智能MCC在地铁通风空调控制中的应用

李 漾

（广州地铁运营事业总部，广州 518049）

马达控制中心 MCC（MOTOR CONTROL CENTER）统一管理配电和仪器设备，将各种电机控制单元、馈电线接头单元、配电变压器、照明配电盘、联锁继电器以及计量设备装入一个整体安装的机壳内并且由一个公共的封闭母线供电。随着开放、标准、通用工业现场总线技术和智能元器件的快速发展，智能MCC逐步代替传统简单MCC应用到各种工业或特殊行业领域，为行业的发展提供新的动力和保障，本文以深圳地铁5号线典型车站为例阐述智能 MCC在通风空调系统控制中的应用方案及特点分析。

1 典型车站通风空调系统组成及监控要求

车站通风空调系统设备主要包括空调风柜、送/排风机风阀、防火阀、TVF风机、U/O风机、射流风机、冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔等。根据不同功能区域划分，车站通风空调系统包括隧道通风系统、车站公共区大系统、车站管理用房小系统及制冷水系统。车站通风空调系统主要作用是在日常运营情况下给乘客和设备提供舒适的环境和在事故灾害情况下启动消防排烟模式进行通风排烟排毒、保障生命安全及辅助灭火。

通风空调设备通常设就地控制、车控室控制、OCC控制三级控制。车站上位BAS系统与智能MCC双向通信。在正常情况下由OCC或车控室综合监控系统通过BAS至智能MCC实现对通风空调系统设备的监视、测量、设定值、控制和保护等。在车控室控制、OCC控制完全失效或未使用的情况下，智能MCC能独立实现对通风空调系统设备控制转换及运行状态显示，即完全由智能MCC接管监控。

2 智能MCC实现方案

深圳地铁5号线车站 MCC是基于罗克韦尔自动化成套产品的智能网络控制系统。下图是典型车站怡景站智能MCC系统结构图。

智能MCC在每个MCC柜内对通风空调系统设备的监视、保护和控制是通过挂在 3条 DeviceNet总线上的micrologix5000小型PLC、E3 Plus马达保护控制器、PowerFlex70/700变频器和SMC Flex系列软启动器来实现，这样做的目的是为了分散由于总线故障造成的风险，从而保证总线设备控制的可靠性。具体如下：

1）风阀。风阀状态监视和开关控制由MicroLogix 1500系列小PLC负责，该小PLC输入输出模块连接到风阀相应干接点上，同时通过网络适配器接入DeviceNet总线。

图1 怡景站智能MCC系统结构图

2）车站管理用房小系统电动机。车站管理用房小系统电动机状态监视、保护（过载、缺相、接地、堵转等）和开关控制由马达保护控制器E3 Plus负责完成。E3 Plus本身带有现场总线接口直接接入DeviceNet总线。

3）功率大于75kW的隧道风机。采用SMC Flex系列软起动器来控制电动机起停包括正反转切换，并具有过载、缺相、三相不平衡等保护功能。软起动器通过自带网卡接入DeviceNet总线。

4）空调风柜、回排风机、冷却冷冻水泵等。采用 PowerFlex70/700系列变频器来控制电动机起停与调速。变频器通过自带网卡直接接入 DeviceNet总线。

智能MCC网关采用ControLogix5000系列大型PLC，该网关通过冗余的Conrolnet总线与上位BAS系统双向通信。通该网关，OCC或车控室实现对通风空调等设备的监视、测量、控制和保护，实现对智能设备（电动机保护控制器、变频器、软起动器等）的参数设定、复位等。另一方面 MCC系统也可以向BAS、综合监控系统传送MCC所有回路的位置状态、运行状态、保护动作、参数设定值、电流值、电压、功率因数、有功电度、无功电度、谐波量等。

在车站两端环控电控室各配置一个带嵌入式触摸屏的HMI工控机，用以监控智能 MCC。即在触摸屏上可完成对设备的单控、组控、序列控制、逻辑控制、区域模式控制，当 BAS尚未调通或 BAS故障时，可以通过工控机完成防排烟控制、紧急通风模式控制、单控、组控、序列控制、逻辑控制、区域模式控制等功能。

3 智能MCC特点及与传统MCC比较

1）节约工程投资成本。智能MCC采用标准、开放的 DeviceNet现场总线技术，通过与之连接的智能设备（电动机保护控制器、变频器、软起动器等）执行对通风空调设备的数据采集、参数设定、监视控制等功能，相对传统 MCC减少了许多远程IO模块机架及大量电缆、桥架管、端子槽盒、中间继电器等采购及安装费用，虽然智能设备价格相对较贵，但总体工程投资成本智能MCC比传统MCC仍减少15%左右。

2）大量减少安装调试时间。智能MCC显然比传统 MCC结构简单安装方便调试容易，避免了传统 MCC需要敷设大量桥架管线及调试时点对点校对耗时耗力，从而减少约40%安装调试时间（本文智能MCC案例减少时间约4个月），为实现工程目标工期提供有力保证。

3）节约维护成本。由于智能MCC采用智能控制保护器、变频器、软启动器等智能设备，具有自诊断与简单故障处理的能力并通过现场总线DeviceNet将相关信息进行上传，用户可以查询所有运行设备的诊断维护信息，实现防性维护及定点维修，以减少故障停机次数和故障停机时间;另电缆数量大大减少，故障点也大大减少，既节约了系统的维护成本，又提高了系统设备利用率。传统 MCC则需要配备更多经过较长时间培训熟练的人员负责维护，处理故障也花费更多时间人力。

4）开放性和扩展性。智能MCC由于采用标准、开放的 DeviceNet现场总线技术，使得需增加的设备很方便地挂接在现场总线上完成扩展，并在软件上适当设置即可，例如要增加两组风机监控，只需要增加接入两台 POWERFLEX70或其它兼容DeviceNet总线变频器后简单参数设置和组态即可。传统MCC则需要重新敷设较多硬线、配置IO模块机架及重新软件组态编程等大量工作。

采用DeviceNet等现场总线技术的智能MCC以其开放性、扩展性、实用性、可靠性、高性价比等优点，已成为智能马达控制技术发展的主流，并为相关行业带来良好的市场效益和发展机遇。