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0、引言
      現代化生產(chǎn)的自動(dòng)化水平不斷提高,對電機管理系統的要求也越來(lái)越高,隨著(zhù)控制器和電子技術(shù)的飛速發(fā)展,出現了帶有微處理器的智能化電機管理系統。這些系統不僅能對電動(dòng)機進(jìn)行保護,還具有測量、控制和通信功能[1]。     本文結合某煤礦居民區的供熱控制系統的開(kāi)發(fā)實(shí)例,介紹了在控制系統中采用西門(mén)子的智能型電機保護控制器SIMOCODE pro3UF7作為水泵電機的保護控制單元(MCU),它具有PROFIBUS總線(xiàn)接口,是以西門(mén)子公司S7-300系列產(chǎn)品為系統核心組成的計算機監控系統。因篇幅有限,從項目實(shí)際應用方面,本文就該智能型電機保護控制器在該項目中的應用及常見(jiàn)問(wèn)題作一簡(jiǎn)單介紹。   1、控制系統概述
 
       如圖1所示,本系統為可編程邏輯控制器(PLC)的實(shí)時(shí)設備監控系統,控制對象是某居民小區的供熱系統,對循環(huán)水泵、補水泵進(jìn)行PLC的定時(shí)啟、?？刂??？刂葡到y包括主、備用泵的定時(shí)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節,流量的統計,設備故障報警以及上位機的監控等信息。
        循環(huán)泵電機采用恒頻控制,系統根據水池溫度的高低來(lái)控制循環(huán)水泵電機的啟停。根據水泵的控制及保護方面的要求,要對電機的過(guò)載、缺相、接地、堵轉、運行時(shí)間等故障及參數作判斷并記錄。如果采取傳統的過(guò)熱繼電器和時(shí)間繼電器等來(lái)控制,通過(guò)開(kāi)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。將使得設計、施工太繁瑣,也將導致后期故障率太高,給后期維護造成大量的工作。綜合各方面考慮,選用智能型電機保護控制器3UF7,這樣不僅使設計、施工簡(jiǎn)單,而且后期維護量將大大減小,系統穩定性、可靠性得以提高[2]。     根據整體項目的工藝要求,采用PLC S7-300系列實(shí)現全系統的自動(dòng)化控制。S7-300作為主站,3UF7作為從站,通過(guò)PROFIBUS實(shí)現主從站之間數據通信。系統硬件組成如圖2所示。     2、SIMOCODE pro3UF7系統簡(jiǎn)介 2.1、SIMOCODE工作原理及功能簡(jiǎn)介
      SIMOCODE pro3UF7是一種靈活的模塊化電機管理系統,用于在低壓性能范圍內的恒速電機。它優(yōu)化了PLC和電機起動(dòng)器之間的連接,提高了設備可用性,使系統的起動(dòng)、運行和維護費用大大降低。當SIMOCODE pro3UF7安裝在低壓配電柜中時(shí),可智能連接上位自動(dòng)化系統和電機起動(dòng)器,包括:(1)獨立于自動(dòng)化系統的多功能、固態(tài)全電機保護系統。(2)靈活的軟件取代了硬件對電機的控制。(3)詳細的運行、維修和診斷數據。(4)通過(guò)Profibus-DP實(shí)現標準的、開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)系統通信。       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(lèi)型。pro V可以連接多達5個(gè)可選擴展模塊,適用于信息量比較大的電機控制圖2控制系統硬件組成圖單元,而pro C只能使用基本單元的接口,但pro C經(jīng)濟性好,由于本系統控制電機較少,根據具體需要使用第二種類(lèi)型,以達到既保持靈活性,又節省大量資金的目的?？刂茊卧ㄟ^(guò)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(guò)分析該信號來(lái)監測電機是否運行及是否正常工作,并通過(guò)內部設置,達到當電機在非正常狀態(tài)下工作的時(shí)候停機的要求。PLC控制系統則可以通過(guò)Profibus-DP總線(xiàn)方便地與基本控制單元進(jìn)行信息交換和控制,便于整個(gè)系統的控制與監測。另外,在電氣柜中配上簡(jiǎn)易操作面板,方便現場(chǎng)工作人員的操作和查看,這樣幾個(gè)部分就組成了一套完整的電機控制系統。下面對每個(gè)組成部分進(jìn)行簡(jiǎn)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,根據測量范圍分為不同的型號,可檢測0.3～630A的電流信號,這個(gè)范圍足以滿(mǎn)足一般工業(yè)系統的要求。在實(shí)際應用中有時(shí)會(huì )出現電機電流過(guò)小(小于0.3A)的情況,如小型的閥門(mén)電機,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(gè)輸入端,三個(gè)接觸器輸出端,RS-232以及Profibus-DP接口,三個(gè)狀態(tài)顯示燈及復位按鈕。如果選用V型,還可以增加擴展模塊以實(shí)現更多的輸入輸出需要。      3)基本操作面板通過(guò)數據線(xiàn)與基本單元進(jìn)行連接,面板上包括五個(gè)可自由定義的按鈕及七個(gè)可自由定義的LED顯示燈,其功能均可通過(guò)軟件靈活修改。      4)專(zhuān)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(guān)簡(jiǎn)單。       這種馬達保護器的控制回路模式產(chǎn)生了三種控制方式:遠程控制、面板控制及現場(chǎng)控制。本項目中采用的是遠程優(yōu)先控制方式,也就是說(shuō)在遠程不允許設備啟動(dòng)及通信故障的情況下,通過(guò)現場(chǎng)按鈕和面板按鈕是無(wú)法起動(dòng)電機的,這樣就可以有效防止現場(chǎng)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調試軟件SIMOCODE ES
    professional是西門(mén)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保護器主機1主機234專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的調試軟件,可以對SIMOCODE pro進(jìn)行參數設置、診斷和維護。最新版本的軟件還支持圖形編輯,使邏輯關(guān)系更加直觀(guān),加快了設備調試的過(guò)程。調試人員對電機的控制和保護以及控制回路的連線(xiàn)都是通過(guò)SIMOCODE ES professional軟件實(shí)現的,在SIMOCODE ES中可以設置并調整電機保護和控制的所有參數。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的應用
  3.1、硬件連線(xiàn)      如圖3所示是SIMOCODE pro C系統控制電機的硬件連線(xiàn)圖?；締卧妮斎攵?、輸入端10分別為現場(chǎng)啟動(dòng)按鈕、現場(chǎng)停止按鈕。輸出端2為電機驅動(dòng)繼電器。從圖3中可以看出來(lái),只有2吸合,電機驅動(dòng)繼電器KM1才能吸合,電機才能起動(dòng)。在DP通信電纜斷開(kāi),或者遠程允許現場(chǎng)起動(dòng)的情況下,按下現場(chǎng)開(kāi)啟按鈕或者面板啟動(dòng)按鈕都能起動(dòng)電機。     3.2、SIMOCODE pro3UF7參數配置       首次使用SIMOCODE pro3UF7搭建系統時(shí),必須通過(guò)SIMOCODE ES軟件對系統參數進(jìn)行設定。操作人員和維護人員通過(guò)西門(mén)子專(zhuān)用的通信電纜把PC機的串口和SIMOCODE pro3UF7的基本單元的系統接口連接,完成對基本單元的設備設置(設備號、站地址、速率)、過(guò)載保護(過(guò)載、電流設置、電流限值)、電機控制(時(shí)間、反饋、脫扣)以及監控報警類(lèi)型(三相不平衡、過(guò)載、接地、PLC通信、DP總線(xiàn)診斷)等。操作和維護人員還可以在運行過(guò)程中進(jìn)行參數修改,監視設備狀態(tài),讀到各種統計數據如啟動(dòng)次數、運行時(shí)間等。通過(guò)顯示所有運行、維修和診斷數據,SIMOCODE ES提供在故障情況下是否需要預防、維修或快速定位并糾正故障的重要信息。通過(guò)在線(xiàn)修改參數功能可以防止不必要的設備停機時(shí)間(即使在運行期間)。集成在SIMOCODE ES中靈活的打印功能允許所有參數歸檔、文檔節選或參數修改。   4、結語(yǔ)
      在該項目中采用智能型電機保護控制器實(shí)現電機的各種復雜控制保護,使現場(chǎng)設備可靠性大大提高。通過(guò)總線(xiàn)把整個(gè)電機起動(dòng)器集成到過(guò)程控制中,大大降低了電機起動(dòng)器和PLC之間的接線(xiàn)費用,減少了現場(chǎng)維護的工作量。用軟件替換控制電路硬件,減少所需的硬件零件和接線(xiàn)數量,因此降低了庫存管理的費用以及可能的接線(xiàn)錯誤。智能型電機保護控制器SIMOCODE pro所具有的獨特功能,在電機設備的控制及保護領(lǐng)域必將會(huì )得到更加廣泛的運用。
  參考文獻： [1]郭玉萍,郭其一,黃世澤.SIMOCODE pro3UF7智能型電機管理系統及應用[J].建筑電氣,2009(12):53-55. [2]祁衛璽.智能型電機保護控制器在企業(yè)生產(chǎn)中的應用[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2009,31(4):53-55. [3]李紅陵,王力.智能型電機保護控制器在沙特TAHAMAH水泥廠(chǎng)5000t/d熟料線(xiàn)中的應用[J].水泥工程,2008(4):66-68. [4]陳作炳,李立峰.西門(mén)子SIMOCODE在水泥廠(chǎng)電機保護和控制中的應用[J].電機與控制應用,2008,35(5):50-52.