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    所在位置:工控博客苑 -- cuisir1 -- SIMOCODEpro智能控制器在水泥項目中的應用

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    崔先生

         學歷:大學?
         職稱:工程師
         年齡:68歲
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    發表人:cuisir11 發表時間:2009-2-26 9:37:00

     

    發表新論題

     本欄論題: SIMOCODEpro智能控制器在水泥項目中的應用  [7597]
        本文介紹了智能馬達控制器SIMOCODE pro基本原理以及在沙1水泥項目中的應用情況,并介紹了在實際應用中存在的問題及解決方案。
        [關鍵詞] 交流電機 智能馬達控制器
        1:前言
        傳統的電動機控制采用了大量的元件,例如:空氣開關、熔斷器、接觸器、過熱保護元件、各種檢測裝置、顯示儀表、操作按鈕等,如果要求遠程控制和監視還要引出許多導線,無形中引進了許多的故障因素,接線多、故障點多。而且整套系統不易維護,出故障后不易維修。為了解決上述問題,SIEMENS公司生產的SIMOCODE pro 3UF系列智能馬達控制器,只需要一個塑殼空氣開關、接觸器、按鈕和少量的接線,就能夠實現由傳統元器件組成的操作和保護功能,而且還能夠完成傳統控制不能完成的強大功能,使馬達控制器在電路設計和電路圖方面達到高水平的標準化,馬達控制器的功能包括保護功能和控制功能。
        ★保護功能包括:過載保護、電機熱敏電阻保護、相故障監視、相電流不平衡保護、堵轉保護、接地故障監視、限流監視、運行時間監視、啟動次數監視;
        SIMOCODE pro 通過結合不同的多步和可延時保護以及監控功:
        • 反時限固態過載保護(TC 5 ...40)
        • 電機的熱敏電阻保護
        • 相故障/ 相不平衡保護
        • 電機堵轉保護
        • 監視所設定的電機限值電流
        • 監視電壓和功率
        • 監視功率因數(電機空轉/ 負荷故障)
        • 監視接地故障
        • 監視溫升,如,通過連接外部PT100 / PT1000
        • 監視電機運轉時間,停機時間和起動次數
        ★控制功能包括:(靈活的軟件SIMOCODE ES Smart取代了硬件對電機的控制),直接啟動、可逆啟動、Y-△啟動、具有反轉功能的Y-△啟動、用于多功能電機的驅動等。許多預定義的電機控制功能早已集成到SIMOCODE pro 中,包括所有必要的邏輯操作和連鎖。
        • 直接起動和可逆起動工藝
        • 星-三角起動工藝(也適用于可逆的起動)
        • 雙速、配有單獨繞組的電機(變極電機);也適用于可逆的起動
        • 雙速、配有單獨Dahlander 繞組的電機(也適用于可逆的起動)
        • 電磁閥啟動
        • 定位器啟動
        • 塑殼斷路器的控件和通訊網關
        • 軟起動器啟動(也有可逆)。
        ★具有詳細的運行、維修和診斷數據。使用SIMOCODE pro,可利用不同的運行、維修和診斷數據,幫助及時檢測可能的故障,通過預防性措施預防故障的發生。在故障情況下,可以非?焖俚卦\斷、定位和糾正故障,幾乎沒有停機時間或者停機時間非常短。
        運行時檢測的數據
        • 從主回路電流的檢測反饋電機開關狀態
        • 所有相電流
        • 所有線電壓
        • 有功功率,視在功率和功率因數
        • 相不平衡和相序
        • 預計的剩余脫扣時間
        • 電機的溫升
        • 剩余冷卻時間等
        維修數據
        • 電機運轉時間
        • 電機停機次數
        • 電機起動次數
        • 過載脫扣次數
        • 裝置中貯存的內部注釋等
        診斷數據
        • 無數詳細的預警和故障信息
        • 帶有時間戳的裝置內部故障記錄
        • 帶時間戳的裝置內部定義功能狀態、報警和故障記錄等
       
        由于智能馬達控制器具有一個集成的PROFIBUS-DP(Progress Field bus Decentralized Periphery)12Mbps通訊接口,因此,可以將智能馬達控制器作為標準設備集成到任意一個具有PROFIBUS-DP通訊能力的自動化系統中,快速地實現和上位機進行數據交換,實現遠程控制和監視等功能。
        SIMOCODE pro的一個突出的特點就是,所有保護和控制功能都可獨立執行,這意味著即使總線或自動化系統發生故障,它的整體功能依然正常,還可保證智能馬達控制器受到保護。智能馬達控制器有兩個品種SIMOCODE proC,SIMOCODE proV,它們的區別是:SIMOCODE proC為基本型,是由電流檢測元件(穿芯式互感器或母排式互感器)、基本控制單元、操作面板和連接導線構成,最大檢測電流為608A,不能帶擴展模塊,見圖1。
        SIMOCODE proV除上述配置外,可連接擴展模塊,使它具有更廣泛的功能,最多可連接5個擴展模塊,見圖2 SIMOCODE proV。
       
       
        圖1 SIMOCODE proC
       
       
        圖1 SIMOCODE proV
       
        2:技術特點:
        SIMOCODE pro的兩個品種在沙1水泥項目中都得到使用,現以SIMOCODE proV為例,說明基本控制單元的配置:
        輸入端:4隔開關量輸入,內部供電24V
        輸出端:3個單穩態繼電器輸出
        PROFIBUS接口:Sub D9針接口或螺絲接線端子
        適用的操作電壓:DC24V,AC/DC 110~240V
        測試/復位按鈕
        擴展接口:連接擴展單元
        視具體的控制對象及控制要求選擇SIMOCODE pro的基本單元和帶擴展的單元,PROFIBUS-DP接口用于現場總線連接,實現組網。SIMOCODE pro輔助工作電源分為DC24V和AC230V,全部元件軌道安裝,快捷方便。兩種SIMOCODE pro的典型原理圖見附圖1;附圖2,以及表1。
        表1:
        No 內容 SIMOCODE pro C基本單元 SIMOCODE pro V基本單元
        1 操作面板 ☆ ☆
        2 電流檢測模塊 ☆ ☆ 0.3~630A
        3 電流/電壓監測模塊 ☆ 0.3~630A
       
        擴展模板
        1 數字量模板 ☆ 最多2個
        2 模擬量模板 ☆ 最多1個
        3 接地檢測模板 ☆ 最多1個
        4 溫度模板 ☆ 最多1
       
        1:電流檢測元件:穿芯式電流互感器 0.3~200A
        母排連接式電流互感器 20~630A
        2:電流 / 電壓檢測元件 電壓測量范圍至690V
        穿芯式電流互感器 0.3~200A
        母排連接式電流互感器 20~630A
        3:開關量模板:4開關量輸入 2繼電器輸出,每個SIMOCODE pro V 最多連接2個開關量模板
        4:模擬量模板:2輸入和1 輸出,信號類型: 0/4...20 mA,每個SIMOCODE pro V 基本單元2最多連接1個模擬量模板。
        5:接地故障檢測模板:1個零序電流互感器輸入端,用以連接 3UL22每個SIMOCODE pro V 基本單元 2 最多連接1個接地故障檢測模板。
        6:溫度模板:3個輸入端能夠連接 3 只溫度傳感器,每個SIMOCODE pro V 基本單元 至多能夠連接1個溫度模板。
       
        2.1 SIMOCODE pro的通訊協議:
        PROFIBUS(Progress Field Bus)是德國標準DIN19245和歐洲標準EN50170,也是IEC標準IEC61158(PROFIBUS是SIEMENS公司于1984年開發,于1990年完成PROFIBUS規范的制定,1994年推出PA。1992年由SIEMENS、Foxboro、Yokogawa、ABB等公司成立ISP(互可操作規劃組織),以PROFIBUS為基礎制定出現場總線標準)。PROFIBUS大量的用于制造自動化、過程自動化、交通、電力等領域的自動化,實現現場級的分散控制和車間級或廠級的集中監控。它包含了三個兼容的協議:
        PROFIBUS-DP(Decentralized Periphery 分散外圍設備12Mbit/s);主要應用于現場級和裝置級的自動化。
        PROFIBUS-DA(Progress Automation過程自動化,(31.25Kbit/s));主要應用于現場級過程自動化。
        PROFIBUS-MFS(Fieldbus Message Specification現場總線報文規范)。主要用于車間級和廠級監控,構成控制和管理的一體化系統,進行系統信息集成。
        通訊模型:PROFIBUS通訊模型參照了ISO/OSI參考模型的第1層(物理層)、和第2層(數據鏈路層),其中FMS采用了第7層(應用層)另外增加了用戶層。
        ▲參考模型:物理層;數據鏈路層;網絡層;傳輸層;會話層;表示層;應用層。
        PROFIBUS的總線存取控制機制:
        主站與主站之間采用令牌傳送方式,主站與從站之間采用主從方式。
        PROFIBUS-DP的基本功能:
        主站周期地讀取從站的信息并周期地向從站發送信息,除了發送周期性用戶數據外,還提供診斷和組態功能,數據通信依靠主站和從站進行監控。
        PROFIBUS-DP的基本特征:
        ※PROFIBUS-DP采用RS-485技術,傳輸速率9.6Kbit/s~12Mbit/s。最多126個站點。
        ※PROFIBUS-DP通訊方式采用點對點(用于傳送用戶數據)、廣播(用于傳送控制命令)、主從用戶數據命令和主從數據循環傳送。
        PROFIBUS-DP系統可以包括三種不同類型的設備:
        一級DP主站(DPM1)即中央控制器,它在規定的時間周期內與分散的站(如DP從站)交換信息,典型的一級主站包括PLC和PC。
        二級DP主站(DPM2),即可進行組態、編程、診斷的設備,如編程器、組態設備或操作面板。以實現系統的操作和監視。
        DP從站:是進行輸入和輸出信息采集并發送的外圍設備,如輸入/輸出設備、人機接口、驅動器、閥門等。
        SIMOCODE pro采用PROFIBUS-DP ,其傳輸速率為0.5~12Mbit/s,
        2.2 SIMOCODE pro保護和控制功能以及組態:
        具有強大的保護功能和控制功能,使用個人電腦(PC)可以在Windows XP下運行SIMOCODE pro的參數化軟件:
        ★SIMOCODE ES Smart(簡易版,通過裝置系統接口 (RS232) 實現參數化),對智能馬達控制器進行點對點的參數設置,將電動機的銘牌參數輸入,保護的內容和條件輸入;利用拖放功能將控制方案輸入,快捷方便。
        ★同時也可以通過SIMOCODE ES Professional (專業版,通過PROFIBUS 或裝置系統接口 (RS232) 實現參數化,包括STEP 7 目標管理器)軟件借助于PROFIBUS-DP,從中控室工程師站對智能馬達控制器進行參數化和診斷。
        ★SIMOCODE ES 圖形編輯器
        訂購附加的 SIMOCODE ES Smart/ Professional 圖形編輯器,能夠實現可視的,用戶友好的拖放參數化。
        在沙1水泥項目中控制系統使用的是SIMATIC PCS7(Progress Control System)過程控制系統,系統的組成見附圖3,通過使用PCS7庫,可以方便地將SIMOCODE pro集成到SIMATIC PCS7過程控制系統中。PCS7庫中有標準的SIMOCODE pro電機模塊和面板,組態方便,適于操作員控制和電動機的可視化,能過觀察到電機電流、溫度、功率和趨勢、過程故障、報警信息等。
        3:SIMOCODE pro在沙1水泥項目中的使用
        沙1水泥項目中所有的電動機都使用了智能馬達控制器,通過PROFIBUS-DP與PLC400通訊,使控制柜內部及外部的接線大幅度的減少,同時能快速地檢測到電動機在運行時出現的各種故障,如一臺30KW風機電動機在調試時,在智能馬達控制器中設定的啟動時間是15秒鐘,由于啟動時間過長造成過載,修改了設定時間后,電機還是過載,經查是由于擋板不嚴造成的。
        在試生產階段,由于電氣、工藝和設備的問題,出現的故障多一些,利用智能馬達控制器SIMOCODE pro的面板顯示,可以在電力室快速的判斷故障,加快了查找和處理故障的速度。在實際使用中,SIMOCODE pro也有個別損壞的情況,這可能屬于元件的質量問題。另外有局部SIMOCODE pro出現通訊時好時壞的情況,分析其原因,是由于DP線在安裝過程中不規范,首先是通訊電纜沒有與強電分開敷設,造成干擾。其次有的DP線接地不良,再有是DP線削頭過長造成的干擾,解決的辦法:由于DP通訊電纜沒有與強電分開敷設,在施工中已經與強電的電纜在橋架中混在一起,要想分開工作量太大,只有逐一檢查DP線的接地和減少DP線的削頭,經過運行如還不能解決問題,在通訊線路中增加中繼器,經過幾次查找,基本上消除了通訊故障。
        4:結束語
        SIMOCODE pro智能馬達控制器在國內的水泥行業使用的不多,通過沙1水泥項目的使用,確實體現除了SIMOCODE pro的諸多優越性,它為中小型電動機提供了多功能的綜合保護、智能控制和網絡通訊等,不僅可以減小馬達控制中心的體積,提高自動化水平,而且降低綜合投資成本,實現網絡控制、故障預報警,減少了故障停車時間提高了生產效率。對改造我國落后的機電裝備,推進我國機電設備行業進步,實現裝備機電一體化、自動化、加速產品的更新換代起到了促進作用。
       
       
       
     

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