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0、引言
      現(xiàn)代化生產(chǎn)的自動化水平不斷提高,對電機(jī)管理系統(tǒng)的要求也越來越高,隨著控制器和電子技術(shù)的飛速發(fā)展,出現(xiàn)了帶有微處理器的智能化電機(jī)管理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)不僅能對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù),還具有測量、控制和通信功能[1]。     本文結(jié)合某煤礦居民區(qū)的供熱控制系統(tǒng)的開發(fā)實例,介紹了在控制系統(tǒng)中采用西門子的智能型電機(jī)保護(hù)控制器SIMOCODE pro3UF7作為水泵電機(jī)的保護(hù)控制單元(MCU),它具有PROFIBUS總線接口,是以西門子公司S7-300系列產(chǎn)品為系統(tǒng)核心組成的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。因篇幅有限,從項目實際應(yīng)用方面,本文就該智能型電機(jī)保護(hù)控制器在該項目中的應(yīng)用及常見問題作一簡單介紹。   1、控制系統(tǒng)概述
 
       如圖1所示,本系統(tǒng)為可編程邏輯控制器(PLC)的實時設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),控制對象是某居民小區(qū)的供熱系統(tǒng),對循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵進(jìn)行PLC的定時啟、停控制?？刂葡到y(tǒng)包括主、備用泵的定時切換、循環(huán)泵的溫度啟停,水泵前端的水流信號和壓力信號的檢測和報警,出水口的溫度信號檢測和調(diào)節(jié),流量的統(tǒng)計,設(shè)備故障報警以及上位機(jī)的監(jiān)控等信息。
        循環(huán)泵電機(jī)采用恒頻控制,系統(tǒng)根據(jù)水池溫度的高低來控制循環(huán)水泵電機(jī)的啟停。根據(jù)水泵的控制及保護(hù)方面的要求,要對電機(jī)的過載、缺相、接地、堵轉(zhuǎn)、運(yùn)行時間等故障及參數(shù)作判斷并記錄。如果采取傳統(tǒng)的過熱繼電器和時間繼電器等來控制,通過開關(guān)量上傳,造成控制電纜消耗量偏大,造成人員、資金的浪費(fèi)。將使得設(shè)計、施工太繁瑣,也將導(dǎo)致后期故障率太高,給后期維護(hù)造成大量的工作。綜合各方面考慮,選用智能型電機(jī)保護(hù)控制器3UF7,這樣不僅使設(shè)計、施工簡單,而且后期維護(hù)量將大大減小,系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性得以提高[2]。     根據(jù)整體項目的工藝要求,采用PLC S7-300系列實現(xiàn)全系統(tǒng)的自動化控制。S7-300作為主站,3UF7作為從站,通過PROFIBUS實現(xiàn)主從站之間數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)硬件組成如圖2所示。     2、SIMOCODE pro3UF7系統(tǒng)簡介 2.1、SIMOCODE工作原理及功能簡介
      SIMOCODE pro3UF7是一種靈活的模塊化電機(jī)管理系統(tǒng),用于在低壓性能范圍內(nèi)的恒速電機(jī)。它優(yōu)化了PLC和電機(jī)起動器之間的連接,提高了設(shè)備可用性,使系統(tǒng)的起動、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用大大降低。當(dāng)SIMOCODE pro3UF7安裝在低壓配電柜中時,可智能連接上位自動化系統(tǒng)和電機(jī)起動器,包括:(1)獨(dú)立于自動化系統(tǒng)的多功能、固態(tài)全電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。(2)靈活的軟件取代了硬件對電機(jī)的控制。(3)詳細(xì)的運(yùn)行、維修和診斷數(shù)據(jù)。(4)通過Profibus-DP實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的、開放式現(xiàn)場總線系統(tǒng)通信。       本項目中采用的SIMOCODE型號為3UF7,具體又分為pro C和pro V兩種類型。pro V可以連接多達(dá)5個可選擴(kuò)展模塊,適用于信息量比較大的電機(jī)控制圖2控制系統(tǒng)硬件組成圖單元,而pro C只能使用基本單元的接口,但pro C經(jīng)濟(jì)性好,由于本系統(tǒng)控制電機(jī)較少,根據(jù)具體需要使用第二種類型,以達(dá)到既保持靈活性,又節(jié)省大量資金的目的?？刂茊卧ㄟ^電流測量模塊(一般是電流互感器)采集主回路的三相電流信號,通過分析該信號來監(jiān)測電機(jī)是否運(yùn)行及是否正常工作,并通過內(nèi)部設(shè)置,達(dá)到當(dāng)電機(jī)在非正常狀態(tài)下工作的時候停機(jī)的要求。PLC控制系統(tǒng)則可以通過Profibus-DP總線方便地與基本控制單元進(jìn)行信息交換和控制,便于整個系統(tǒng)的控制與監(jiān)測。另外,在電氣柜中配上簡易操作面板,方便現(xiàn)場工作人員的操作和查看,這樣幾個部分就組成了一套完整的電機(jī)控制系統(tǒng)。下面對每個組成部分進(jìn)行簡單介紹[3]。      1)電流測量模塊主要由一臺穿芯式電流互感器組成,根據(jù)測量范圍分為不同的型號,可檢測0.3～630A的電流信號,這個范圍足以滿足一般工業(yè)系統(tǒng)的要求。在實際應(yīng)用中有時會出現(xiàn)電機(jī)電流過小(小于0.3A)的情況,如小型的閥門電機(jī),這種情況下可采用多次穿芯、增大電流的方法解決。      2)基本單元由24V DC供電,配置有四個輸入端,三個接觸器輸出端,RS-232以及Profibus-DP接口,三個狀態(tài)顯示燈及復(fù)位按鈕。如果選用V型,還可以增加擴(kuò)展模塊以實現(xiàn)更多的輸入輸出需要。      3)基本操作面板通過數(shù)據(jù)線與基本單元進(jìn)行連接,面板上包括五個可自由定義的按鈕及七個可自由定義的LED顯示燈,其功能均可通過軟件靈活修改。      4)專用PC電纜將電腦與基本單元或操作面板連接后即可上傳、下載及修改內(nèi)部程序,目前使用軟件為SIMOCODE ES professional2004+sp3,該軟件界面友好,采用圖形方式編程,直觀簡單。       這種馬達(dá)保護(hù)器的控制回路模式產(chǎn)生了三種控制方式:遠(yuǎn)程控制、面板控制及現(xiàn)場控制。本項目中采用的是遠(yuǎn)程優(yōu)先控制方式,也就是說在遠(yuǎn)程不允許設(shè)備啟動及通信故障的情況下,通過現(xiàn)場按鈕和面板按鈕是無法起動電機(jī)的,這樣就可以有效防止現(xiàn)場誤操作。但出于安全考慮,三種方式的停止命令在任何情況下都是有效的。   2.2、SIMOCODE ES調(diào)試軟件SIMOCODE ES
    professional是西門子公司針對微控制器1微控制器2微控制器3微控制器4打印機(jī)以太網(wǎng)MPI按鈕故障狀態(tài)信號燈溫度壓力液位變頻器馬達(dá)保護(hù)器主機(jī)1主機(jī)234專門開發(fā)的調(diào)試軟件,可以對SIMOCODE pro進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、診斷和維護(hù)。最新版本的軟件還支持圖形編輯,使邏輯關(guān)系更加直觀,加快了設(shè)備調(diào)試的過程。調(diào)試人員對電機(jī)的控制和保護(hù)以及控制回路的連線都是通過SIMOCODE ES professional軟件實現(xiàn)的,在SIMOCODE ES中可以設(shè)置并調(diào)整電機(jī)保護(hù)和控制的所有參數(shù)。此軟件以前已經(jīng)有很多版本,目前廣泛使用的是2007版(附有圖形編輯功能)[4]。   3、SIMOCODE pro3UF7的應(yīng)用
  3.1、硬件連線      如圖3所示是SIMOCODE pro C系統(tǒng)控制電機(jī)的硬件連線圖?；締卧妮斎攵?、輸入端10分別為現(xiàn)場啟動按鈕、現(xiàn)場停止按鈕。輸出端2為電機(jī)驅(qū)動繼電器。從圖3中可以看出來,只有2吸合,電機(jī)驅(qū)動繼電器KM1才能吸合,電機(jī)才能起動。在DP通信電纜斷開,或者遠(yuǎn)程允許現(xiàn)場起動的情況下,按下現(xiàn)場開啟按鈕或者面板啟動按鈕都能起動電機(jī)。     3.2、SIMOCODE pro3UF7參數(shù)配置       首次使用SIMOCODE pro3UF7搭建系統(tǒng)時,必須通過SIMOCODE ES軟件對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。操作人員和維護(hù)人員通過西門子專用的通信電纜把PC機(jī)的串口和SIMOCODE pro3UF7的基本單元的系統(tǒng)接口連接,完成對基本單元的設(shè)備設(shè)置(設(shè)備號、站地址、速率)、過載保護(hù)(過載、電流設(shè)置、電流限值)、電機(jī)控制(時間、反饋、脫扣)以及監(jiān)控報警類型(三相不平衡、過載、接地、PLC通信、DP總線診斷)等。操作和維護(hù)人員還可以在運(yùn)行過程中進(jìn)行參數(shù)修改,監(jiān)視設(shè)備狀態(tài),讀到各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)如啟動次數(shù)、運(yùn)行時間等。通過顯示所有運(yùn)行、維修和診斷數(shù)據(jù),SIMOCODE ES提供在故障情況下是否需要預(yù)防、維修或快速定位并糾正故障的重要信息。通過在線修改參數(shù)功能可以防止不必要的設(shè)備停機(jī)時間(即使在運(yùn)行期間)。集成在SIMOCODE ES中靈活的打印功能允許所有參數(shù)歸檔、文檔節(jié)選或參數(shù)修改。   4、結(jié)語
      在該項目中采用智能型電機(jī)保護(hù)控制器實現(xiàn)電機(jī)的各種復(fù)雜控制保護(hù),使現(xiàn)場設(shè)備可靠性大大提高。通過總線把整個電機(jī)起動器集成到過程控制中,大大降低了電機(jī)起動器和PLC之間的接線費(fèi)用,減少了現(xiàn)場維護(hù)的工作量。用軟件替換控制電路硬件,減少所需的硬件零件和接線數(shù)量,因此降低了庫存管理的費(fèi)用以及可能的接線錯誤。智能型電機(jī)保護(hù)控制器SIMOCODE pro所具有的獨(dú)特功能,在電機(jī)設(shè)備的控制及保護(hù)領(lǐng)域必將會得到更加廣泛的運(yùn)用。
  參考文獻(xiàn)： [1]郭玉萍,郭其一,黃世澤.SIMOCODE pro3UF7智能型電機(jī)管理系統(tǒng)及應(yīng)用[J].建筑電氣,2009(12):53-55. [2]祁衛(wèi)璽.智能型電機(jī)保護(hù)控制器在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].電氣傳動自動化,2009,31(4):53-55. [3]李紅陵,王力.智能型電機(jī)保護(hù)控制器在沙特TAHAMAH水泥廠5000t/d熟料線中的應(yīng)用[J].水泥工程,2008(4):66-68. [4]陳作炳,李立峰.西門子SIMOCODE在水泥廠電機(jī)保護(hù)和控制中的應(yīng)用[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2008,35(5):50-52.