科力通IMCC6000智能马达控制中心在迁钢2160mm热轧工程中的成功应

［编辑简介］：本文介绍一个科力通电气IMCC6000智能马达控制中心的应用实例，描述了其系统的设计和产品特点。为低压配电及控制方案提供参考。［摘要］：［关键词］：科力通 IMCC6000 智能马达控制中心 热轧引 言
    任何工业生产的目标都非常明确：降低总体成本，提高生产效率。为实现这些目标，需要对关键的工艺过程进行更好的监视控制，建立更为可靠的系统，减少停机时间，方便维护。为了获取实时的过程数据，需要很好地实现软件、硬件和通讯网络的集成,采用IMCC智能马达控制中心是很好的选择,智能马达控制中心(IMCC)在工程中应用非常广泛。常规马达控制中心的电机的状态信号是控制柜通过硬接线上传给PLC的输入模块，控制命令是由PLC输出模块发出工作指令通过中间继电器下传给控制柜内元件，这种传统做法需采用大量控制电缆，接线复杂、故障点多、可靠性低。而科力通电气IMCC6000智能马达控制中心在柜体结构中内置通讯电缆，贯穿整个IMCC柜，柜内每个单元设有智能模块，所有电机的控制命令及状态信号等均通过此模块后由网络上传。接线简单，可靠性高。
  
    首钢迁钢热轧工程IMCC系统简介
    首钢迁钢热轧项目主轧线主要包括粗轧区、精轧区和卷取区三个区域。其介质系统主要包括：主厂房及主电室的通风机组、排风机、车间污水泵、粗轧区的侧压机液压站、各区域的高压液压站、低压液压站、稀油润滑站、摩根轴承润滑站、干油站、液压系统集中加排油站、稀油站集中加排油站、轴承润滑站集中加排油站及输送泵站等。主要设备为水泵、油泵及风机等。
   
      水处理区域主要包括联合泵站、过滤站、平流沉淀池、漩流沉淀池、污泥脱水间、反洗水调节池等。主要设备为水泵及风机等。
   
      以上主轧线和水处理共分为4个区域，分别设4组IMCC和4套PLC控制系统。
  
    在首钢迁钢热轧项目中，对主轧线介质系统和水系统的电机采用了技术先进的自动化集成智能MCC柜。设4组IMCC和4套PLC控制系统。分别设在粗轧主电室一套，精轧主电室一套，卷取主电室一套，水处理控制中心一套。
  
    主轧线上电机数量为350台左右，水系统电机数量为200台左右。大部分电机为不可逆运行，少部分电机为可逆运行,132 KW及以上电机采用软启动，13台电机采用变频器控制。每套PLC控制系统的输入点约为500点左右，输出点约为800点左右。设HMI人机界面接口。
  
    柜内采用智能模块，通过DeviceNet网线实现IMCC与PLC之间的通讯，通过网线实现PLC与PLC、PLC与远程I/0之间的通讯及PLC与变频器之间的通讯；通过Profibus DP网线实现PLC与西门子变频器之间的通讯；通过EtherNet网线实现PLC与现场HMI及西门子PIE系统之间的通讯。
  
    在智能马达控制中心,PLC与西门子PLC之间的通讯问题上。常规的做法是： (1)直接由ControlLogix主控制系统通过Profibus DP网线实现与西门子S7系统的通讯；(2)由ControlLogix主控制系统通过EtherNet网线与挂有翻译器的交换机相连，再通过EtherNet实现与西门子S7系统的通讯。这两种方法都可以实现智能马达控制中心PLC与西门子PLC之间的通讯。但是，在首钢迁钢热轧项目中，由于西门子公司采用的PLC系统是TDC系统，不能与ControlLogix主控制系统直接通讯，于是我们就在ControlLogix主控制系统与TDC控制系统之间增加了一套S7-300设备，再通过EtherNet网线实现智能马达控制中心PLC与西门子PLC之间的通讯。
  
    自动化集成智能MCC的构成
    传统意义上，MCC只包括机电元件，而且所有连接都是通过硬接线实现。直到今天，这些机电元件仍然是IMCC产品的主要构成部分。即便在发达国家，IMCC产品中，超过半数的单元仍然是纯粹的机电设备。随着科学技术的发展，IMCC柜发展并广泛应用起来。
      其主要特点为：
    (1)智能马达控制中心采用新型的智能元件。包括电子式马达过载继电器、变频器、固态起动器、电源监视器等。
    (2)智能马达控制中心接线采用现场总线技术。现场总线技术的应用可以大大简化系统的接线原理图。减少控制电缆和现场接线。
    (3) 科力通电气IMCC6000智能马达控制中心网络通讯将硬件、软件、网络三者紧密地集成在一起。其设计简化了安装、起动和变更的各个环节，实现了IMCC的实时监控和与整厂网络的紧密集成。较之常规的IMCC产品，集成智能型IMCC6000在结构和单元方面都会包含不同的内容，软件也是一个显着的差别。大致可以归纳为：内置的通讯介质，智能马达控制元件和IMCC监视软件。
  
    自动化集成智能MCC系统的特点
    (1)减少了PLC的I/O模块，原来PLC中用于控制IMCC的大量的数字量、模拟量I/O模块，由一块通讯模块替代。PLC的槽架也减少，从而降低了PLC的成本。简化了二次回路和外部控制电缆的设计。传统硬接线方式由现场总线替代，节省布线成本、减少安装时间。
      (2)IMCC6000产品分别具备独立的母线，单元的接线和测试工作均在工厂里完成，现场的接线和调试时间可以得到最大限度的控制，节约了施工成本。IMCC6000基本没有控制电缆，因此可以减少施工量和控制电缆数量。
      (3)如果将变频器连接到DeviceNet网络，就可以通过网络对变频器的各项参数进行监视和设置。在调整参数时，无需直接连接变频器，通过网络，就可能远程获取所需的全部参数。
      (4)更短的现场安装时间，更低的成本。IMCC6000产品分别具备独立的母线。单元的接线和测试工作均在工厂里完成，现场的接线和调试时间可以得到最大限度的控制。节约了施工成本。
      (5)不需要对系统进行打点，可以大大减少调试时间。不需要PLC I/O端子柜及中间继电器柜，可以大大减少故障点。
      (6)干线电缆和分支线电缆均在隔板后进行隔离一避免在安装和维护过程中可能造成的通讯电缆的损坏。无需关断临近起动单元的电源即可进行维护或者检修。
      (7)智能器件的超强保护及预报警功能，确保系统运行正常；控制系统可时刻检测各种负载的各种参数，可对关键负载采取预维护措施，可避免由于不必要的停机所造成的损失。
      (8)可扩展性一很容易在线现有的IMCC6000系统添加结构或者单元。
  
    科力通电气IMCC6000智能马达控制中心
    在首钢迁钢热轧项目中采用的IMCC6000智能马达控制中心，其特点是：
    (1)电气智能元件：热继电器采用AB E3系列智能热继电器。马达的起动，停止由PLC通过DeviceNet现场总线控制，也可以设置为设备就地控制。软起动单元：采用AB SMC软起动器，由PLC通过DeviceNet现场总线控制。变频器单元：采用西门子的6SE7系列变频器，由PLC通过DeviceNet现场总线控制。
  
    (2)结构特点：柜体采用板框刚性结构，水平母线采用柜中心引入，垂直母线上下分布，扩大垂直母线的容量，减少发热量。所有单元、元器件的维护可在正面进行，所有柜均可靠墙安装，背靠背安装或直角安装。抽屉单元具有单元必须在断开主电源后才能抽出的联锁装置和单元的操作手柄必须处在分断位置才能打开门的联锁装置。柜体表面用先进的喷涂工艺，使涂层能承受2．50 h的盐雾试验。柜内设有垂直接地母线，柜顶或柜底设有水平接地母线，构成安全可靠的接地系统。
  
    (3)网络通讯特点：IMCC6000柜内置DeviceNet，通过DeviceNet实现对变频器、软启动、断路器、继电器等设备进行参数设置、数据采集、控制等功能。DeviceNet是符合国际标准的开放式工业网络(IEC62026)，同时也是第一个符合国标(GB/T18858.3-2002)的现场总线。用户可以将所需的现场设备连接到DeviceNet网络上，从而避免采用硬接线所需的时间和费用。利用DeviceNet网络直接连接现场设备。可以为用户提供硬接线连接方式所不具备的设备级诊断和数据访问功能。不同厂商生产的设备均遵照DeviceNet协议，可以进行互操作和互换使用，能够灵活、方便地选用所需的设备。DeviceNet为抽屉单元预置独立的通讯端口，采用连接插头，大大简化了安装、添加、抽出抽屉单元的操作。所有元器件均内置DeviceNet通讯接口。DeviceNet具有开放性、标准性和一致性，其抗干扰能力，DeviceNet通讯电缆通过噪声干扰测试。可以与600V电缆比邻使用。
   
      系统设计描述
    控制系统采用模块化、可扩展设计以满足现场设备控制要求。系统具有硬件扩展和软件扩展能力。所有模块均无槽位限制，可放置在机架内任意槽位。模块具有电子锁功能以避免模块插入到错误的槽位或机架。同一机架内所有模块通过背板总线进行通讯，不需要使用跳线或硬接线。所有模块包括处理器模块均要求支持带电插拔功能(RIUP)。控制器固件具有可升级能力以确保与新模块的兼容性。控制器采用独立的多任务、异步扫描方式。机架扩展采用现场总线方式，如 ControlNet,DeviceNet或EtherNet。控制器能够通过网络与远程I/O机架或现场设备进行通讯，网络类型包括：ControlNet、EtherNet和DeviceNet。
  
    ControlLogix控制系统与西门子变频器通讯时，采用ControlNet通讯方式，ControlLoigx控制系统中采用ControlNet通讯模块。
首钢迁钢热轧项目主轧线介质系统PLC网络如图。
  
    结 语
    在首钢迁钢热轧项目中我们首次采用了科力通电气IMCC6000智能马达控制中心，结合此工程，开发总结出科力通电气智能马达控制中心配电及控制的具体方法及典型设计，通过对科力通电气IMCC6000智能马达控制中心的应用，探索出一条低压配电及控制的新思路，以便在以后的类似项目中，加以推广采用。