1、概述

電機(jī)控制中心統(tǒng)一管理配電和儀器設(shè)備，將各種電機(jī)控制單元、饋電線接頭單元、配電變壓器、照明配電盤、聯(lián)鎖繼電器以及計(jì)量設(shè)備裝人一個(gè)整體安裝的機(jī)殼內(nèi)并且由一個(gè)公共的封閉母線供電。傳統(tǒng)電機(jī)控制中心（CMCC）可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的起、停控制和簡(jiǎn)單的故障檢測(cè)，性能可靠，利于維護(hù)，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是石油化工、冶金、造紙、建材、紡織、食品加工、制藥、電力等需要過(guò)程控制的領(lǐng)域。電機(jī)控制中心的高端產(chǎn)品——智能電機(jī)控制中心（IMCC）功能強(qiáng)大，可以提供電機(jī)位置和速度伺服控制功能，多種電機(jī)故障檢測(cè)和診斷功能，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜的過(guò)程控制中。CMCC和IMCCG既可以單獨(dú)使用完成電機(jī)控制，又可以作為分散控制系統(tǒng)DCS或者可編程邏輯控制器PLC的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器，與之共同完成控制任務(wù)，是工廠自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備。

智能MCC其特點(diǎn)是將傳統(tǒng)對(duì)單一的馬達(dá)進(jìn)行保護(hù)延伸到對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。智能電機(jī)控制中心（IMCC）功能強(qiáng)大，可以提供電機(jī)位置和速度伺服控制功能，多種電機(jī)故障檢測(cè)和診斷功能，廣泛應(yīng)用于復(fù)雜的過(guò)程控制中。CMCC和IMCC既可以單獨(dú)使用完成電機(jī)控制。又可以作為分散控制系統(tǒng)DCS或者可編程邏輯控制器PLC的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器，與之共同完成控制任務(wù)，是工廠自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備。

2、項(xiàng)目介紹

某氯化鉀項(xiàng)目，在原有年產(chǎn)30萬(wàn)噸的基礎(chǔ)上擴(kuò)大到年產(chǎn)100萬(wàn)噸的規(guī)模。把西門子自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品的全方位應(yīng)用到該氯化鉀項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)了從110KV供電向下的全部控制功能，系統(tǒng)中使用了上百套安科瑞（Acrel）的電力監(jiān)控儀表和ARD系列馬達(dá)保護(hù)器，以及西門子的變頻器和PLC（可編程序控制器），是西門子自動(dòng)化產(chǎn)品在中國(guó)的最典型應(yīng)用，并與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)一起組成了一個(gè)先進(jìn)的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)。

3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

氯化鉀生產(chǎn)工藝整個(gè)過(guò)程包括原礦的采集、原礦的輸送和由原礦加工成產(chǎn)品幾部分。原礦的采集是通過(guò)多條水采機(jī)組在鹽田中不斷的采掘，并將采掘到的礦料輸送到岸上的泵站；原礦的輸送就是將由水采機(jī)組采集到的原礦通過(guò)多級(jí)泵站輸送，經(jīng)過(guò)數(shù)十公里輸送到加工廠；加工廠將源源不斷的原礦經(jīng)過(guò)過(guò)濾、結(jié)晶、并加入化學(xué)藥劑，經(jīng)過(guò)物理化學(xué)過(guò)程生產(chǎn)出成品氯化鉀。

3.1 水采機(jī)組系統(tǒng)

水采機(jī)組系統(tǒng)包括岸基站、六套水采船和六套活動(dòng)加壓站系統(tǒng)。岸基站為水采機(jī)組控制系統(tǒng)的中心，包括一臺(tái)操作員站、一臺(tái)工程師站和一套由SLC5/05組成的可編程序控制器系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)岸基站設(shè)備的控制；操作站、工程師站、可編程序控制器之間使用以太網(wǎng)并通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)電臺(tái)與六套水采船通信。

上位機(jī)包括二臺(tái)前操作員站、二臺(tái)后操作員站；下位機(jī)由S7-300組成的可編程序控制器系統(tǒng)，占用MCC柜體的1個(gè)單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)水采船的控制；前后操作員站、可編程序控制器之間使用以太網(wǎng)并通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)電臺(tái)向上與岸基站通信，向下通過(guò)無(wú)線串行電臺(tái)與活動(dòng)加壓站通信。

活動(dòng)加壓站系統(tǒng)包括一個(gè)PanelView 550操作監(jiān)控站和一套由S7-300組成的可編程序控制器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)加壓站的控制。

3.2 加工廠系統(tǒng)

加工廠系統(tǒng)按照工藝過(guò)程分成十個(gè)子控制系統(tǒng)，包括加工廠1-6號(hào)系統(tǒng)、冷結(jié)晶1號(hào)系統(tǒng)、冷結(jié)晶2號(hào)系統(tǒng)、干燥車間系統(tǒng)和包裝車間系統(tǒng)。加工廠中心控制室中配備了6臺(tái)操作員站和1臺(tái)工程師站，在上一級(jí)采用了以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，在下一級(jí)采用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。PROFIBUS，是一種國(guó)際化。開放式。不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS傳送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。PROFIBUS是過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線的縮寫，于1989年正式成為現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。目前在多種自動(dòng)化的領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位，全世界的設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)已經(jīng)超過(guò)2000萬(wàn)。它由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）。PROFIBUS－PA（Process Automation ）。PROFIBUS-FMS （Fieldbus Message Specification ）。主要使用主-從方式，通常周期性地與傳動(dòng)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4、智能MCC配置

電動(dòng)機(jī)控制中心MCC（Motor Control Center）的水平也得到迅速發(fā)展。MCC指將接于交流低壓回路的電動(dòng)機(jī)全套控制和保護(hù)設(shè)備，按一定規(guī)格系統(tǒng)裝配成標(biāo)準(zhǔn)化的單元組件。每臺(tái)組件控制相應(yīng)規(guī)格的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，將此標(biāo)準(zhǔn)的單元組件裝成柜體實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的集中控制。智能MCC系統(tǒng)以通信的方式提供全面的管理診斷信息，使系統(tǒng)的電氣設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)透明化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集和分析，并提供各類報(bào)表；可對(duì)能源消耗情況進(jìn)行測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、分析，為電能消耗和成本結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)；可為電氣人員提供詳細(xì)、明確的電氣設(shè)備運(yùn)行狀況，使電氣管理維護(hù)人員通過(guò)設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行有計(jì)劃的設(shè)備維護(hù)和檢修工作，大大地提高設(shè)備的有效運(yùn)行率，提高維護(hù)人員的工作效率，節(jié)約備品備件及保養(yǎng)維護(hù)費(fèi)用，降低備件庫(kù)存及資金占用。 本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的MCC主要包括以下幾個(gè)單元：

主進(jìn)線單元

主進(jìn)線單元分別為西門子斷路器，允許故障電流為50KA。配置電子脫扣單元。

計(jì)量單元

開關(guān)柜內(nèi)配置安科瑞（Acrel）新型ACR系列多功能網(wǎng)絡(luò)儀表、諧波表，可以同時(shí)檢測(cè)電壓、電流、有功、無(wú)功、電能、以及諧波等電參數(shù)，通過(guò)內(nèi)置PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)接口， 可將以

上電氣參數(shù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS上傳至監(jiān)控中心。

饋電單元

所有饋電單元均為西門子斷路器，允許故障電流為65KA。

電機(jī)起動(dòng)單元

柜內(nèi)所有起動(dòng)單元通斷控制元件均采用西門子斷路器，根據(jù)實(shí)際負(fù)荷及電機(jī)滿載電流選型配置。熱繼電器為MCS-E3電子式智能脫扣保護(hù)等級(jí)，手動(dòng)復(fù)位。該熱繼電器直接配裝在接觸器上，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制和保護(hù)。E3過(guò)載繼電器有兩個(gè)4開關(guān)量輸入點(diǎn)，2個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)，1個(gè)輸出觸點(diǎn)控制接觸器的控制線圈，由操作站通過(guò)內(nèi)置的PROFIBUS通訊協(xié)議發(fā)出控制指令；E3過(guò)載繼電器還具有可編程保護(hù)功能（報(bào)警，跳閘，延時(shí)，禁止視窗），可以保護(hù)電機(jī)因過(guò)載、失相/相間不平衡、堵轉(zhuǎn)（起動(dòng)/運(yùn)行）、接地等而引起的故障。

變頻器單元

在活動(dòng)加壓站內(nèi)配置了1 臺(tái)132KW 西門子變頻器；1臺(tái)600KW 西門子變頻器，在水采機(jī)內(nèi)配置了3 臺(tái)132KW 西門子變頻器；1臺(tái)西門子的450KW變頻器，進(jìn)線均采用刀熔開關(guān)，配PROFIBUS通訊模件，柜門安裝人機(jī)操作面板。

PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)

MCC柜內(nèi)置PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)可以將所有控制參數(shù)反饋至操作站，并將控制指令下達(dá)給每個(gè)電機(jī)控制單元，使得整個(gè)MCC系統(tǒng)成為數(shù)字式控制MCC，減少了控制線的接線，對(duì)外除了動(dòng)力電纜， 不需要任何常規(guī)控制電纜，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

5、基于PROFIBUS協(xié)議智能MCC系統(tǒng)架構(gòu)

基于PROFIBUS協(xié)議MCC系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)分為三層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、PLC數(shù)據(jù)處理層以及運(yùn)行監(jiān)控層?，F(xiàn)場(chǎng)控制層由現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、遠(yuǎn)程I/O 和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，通過(guò)PROFIBUS總線，集成具有通信功能的智能線路保護(hù)設(shè)備、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備以及ET200S數(shù)據(jù)采集與控制裝置等。

PLC數(shù)據(jù)處理層位于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層和運(yùn)行監(jiān)控中心層之間，主要完成上下層之間的網(wǎng)絡(luò)連接轉(zhuǎn)換和信息的處理交換。通過(guò)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線，把采集的數(shù)據(jù)傳送到PLC數(shù)據(jù)處理層，對(duì)數(shù)據(jù)作規(guī)范化預(yù)處理，處理的數(shù)據(jù)與時(shí)標(biāo)相對(duì)應(yīng)，并可在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中儲(chǔ)存一周。PLC獲取和處理的數(shù)據(jù)有選擇性地上傳到控制中心，以便于集中監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)工況信息；同時(shí)，下達(dá)來(lái)自于控制中心的遙控和遙調(diào)信息給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的各類智能設(shè)備及儀表。運(yùn)行監(jiān)控層由高速工業(yè)以太網(wǎng)以及連接在總線上的擔(dān)任監(jiān)控任務(wù)的工作站或顯示操作站、工程師站、PLC/DCS 控制器組成。

本系統(tǒng)中通過(guò)應(yīng)用智能MCC，實(shí)現(xiàn)了：

1）只將動(dòng)力電纜和一根PROFIBUS網(wǎng)線引入MCC柜中，無(wú)需控制電纜進(jìn)入MCC柜中，節(jié)省了大量PLC I/O模件；

2）MCC抽屜單元控制回路簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)雜的連鎖功能只需通過(guò)PLC編程實(shí)現(xiàn)；

3）改變MCC抽屜單元模數(shù)或位置非常方便，只需將新抽屜的PROFIBUS網(wǎng)線插入垂直線槽內(nèi)PROFIBUS接口即可；

4）相同容量及運(yùn)行方式MCC抽屜單元不存在特殊的控制回路，可以節(jié)省大量抽屜備件；

5）現(xiàn)場(chǎng)施工任務(wù)簡(jiǎn)單化，減少了控制電纜敷設(shè)量及校對(duì)工作兩，大大降低了故障幾率。