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          應用案例?

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          Application case

          IMCC6000智能馬達控制中心在遷鋼2160mm 熱軋工程中的成功應用??

          引 言:


          任何工業生產的目標都非常明確:降低總體成本,提高生產效率。北京科力通電氣股份公司為實現這些目標,對關鍵的工藝過程進行更好的監視控制,建立更為可靠的系統,減少停機時間,方便維護。為了獲取實時的過程數據,需要很好地實現軟件、硬件和通訊網絡的集成,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)在工程中應用非常廣泛。常規馬達控制中心的電機的狀態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輸出模塊發出工作指令通過中間繼電器下傳給控制柜內元件,這種傳統做法需采用大量控制電纜,接線復雜、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構中內置通訊電纜,貫穿整個IMCC柜,柜內每個單元設有智能模塊,所有電機的控制命令及狀態信號等均通過此模塊后由網絡上傳。接線簡單,可靠性高。


          首鋼遷鋼熱軋工程IMCC系統簡介


          首鋼遷鋼熱軋項目主軋線主要包括粗軋區、精軋區和卷取區三個區域。其介質系統主要包括:主廠房及主電室的通風機組、排風機、車間污水泵、粗軋區的側壓機液壓站、各區域的高壓液壓站、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。主要設備為水泵、油泵及風機等。

          水處理區域主要包括聯合泵站、過濾站、平流沉淀池、漩流沉淀池、污泥脫水間、反洗水調節池等。主要設備為水泵及風機等。
           
          以上主軋線和水處理共分為4個區域,分別設4組IMCC和4套PLC控制系統。

          在首鋼遷鋼熱軋項目中,對主軋線介質系統和水系統的電機采用了技術先進的自動化集成智能MCC柜。設4組IMCC和4套PLC控制系統。分別設在粗軋主電室一套,精軋主電室一套,卷取主電室一套,水處理控制中心一套。

          主軋線上電機數量為350臺左右,水系統電機數量為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控制系統的輸入點約為500點左右,輸出點約為800點左右。設HMI人機界面接口。

          柜內采用智能模塊,通過DeviceNet網線實現IMCC與PLC之間的通訊,通過網線實現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網線實現PLC與西門子變頻器之間的通訊;通過EtherNet網線實現PLC與現場HMI及西門子PIE系統之間的通訊。


          在智能馬達控制中心,PLC與西門子PLC之間的通訊問題上。常規的做法是: (1)直接由ControlLogix主控制系統通過Profibus DP網線實現與西門子S7系統的通訊;(2)由ControlLogix主控制系統通過EtherNet網線與掛有翻譯器的交換機相連,再通過EtherNet實現與西門子S7系統的通訊。這兩種方法都可以實現智能馬達控制中心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系統是TDC系統,不能與ControlLogix主控制系統直接通訊,于是我們就在ControlLogix主控制系統與TDC控制系統之間增加了一套S7—300設備,再通過EtherNet網線實現智能馬達控制中心PLC與西門子PLC之間的通訊。

          自動化集成智能MCC的構成
          傳統意義上,MCC只包括機電元件,而且所有連接都是通過硬接線實現。直到今天,這些機電元件仍然是IMCC產品的主要構成部分。即便在發達國家,IMCC產品中,超過半數的單元仍然是純粹的機電設備。隨著科學技術的發展,IMCC柜發展并廣泛應用起來。

          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、固態起動器、電源監視器等。
          (2)智能馬達控制中心接線采用現場總線技術?,F場總線技術的應用可以大大簡化系統的接線原理圖。減少控制電纜和現場接線。
          (3) 科力通電氣IMCC6000智能馬達控制中心網絡通訊將硬件、軟件、網絡三者緊密地集成在一起。其設計簡化了安裝、起動和變更的各個環節,實現了IMCC的實時監控和與整廠網絡的緊密集成。較之常規的IMCC產品,集成智能型IMCC6000在結構和單元方面都會包含不同的內容,軟件也是一個顯著的差別。大致可以歸納為:內置的通訊介質,智能馬達控制元件和IMCC監視軟件。

          自動化集成智能MCC系統的特點
          (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計。傳統硬接線方式由現場總線替代,節省布線成本、減少安裝時間。

          (2)IMCC6000產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,現場的接線和調試時間可以得到大限度的控制,節約了施工成本。IMCC6000基本沒有控制電纜,因此可以減少施工量和控制電纜數量。

          (3)如果將變頻器連接到DeviceNet網絡,就可以通過網絡對變頻器的各項參數進行監視和設置。在調整參數時,無需直接連接變頻器,通過網絡,就可能遠程獲取所需的全部參數。

          (4)更短的現場安裝時間,更低的成本。IMCC6000產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,現場的接線和調試時間可以得到很大限度的控制。節約了施工成本。

          (5)不需要對系統進行打點,可以大大減少調試時間。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報警功能,確保系統運行正常;控制系統可時刻檢測各種負載的各種參數,可對關鍵負載采取預維護措施,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有的IMCC6000系統添加結構或者單元。

          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現場總線控制,也可以設置為設備就地控制。軟起動單元:采用AB SMC軟起動器,由PLC通過DeviceNet現場總線控制。變頻器單元:采用西門子的6SE7系列變頻器,由PLC通過DeviceNet現場總線控制。


          (2)結構特點:柜體采用板框剛性結構,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。柜內設有垂直接地母線,柜頂或柜底設有水平接地母線,構成安全可靠的接地系統。


          (3)網絡通訊特點:IMCC6000柜內置DeviceNet,通過DeviceNet實現對變頻器、軟啟動、斷路器、繼電器等設備進行參數設置、數據采集、控制等功能。DeviceNet是符合標準的開放式工業網絡(IEC62026),同時也是第符合(GB/T18858.3—2002)的現場總線。用戶可以將所需的現場設備連接到DeviceNet網絡上,從而避免采用硬接線所需的時間和費用。利用DeviceNet網絡直接連接現場設備??梢詾橛脩籼峁┯步泳€連接方式所不具備的設備級診斷和數據訪問功能。不同廠商生產的設備均遵照DeviceNet協議,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備。DeviceNet為抽屜單元預置獨立的通訊端口,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。

           

          系統設計描述
          控制系統采用模塊化、可擴展設計以滿足現場設備控制要求。系統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?、異步掃描方式。機架擴展采用現場總線方式,如 ControlNet,DeviceNet或EtherNet??刂破髂軌蛲ㄟ^網絡與遠程I/O機架或現場設備進行通訊,網絡類型包括:ControlNet、EtherNet和DeviceNet。


          ControlLogix控制系統與西門子變頻器通訊時,采用ControlNet通訊方式,ControlLoigx控制系統中采用ControlNet通訊模塊。

          結 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,結合此工程,開發總結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計,通過對科力通電氣IMCC6000智能馬達控制中心的應用,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。

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