电机智能控制器

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1、SIMOCOD智能控制器在莱城电厂的应用高龙刚（莱城发电厂，莱芜，271113）摘要本文介绍了智能马达控制器和 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PROFIBUS-DP接 口的基本原理及在莱城发电厂的应用情况，并介绍了在PROFIBUS-DP接口分段控制1.引言传统的电动机控制采用了许多元件，如：熔断器、隔离开关、接触器、各种仪表、指示灯、 操作按钮及过热保护元件等；如要远程控制和监视还要引出许多线，这样就引进了大量出故障的因素，并且整套系 统不易维护，出故障后不易维修。目前，国外的新型马达控制器，如 SIEMENS 公司的3UF50、ALSTON司的GEMSTART

2、3埃森耐尔公司 的MOTOR MANAGER等，只需一个塑壳 开关（或熔断器）、接触器和一台智能马达控制器， 不仅能实现传统的所有操作和保护 功能，而 且还有各种辅助功能和自我维护功能，具有过载、过流、欠流、三相不平衡、漏电、过压、欠 压、起动超时、接触器分断 或吸合失败 等保护功能,并且由于配有至少一 种现场总线的接口，可 实现电动机的直接起动、正反起动、星-三角转换起 动和自耦变压 器减压起动；采用数码管或液 晶显示，可显示三相电流、三相电压、功率因数、运行时间、起动次数、电机的热 容量、报警和 故障信息等；现场参数设置由手持编程器来完成。由于马达控制器具有标准的通讯接口，因此可 以与其它

3、公司带有标准的通讯接口的产品组成一个网，也可以单独组网，以实现上位机的远程控 制和监视。西门子公司的西门子 电动机保护和控制-分散式外围设备（SI EMENS MOTOR PROTECTION AND CCNTROLDEVICE DECENTRALIZED PERIPHERALS） SIMOCODE 3U系列就是其中的 代表，其 3UF 10/20在全世界已经 有五年以上 应用经验,在SIMOCODE-D系统中可以监视所有重要数据，如电动 机电流、运行时间、起动次数等，并通过PROFIBUS-DP网络迅速 传到控制中心，实现快速诊 断和 控制。这些功能不需任何附加计算附 件，因此减少了在开关柜

4、中所需的安装空间。并可以运用其 内置的定时器、计量表和真值表更改多种电动机控制 功能范围，如反向、滑阀控制等。2002年莱 城发电厂#3、#4机组成功的应用了 SIMOCODE 3UF5智能控制器， 对现场400V以下电动机 进行控制，取得了很好的使用效果。SIMOCODE 3UF5外形结构如图1所示:Cuiiiictjcxi ul j LheirriKtoi dLclci fur molar protection or a summation currnnt tidiisli.ifiwi lui I arLli r;iull DLLlion. depending on rhn wrsinn

5、ot thp unir：Con not don n| thr sup| ily v dtage -24 V DC* 115 VAC* J 30 V fit!Al Ay Fl1 i rQQ.QPP9QQQA opte coupler Inputs* 24 V DC.intrm-jlly sup|_ liid* Extemal 24 V DCp ossibleUnit lQ5l, iiKiniuil res，t- Al it KTiatii? r- r pai.iiii tltiijdLk- Reimote1 reset y n bu ar input3 LED displaysm Ulfi DP

6、IFwiiID 11A 5PF/II1 11System int or faceIncll, RS 232 For conn-ect ion of Exlisitoli MoJuile.Operator Pcin&l andl P匸A Output RelaysBus terminal FarPROF IBUS-DP* 9-pol SUBD MKkvt* terminal. prmidTri fcr plug in units2 技术特点莱城发电厂应用的 SIMOCODE 3UF5是以经多次试验证明 可靠的3UF10/20为基础的，它具有四路8A AC250V触点输出和四路光隔离信号输入功能，

7、可以通过扩展模块 实现另外四路输入 和四 路输出。控制器 有两个串行接口，一个用于PROFIBUS-DF现场总线连接，实现通讯组网；另一个 用于手持编程器或操作显示模块连接，用于控制器的参数设定和操作监视。控制器 具有0.25A- 820A的额定电流范围,可减少产品选型的不便，从而节省了备件成本控制器辅助工作电源分 AC230V DC24V两种，可采用电缆串孔连接方式和母线连接方式两种接线方 式，可导轨安装和固 定安装。对于PROFIBUS-DP!接到基本单元的系统，总线终端使用带内置总线终端电阻的标准9 针SUB-D插头，特别是采用MCC抽出单元设计的，可设置带有内置电源的总线终端模块，以确

8、保 总线内最后单元抽出或损坏情况下，对总线数据流不造成影响。SIMOCODE 3UF5接线方式如图2 所示图22.1 Simocode的通讯协议Simocode 3UF50 采用 Profibus-DP 通讯协议。Profibus-DP （ Pro cess Fi eld bus- CecentrahiedPeriphery ）支持EN50170标准以及IEC61158国际电工委员会 标准，目前全世界有190家公司 支持此协议。系统通讯通过Profibus-DP、Profibus-DPV1 、RS232接口来完 成。2.2 Simocode 的电动机过载保护功能SIMOCODE 3UF5具有负

9、荷过载、相故障和电流不平衡、闭锁保护、电流 限值等基本功能，这 些功能与计算机控制系统无关，因此SIMOCODE 3UF5可以作为独立的固态过载继电器使用，而 不必依赖外部系统。除此之外，SIMOCODE 3UF5还具备电动机过热保护 功能，通过内置式热敏电阻PTC或NTC或 KTY（热敏电阻检测器）接在电动机 绕组上测量温度，且该温度在SIMOCODE 3UF5内部进行计 算，对其温度进行限值保护，无需增加计算设备，节省了配电盘内部空间，并且由于将热敏电阻 型温度保护与电子延迟过载继电器结合，可实现电动机完全过热保护SIMOCODE 3UF5通过对三线制接线的电动机 超过额定电流设定值（le

10、）30%勺故障电流进行 接地故障检测，通过内部的接地故障检测功能判断是否存在接地现象。SIMOCODE 3UF50也适用于精确的接地故障检测，对于一个马达来说，有三个集成在内部的电 流互感器，能够通过三种电流不平衡检测到可能的接地电流.也可以通过连接外部矢量和电流互 感器检测到接地电流，可以检测到0.3-1A的故障电流。2.3 Simocode 的控制功能SIMOCODE 3UF50具有直接启动、可逆启动、Y- 启动、滑阀（Positio ner ）、电 磁阀、 SIKOSTART 3PW22软启动、dahlande启动、变极启动八种启动方式。可以预定义控制 功能， 也可以设定自动（执行总线发

11、出的命令）手动（执行就地操作面板或就地控制站命令）操作方 式，并可以实现安全的切换。当采用就地方式时，远方操作 信号被忽略。当通讯系统出现系统故 障，SIMOCODE 3UF5将自动切换到手动模式，可以继续独立的工作。3. 莱城电厂SIMOCODE统应用情况莱城发电厂# 3、# 4机组采用新华控制有限公司引进德国SIEMENS司的TELEPERXP分 散控制系统,400V及以下电机采用SIMOCOD控制。SIMOCOD控制器安装于就地开关柜(SIVACON 专用开关设备)中，采用光缆串接，其DCS组态控制由DCS工程师站完成，SIMOCOD内部参数 在就地通过RS232接口直接输入，不需要从D

12、CS内部组态。SIMOCOD控制电机分布于4个AP控 制柜中，每台机组控制83台电动机或电加热器3. 1系统组成莱城发电厂 SIMOCOD与 DCS系统连接设备分布在AP1 AP3 AP4 AP6四个控制柜中，独立成 系统，每个子系统由以下设备构成：(1) 3UF50 Simocode-DP 基本单元(2) 两块IM308C通讯卡(用于T-XP系统AP控制柜同Simocode之间通讯)(3) 3UF52 Operator Panel(4) 通讯电缆(5) 直流24V电源，为Y Switch 及OLM通讯卡提供 电源(6) Y Switch 及Y Coupler接口卡件(将两路(冗余)AP通讯双

13、绞线转为一根双绞线)(7) 两块OLM通讯卡(AP柜及就地各一块,AP柜OLM通讯卡用于将双绞线转为多模光纤,就 地OLM讯卡用于将多模光纤转换为双绞线)实际安装原理图参见图3:图33. 2软件组态PROFIBU毀备具有不同的性能特征，特性的不同在于现有功 能(即I/O信号的数量和诊断 信息)的不同或总线参数的不同，如波特率和各种监控时间。这些参数对每种设备类型和生产厂 商来说均有差别，为了达到PROFIBUS简单的即插即用，这些均在设备数据库文件，即GSD文件 中说明，GSD文件是以一种准确定义的格式描述的，生产厂商对每一种设备都有一个GSD文件。 将来用配置软件(如COMPROFIBUS组

14、网时，只要把它拷贝到相应的目录下，就可以方便地把此 设备放在系统中。由于莱城发电厂TELEPERXP分散控制系统CPU为6ES5948-3UR23,根据 SIMOCODE 3UF5及 DCS系统配置情况，采用IM308C作为通讯接口，软件组态分为DCS内部组态 及SIMOCOD就地组态两部分，分别为：(1). IM308C 卡软件组态：利用COMPROFIBUS件包组态IM308C卡，组态软件主要包括以下 四部分：总线参数、主参数、I/O范围、SIMOCODE-D卡件参数组态具体方法：a. 修改工程师站中的YDH组态图，并生成memeriy card 代码。b. 利用PG转换memeriy c

15、ard 代码，具体做法 如下：l先将生成的文件拷贝到PG中l修改文件中的部分内容l 将文件转换成ASCII码l 另存为.ETI文件。l将文件存 储到IM308C卡的RAM卡中。(2) . SIMOCODE 3UF5参数组态：SIMOCOD的内部参数修改需要通过PC机与SIMOCOD单独相连，利用 WIN-SIMOCODE D软 件修改， (该软件可在 windows95 或 windows NT 运行， 主要用于设备的组态、诊断和维护)设 定修改设备参 数如： 地址、波特率、电流 限值、额定电流、过流、控制 功能、操作 面板 组态等。4. 莱城电厂SIMOCOD系统运行情况由于SIMOCOD系统在莱城电厂 属于首次使用,设备厂家在这方面也没有成熟的经验,在系统 调试过程软件组态、通讯、以及设备单体调试都遇到了一些困难，特别是SIMOCOD是以PLC作 为自动化级的设备， 它与莱城电厂应用的 TXP 系统在通讯上 碰到了一些麻烦， 加上西门子 公司的 软件系统比较复杂 、 严谨， 在调试过程中 浪费了一些时间。设备投产后运行 基本稳定，出现的 主 要问题 是 ：(1). SIMOCOD存在损坏现象，设备 投产两年来，SIMOCODE 3UF5损坏10余台，这主要是由于现场 环境不良及维护不善造成，但也