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引 言
任何工業(yè)生產(chǎn)的目標都非常明確：降低總體成本，提高生產(chǎn)效率。為實現(xiàn)這些目標，需要對關(guān)鍵的工藝過程進行更好的監(jiān)視控制，建立更為可靠的系統(tǒng)，減少停機時間，方便維護。為了獲取實時的過程數(shù)據(jù)，需要很好地實現(xiàn)軟件、硬件和通訊網(wǎng)絡(luò)的集成,采用IMCC智能馬達控制中心是很好的選擇,智能馬達控制中心(IMCC)在工程中應(yīng)用非常廣泛。常規(guī)馬達控制中心的電機的狀態(tài)信號是控制柜通過硬接線上傳給PLC的輸入模塊，控制命令是由PLC輸出模塊發(fā)出工作指令通過中間繼電器下傳給控制柜內(nèi)元件，這種傳統(tǒng)做法需采用大量控制電纜，接線復(fù)雜、故障點多、可靠性低。而科力通電氣IMCC6000智能馬達控制中心在柜體結(jié)構(gòu)中內(nèi)置通訊電纜，貫穿整個IMCC柜，柜內(nèi)每個單元設(shè)有智能模塊，所有電機的控制命令及狀態(tài)信號等均通過此模塊后由網(wǎng)絡(luò)上傳。接線簡單，可靠性高。
首鋼遷鋼熱軋工程IMCC系統(tǒng)簡介
首鋼遷鋼熱軋項目主軋線主要包括粗軋區(qū)、精軋區(qū)和卷取區(qū)三個區(qū)域。其介質(zhì)系統(tǒng)主要包括：主廠房及主電室的通風(fēng)機組、排風(fēng)機、車間污水泵、粗軋區(qū)的側(cè)壓機液壓站、各區(qū)域的高壓液壓站、低壓液壓站、稀油潤滑站、摩根軸承潤滑站、干油站、液壓系統(tǒng)集中加排油站、稀油站集中加排油站、軸承潤滑站集中加排油站及輸送泵站等。主要設(shè)備為水泵、油泵及風(fēng)機等。
水處理區(qū)域主要包括聯(lián)合泵站、過濾站、平流沉淀池、漩流沉淀池、污泥脫水間、反洗水調(diào)節(jié)池等。主要設(shè)備為水泵及風(fēng)機等。
以上主軋線和水處理共分為4個區(qū)域，分別設(shè)4組IMCC和4套PLC控制系統(tǒng)。
在首鋼遷鋼熱軋項目中，對主軋線介質(zhì)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的電機采用了技術(shù)先進的自動化集成智能MCC柜。設(shè)4組IMCC和4套PLC控制系統(tǒng)。分別設(shè)在粗軋主電室一套，精軋主電室一套，卷取主電室一套，水處理控制中心一套。
主軋線上電機數(shù)量為350臺左右，水系統(tǒng)電機數(shù)量為200臺左右。大部分電機為不可逆運行，少部分電機為可逆運行,132 KW及以上電機采用軟啟動，13臺電機采用變頻器控制。每套PLC控制系統(tǒng)的輸入點約為500點左右，輸出點約為800點左右。設(shè)HMI人機界面接口。
柜內(nèi)采用智能模塊，通過DeviceNet網(wǎng)線實現(xiàn)IMCC與PLC之間的通訊，通過網(wǎng)線實現(xiàn)PLC與PLC、PLC與遠程I/0之間的通訊及PLC與變頻器之間的通訊；通過Profibus DP網(wǎng)線實現(xiàn)PLC與西門子變頻器之間的通訊；通過EtherNet網(wǎng)線實現(xiàn)PLC與現(xiàn)場HMI及西門子PIE系統(tǒng)之間的通訊。
在智能馬達控制中心,PLC與西門子PLC之間的通訊問題上。常規(guī)的做法是： (1)直接由ControlLogix主控制系統(tǒng)通過Profibus DP網(wǎng)線實現(xiàn)與西門子S7系統(tǒng)的通訊；(2)由ControlLogix主控制系統(tǒng)通過EtherNet網(wǎng)線與掛有翻譯器的交換機相連，再通過EtherNet實現(xiàn)與西門子S7系統(tǒng)的通訊。這兩種方法都可以實現(xiàn)智能馬達控制中心PLC與西門子PLC之間的通訊。但是，在首鋼遷鋼熱軋項目中，由于西門子公司采用的PLC系統(tǒng)是TDC系統(tǒng)，不能與ControlLogix主控制系統(tǒng)直接通訊，于是我們就在ControlLogix主控制系統(tǒng)與TDC控制系統(tǒng)之間增加了一套S7—300設(shè)備，再通過EtherNet網(wǎng)線實現(xiàn)智能馬達控制中心PLC與西門子PLC之間的通訊。
自動化集成智能MCC的構(gòu)成
傳統(tǒng)意義上，MCC只包括機電元件，而且所有連接都是通過硬接線實現(xiàn)。直到今天，這些機電元件仍然是IMCC產(chǎn)品的主要構(gòu)成部分。即便在發(fā)達國家，IMCC產(chǎn)品中，超過半數(shù)的單元仍然是純粹的機電設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，IMCC柜發(fā)展并廣泛應(yīng)用起來。
其主要特點為：
(1)智能馬達控制中心采用新型的智能元件。包括電子式馬達過載繼電器、變頻器、固態(tài)起動器、電源監(jiān)視器等。
(2)智能馬達控制中心接線采用現(xiàn)場總線技術(shù)?，F(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用可以大大簡化系統(tǒng)的接線原理圖。減少控制電纜和現(xiàn)場接線。
(3) 科力通電氣IMCC6000智能馬達控制中心網(wǎng)絡(luò)通訊將硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)三者緊密地集成在一起。其設(shè)計簡化了安裝、起動和變更的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了IMCC的實時監(jiān)控和與整廠網(wǎng)絡(luò)的緊密集成。較之常規(guī)的IMCC產(chǎn)品，集成智能型IMCC6000在結(jié)構(gòu)和單元方面都會包含不同的內(nèi)容，軟件也是一個顯著的差別。大致可以歸納為：內(nèi)置的通訊介質(zhì)，智能馬達控制元件和IMCC監(jiān)視軟件。
自動化集成智能MCC系統(tǒng)的特點
(1)減少了PLC的I/O模塊，原來PLC中用于控制IMCC的大量的數(shù)字量、模擬量I/O模塊，由一塊通訊模塊替代。PLC的槽架也減少，從而降低了PLC的成本。簡化了二次回路和外部控制電纜的設(shè)計。傳統(tǒng)硬接線方式由現(xiàn)場總線替代，節(jié)省布線成本、減少安裝時間。
(2)IMCC6000產(chǎn)品分別具備獨立的母線，單元的接線和測試工作均在工廠里完成，現(xiàn)場的接線和調(diào)試時間可以得到大限度的控制，節(jié)約了施工成本。IMCC6000基本沒有控制電纜，因此可以減少施工量和控制電纜數(shù)量。
(3)如果將變頻器連接到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，就可以通過網(wǎng)絡(luò)對變頻器的各項參數(shù)進行監(jiān)視和設(shè)置。在調(diào)整參數(shù)時，無需直接連接變頻器，通過網(wǎng)絡(luò)，就可能遠程獲取所需的全部參數(shù)。
(4)更短的現(xiàn)場安裝時間，更低的成本。IMCC6000產(chǎn)品分別具備獨立的母線。單元的接線和測試工作均在工廠里完成，現(xiàn)場的接線和調(diào)試時間可以得到大限度的控制。節(jié)約了施工成本。
(5)不需要對系統(tǒng)進行打點，可以大大減少調(diào)試時間。不需要PLC I/O端子柜及中間繼電器柜，可以大大減少故障點。
(6)干線電纜和分支線電纜均在隔板后進行隔離一避免在安裝和維護過程中可能造成的通訊電纜的損壞。無需關(guān)斷臨近起動單元的電源即可進行維護或者檢修。
(7)智能器件的超強保護及預(yù)報警功能，確保系統(tǒng)運行正常；控制系統(tǒng)可時刻檢測各種負載的各種參數(shù)，可對關(guān)鍵負載采取預(yù)維護措施，可避免由于不必要的停機所造成的損失。
(8)可擴展性一很容易在線現(xiàn)有的IMCC6000系統(tǒng)添加結(jié)構(gòu)或者單元。
科力通電氣IMCC6000智能馬達控制中心
在首鋼遷鋼熱軋項目中采用的IMCC6000智能馬達控制中心，其特點是：
(1)電氣智能元件：熱繼電器采用AB E3系列智能熱繼電器。馬達的起動，停止由PLC通過DeviceNet現(xiàn)場總線控制，也可以設(shè)置為設(shè)備就地控制。軟起動單元：采用AB SMC軟起動器，由PLC通過DeviceNet現(xiàn)場總線控制。變頻器單元：采用西門子的6SE7系列變頻器，由PLC通過DeviceNet現(xiàn)場總線控制。
(2)結(jié)構(gòu)特點：柜體采用板框剛性結(jié)構(gòu)，水平母線采用柜中心引入，垂直母線上下分布，擴大垂直母線的容量，減少發(fā)熱量。所有單元、元器件的維護可在正面進行，所有柜均可靠墻安裝，背靠背安裝或直角安裝。抽屜單元具有單元必須在斷開主電源后才能抽出的聯(lián)鎖裝置和單元的操作手柄必須處在分斷位置才能打開門的聯(lián)鎖裝置。柜體表面用先進的噴涂工藝，使涂層能承受2．50 h的鹽霧試驗。柜內(nèi)設(shè)有垂直接地母線，柜頂或柜底設(shè)有水平接地母線，構(gòu)成安全可靠的接地系統(tǒng)。
(3)網(wǎng)絡(luò)通訊特點：IMCC6000柜內(nèi)置DeviceNet，通過DeviceNet實現(xiàn)對變頻器、軟啟動、斷路器、繼電器等設(shè)備進行參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集、控制等功能。DeviceNet是符合標準的開放式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)(IEC62026)，符合國標(GB/T18858.3—2002)的現(xiàn)場總線。用戶可以將所需的現(xiàn)場設(shè)備連接到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上，從而避免采用硬接線所需的時間和費用。利用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)直接連接現(xiàn)場設(shè)備?？梢詾橛脩籼峁┯步泳€連接方式所不具備的設(shè)備級診斷和數(shù)據(jù)訪問功能。不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備均遵照DeviceNet協(xié)議，可以進行互操作和互換使用，能夠靈活、方便地選用所需的設(shè)備。DeviceNet為抽屜單元預(yù)置獨立的通訊端口，采用連接插頭，大大簡化了安裝、添加、抽出抽屜單元的操作。所有元器件均內(nèi)置DeviceNet通訊接口。DeviceNet具有開放性、標準性和一致性，其抗干擾能力，DeviceNet通訊電纜通過噪聲干擾測試?？梢耘c600V電纜比鄰使用。
系統(tǒng)設(shè)計描述
控制系統(tǒng)采用模塊化、可擴展設(shè)計以滿足現(xiàn)場設(shè)備控制要求。系統(tǒng)具有硬件擴展和軟件擴展能力。所有模塊均無槽位限制，可放置在機架內(nèi)任意槽位。模塊具有電子鎖功能以避免模塊插入到錯誤的槽位或機架。同一機架內(nèi)所有模塊通過背板總線進行通訊，不需要使用跳線或硬接線。所有模塊包括處理器模塊均要求支持帶電插拔功能(RIUP)?？刂破鞴碳哂锌缮壞芰σ源_保與新模塊的兼容性?？刂破鞑捎锚毩⒌亩嗳蝿?wù)、異步掃描方式。機架擴展采用現(xiàn)場總線方式，如 ControlNet,DeviceNet或EtherNet?？刂破髂軌蛲ㄟ^網(wǎng)絡(luò)與遠程I/O機架或現(xiàn)場設(shè)備進行通訊，網(wǎng)絡(luò)類型包括：ControlNet、EtherNet和DeviceNet。
ControlLogix控制系統(tǒng)與西門子變頻器通訊時，采用ControlNet通訊方式，ControlLoigx控制系統(tǒng)中采用ControlNet通訊模塊。
結(jié) 語
在首鋼遷鋼熱軋項目中我們采用了科力通電氣IMCC6000智能馬達控制中心，結(jié)合此工程，開發(fā)總結(jié)出科力通電氣智能馬達控制中心配電及控制的具體方法及典型設(shè)計，通過對科力通電氣IMCC6000智能馬達控制中心的應(yīng)用，探索出一條低壓配電及控制的新思路，以便在以后的類似項目中，加以推廣采用。