ＭＣＣ马达控制中心在冶金钢铁行业中的应用

王　杲

摘要：伴随着现代钢铁工业大型化、高速化和连续化发展的特点，传统 “孤岛”式单机自动化缺乏信息资源共享和生产过程统一管理的弊端逐步凸现出来。在冶金钢铁企业中电机传动部分是与生产直接相关的基础环节，也是关键环节，MCC（Motor Control Center）马达控制中心就是专门针对于低压电动机群（主要是恒速电机）设计的一整套专业化智能管理方案，是应用于大规模工业生产中自动化控制系统中的一个重要组成部分。文章针对现代冶金钢铁工业发展的特点，介绍了MCC马达控制中心专业化智能管理方案，并举例与传统的控制方案进行了对比。

关键词：马达控制中心；控制系统；智能保护器；电机；冶金钢铁工业

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0029-03

一、MCC简要介绍

伴随着现代钢铁工业大型化、高速化和连续化发展的特点，传统 “孤岛”式单机自动化缺乏信息资源共享和生产过程统一管理的弊端逐步凸现出来。

在冶金钢铁企业中电机传动部分是与生产直接相关的基础环节，也是关键环节，MCC（Motor Control Center）马达控制中心就是专门针对于低压电动机群（主要是恒速电机）设计的一整套专业化智能管理方案，是应用于大规模工业生产中自动化控制系统中的一个重要组成部分。运用这套方案采用马达智能控制保护器（以下简称智能保护器），取代现行的控制及传输技术（如4～20mA，交直流信号传输）就能使更多的信息在智能保护器装置与更高一级上位机之间进行双向传送，从而实现对现场电机的集中保护、控制、监视与测量等功能。

二、MCC功能特性说明说明

针对MCC（Motor Control Center）马达控制中心智能管理方案，多家世界知名公司均推出了自己的智能保护器产品，例如ABB公司的M101/102系列、SIEMENS公司的SIMOCODE pro系列等。这里以ABB公司的M101/102系列产品为例，具体介绍一下其主要功能及特性：

1．智能保护器是基于微处理器技术开发研制的电动机智能管理系统。

2．智能保护器按具体型号提供不等数量的I/O端口，每个端子都有独立的编号。

3．智能保护器内置电流电压测量单元。

4．智能保护器提供field bus通讯端口，连接成网络与上位机交换数据。

5．可以对其进行监控及参数的设置。

6．智能保护器适用于苛刻的作业环境，具体如下：（1）储存温度：-25℃～+85℃；（2）工作温度：-5℃～+60℃；（3）环境湿度：15%～95%，无凝露；（4）电磁兼容环境：1）系统中接入的设备符合CE/CCC认证标准的电磁兼容要求；2）系统接入电网质量符合GB/T14549，IEC61000-2-1，IEC61000-2-2要求。

7．智能保护器有DIN卡轨安装及自攻螺钉安装两种典型方式，根据实际情况便于操作安装。

8．智能保护器需外供直流或交流工作电源。

9．表1是智能保护器的具体适用控制方式及监测保护功能列表：

三、智能保护器的调试及参数设定说明

以ABB公司的M101/102智能保护器为例，通过其配置的操作面板，实现现场马达运行状况的显示以及电机起停控制，同时为现场参数的设置及编程提供入口。通过通信线与模块的连接，使用电脑可以很方便地对智能保护器进行设置。以下便是各项参数的详细定义及设定：

1．电机ID。电机ID用来描述电机位置、用途等信息，用户最多可用20个ASCⅡ码的字符来描述（注：此部分信息仅作为说明性内容，不作为参数下发至模块）。

2．起动类型。电机的起动分为：直接起动/带控制盒、正反转直接起动/带控制盒、正反转直接起动/带限位开关、星－三角起动、双速起动、自耦变压器降压起动、软起动/带控制盒、馈电单元控制等方式（注：要明确电机的起动方式，这是电机的重要参数之一，默认值为直接起动）。

3．电机类型。这里把电机分为单相电机和三相电机。其中用于大规模工业生产中的电机一般都是三相的（注：对于单相电机，模块不支持断相保护和三相不平衡保护）。

4．供电系统电压。电压的范围在220～690V之间，默认值为380V，本参数定义电机的额定工作电压。

5．供电系统频率。范围：45～65Hz，默认值50Hz。

6．电机额定功率、额定电流。功率范围：0.01～1000kw，默认值1.5kw（注：功率、电流属于电机的基本参数之一，在电机的铭牌上可以查到）。

7．电机起动时间。范围：1～250s，默认值5s。

本参数是用来设定电机起动所需要的最大时间，在此时间内电机应完成整个起动过程，即从电机开始起动到其运行电流重新恢复到额定电流的1.25倍的整个过程（注：在设定的起动时间内，过载报警、堵转保护、欠压、不平衡、接地故障等保护暂时失效）。

8．电机起动时间（N2速度）。这是专门针对于双速电机而设置的，可以使电机在一定的时间里以两种不同的转速运行。

9．切换时间。范围：1～250s，默认值5s（注：对于自耦变压器降压起动，本参数定义了电机降压运行时间，即当切换时间到达后，电机将切换到全电压运行；对于星－三角起动，参数定义了星型运行切换到三角型运行的时间，即当切换时间到达后，电机将切换到三角型方式运行）。

10．软起动时间。范围：1～250s，默认值10s。

软起动器是独立的电机起动装置，它通过限制电机的起动峰值电流来达到软起动的目的。软起动时间参数由软起动器设置，在软起动时间内，断相、不平衡、轻载、空载等保护功能暂时失效（注：由智能保护器发出起动/停机命令给软起动器，由软起动器控制电机的起停。在软起动时间内由软起动器执行电机的保护）。

11．软停机时间。软起动器有一个专用参数即软停机时间参数，智能保护器通过设定软停机时间（必须大于软起动器选择的软停机时间）来适应软起动器的停机时间。

12．通讯失败运行模式。智能保护器为用户提供了预先设定通讯失败后电机的运行模式的功能。当智能保护器检测到内部通讯故障或与外部过程控制系统通讯失败时，经过预先设定的延时后将按本参数设定的模式执行相应的操作。

13．通讯失败延时。范围：1～25s或255s，默认值255s（注：通讯失败后是立即执行失败运行模式还是经过一个延时由此项定义。设为255s表示无穷大，即不执行失败运行模式）。

14．反馈触点。智能保护器可通过接到I/O端子上的接触器辅助触点来监视电机的状态（注：当电机的起动类型为直接起动或带控制按钮盒的直接起动时，模块判断电机的状态可直接通过判断电流来确定电机状态；此时反馈触点可设成关闭）。

15．内部CT一次电流。智能保护器是通过内部CT来测量电机一次侧的电流。为了确保电流测量的精度，我们应当选择相对应的测量范围，例如：1.5kw，3.5A的电机，本参数应设置成2.5～5.0A。

注：若电机的额定电流很小，甚至不足以达到测量的最小范围，则此时需要增加穿过互感器的匝数来达到测量的最小范围；若电机的额定电流很大，超过了63A，则需外接电流互感器，本参数要根据外部电流互感器的二次额定电流来设定。

16．漏电电流互感器（RTC）一次电流。此参数定义了当发生对地短路时RCT的一次电流值。