功能和控制功能，使用个人电脑（PC）可以在WindowsXP下运行SIMOCODEpro的参数化软件：8★SIMOCODEESSmart（简易版，通过装置系统接口(RS232)实现参数化），对智能马达控制器进行点对点的参数设置，将电动机的铭牌参数输入，保护的内容和条件输入；利用拖放功能将控制方案输入，快捷方便。★同时也可以通过SIMOCODEESProfessional（专业版，通过PROFIBUS或装置系统接口(RS232)实现参数化，包括STEP7目标管理器）软件借助于PROFIBUS－DP，从中控室工程师站对智能马达控制器进行参数化和诊断。★SIMOCODEES图形编辑器订购附加的SIMOCODEESSmart/Professional图形编辑器，能够实现可视的，用户友好的拖放参数化。在沙1水泥项目中控制系统使用的是SIMATICPCS7(ProgressControlSystem)过程控制系统，系统的组成见附图3，通过使用PCS7库，可以方便地将SIMOCODEpro集成到SIMATICPCS7过程控制系统中。PCS7库中有标准的SIMOCODEpro电机模块和面板，组态方便，适于操作员控制和电动机的可视化，能过观察到电机电流、温度、功率和趋势、过程故障、报警信息等。3：SIMOCODEpro在沙1水泥项目中的使用沙1水泥项目中所有的电动机都使用了智能马达控制器，通过PROFIBUS－DP与PLC400通讯，使控制柜内部及外部的接线大幅度的减少，同时能快速地检测到电动机在运行时出现的各种故障，如一台30KW风机电动机在调试时，在智能马达控制器中设定的启动时间是15秒钟，由于启动时间过长造成过载，修改了设定时间后，电机还是过载，经查是由于挡板不严造成的。在试生产阶段，由于电气、工艺和设备的问题，出现的故障多一些，利用智能马达控制器SIMOCODEpro的面板显示，可以在电力室快速的判断故障，加快了查找和处理故障的速度。在实际使用中，SIMOCODEpro也有个别损坏的情况，这可能属于元件的质量问题。另外有局部SIMOCODEpro出现通讯时好时坏的情况，分析其原因，是由于DP线在安装过程中不规范，首先是通讯电缆没有与强电分开敷设，造成干扰。其次有的DP线接地不良，再有是DP线削头过长造成的干扰，解决的办法：由于DP通讯电缆没有与强电分开敷设，在施工中已经与强电的电缆在桥架中混在一起，要想分开工作量太大，只有逐一检查DP线的接地和减少DP线的削头，经过运行如还不能解决问题，在通讯线路中增加中继器，经过几次查找，基本上消除了通讯故障。94：结束语SIMOCODEpro智能马达控制器在国内的水泥行业使用的不多，通过沙1水泥项目的使用，确实体现除了SIMOCODEpro的诸多优越性，它为中小型电动机提供了多功能的综合保护、智能控制和网络通讯等，不仅可以减小马达控制中心的体积，提高自动化水平，而且降低综合投资成本，实现网络控制、故障预报警，减少了故障停车时间提高了生产效率。对改造我国落后的机电装备，推进我国机电设备行业进步，实现装备机电一体化、自动化、加速产品的更新换代起到了促进作用。10附图1基本型SIMOCODEpro应用原理图11附图2扩展型SIMOCODE