羅克韋爾自動化注冊商標為CENTERLINE的智能化MCC（智能化馬達控制中心），自1971年 開始投入市場。它采用獨特的中央母線設(shè)計，內(nèi)嵌先進的網(wǎng)絡(luò)總線DeviceNet，器件上采用羅克韋爾自動化的接觸器、馬達軟啟動器、交流變頻器和PLC 等產(chǎn)品，構(gòu)成了結(jié)構(gòu)合理、占地面積小、包含各種先進的自動控制設(shè)備、現(xiàn)場總線控制的完整的自動化系統(tǒng)控制裝置。經(jīng)過二十多年的努力，智能化MCC以其良好 的質(zhì)量以及信譽保障，已被廣泛用于冶金、紡織、輕工、石化、電力等廠礦企業(yè)以及交通運輸和市政建設(shè)等行業(yè)。在中國西部大開發(fā)的重點工程百萬噸氯化鉀項目 中，整個系統(tǒng)全部選用智能化MCC實現(xiàn)所有設(shè)備的控制、監(jiān)測保護以及電力監(jiān)控等功能。
項目介紹
青海鹽湖工業(yè)集團100萬噸氯化鉀項目是國家西部大開發(fā)十大項目的第九大項目，該項目在原有年產(chǎn)30 萬噸的基礎(chǔ)上擴大到年產(chǎn)100萬噸的規(guī)模。北京金奧特曼科技有限責任公司與青海鹽湖工 業(yè)集團公司技術(shù)中心，在成功的完成原有10萬噸擴大到30萬噸的自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將羅克韋爾自動化的全方位自動化系統(tǒng)應用到100萬噸氯化鉀項目中， 該項目實現(xiàn)了從110KV供電向下的全部控制功能，系統(tǒng)中使用了近百套電力監(jiān)控模快、500多面智能MCC柜、上百臺變頻器和近20套可編程序控制器，是 羅克韋爾自動化產(chǎn)品在中國的最大規(guī)模應用，并與無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)一起組成了一個先進的工廠自動化系統(tǒng)。
此系統(tǒng)的一個顯著特點是整個系統(tǒng)通過使用了智能化MCC，實現(xiàn)了所有設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制與監(jiān)控，也是目前在中國地區(qū)內(nèi)使用羅克韋爾智能化MCC產(chǎn)品數(shù)量最多、規(guī)模最大的一個系統(tǒng)。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
氯化鉀生產(chǎn)工藝整個過程包括原礦的采集、原礦的輸送和由原礦加工成產(chǎn)品幾部分。原礦的采集是通過多條 水采機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組采集到的原礦通過多級泵站輸送，經(jīng)過數(shù)十公里輸送到加工廠； 加工廠將源源不斷的原礦經(jīng)過過濾、結(jié)晶、并加入化學藥劑，經(jīng)過物理化學過程生產(chǎn)出成品氯化鉀。水采機組和加工廠兩部分的控制設(shè)備全部安裝在智能化MCC柜 體內(nèi)。
- 水采機組系統(tǒng)
水采機組系統(tǒng)包括岸基站、六套水采船和六套活動加壓站系統(tǒng)。圖1為水采機組系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。
圖1 水采機組系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖
岸基站為水采機組控制系統(tǒng)的中心，包括一臺操作員站、一臺工程師站和一套由SLC5/05組成的可編 程序控制器系統(tǒng)，負責對岸基站設(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)并通過無線以太網(wǎng)電臺與六套水采船通信。六套水采船的控制系統(tǒng) 完全一樣，每套水采船由6面MCC柜體組成，其柜面分布圖如圖2所示。
圖2 水采船柜面分布圖
上位機包括二臺前操作員站、二臺后操作員站；下位機由SLC5/05組成的可編程序控制器系統(tǒng)，占用 MCC柜體的兩個單元，實現(xiàn)對整個水采船的控制；前后操作員站、可編程序控制器之間使用以太網(wǎng)并通過無線以太網(wǎng)電臺向上與岸基站通信，向下通過無線串行電 臺與活動加壓站通信。六臺活動加壓站的控制系統(tǒng)也完全一樣，分別與六條水采船相對應，每套活動加壓站系統(tǒng)由4面MCC柜體組成，其柜面分布圖如圖3所示。
圖3 活動加壓站柜面分布圖
活動加壓站系統(tǒng)包括一個PanelView 550操作監(jiān)控站和一套由SLC5/05組成的可編程序控制器系統(tǒng)，實現(xiàn)活動加壓站的控制。
- 加工廠系統(tǒng)
加工廠系統(tǒng)按照工藝過程分成十個子控制系統(tǒng)，包括加工廠1-6號系統(tǒng)、冷結(jié)晶1號系統(tǒng)、冷結(jié)晶2號系統(tǒng)、干燥車間系統(tǒng)和包裝車間系統(tǒng)，圖4為加工廠總體結(jié)構(gòu)圖。
圖4 加工廠總體結(jié)構(gòu)圖
加工廠中心控制室中配備了6臺操作員站和1臺工程師站，在上一級采用了以太網(wǎng)和DH+網(wǎng)絡(luò)，在下一級采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)。加工廠系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)中MCC柜的配置與水采機組類似，不再介紹。
智能MCC配置
系統(tǒng)中所有智能化MCC柜進線電源為交流380V,3相4線制,50赫茲,最大允許故障電流為 50KA；每個標準柜體尺寸為90”高,20”深，柜體防護等級為NEMA 1標準,等同于IP40標準；每面柜配有水平電纜線槽和垂直電纜線槽(變頻柜除外), 使得電纜聯(lián)結(jié)及鋪設(shè)非常方便。通過DeviceNet總線將智能電動機保護器、智能電動機控制器、交流變頻器、PLC、DSA及電力監(jiān)控模塊的等連接起 來，實現(xiàn)了總線控制。本系統(tǒng)所設(shè)計的MCC主要包括以下幾個單元：
- 主進線單元
主進線單元分別為西屋熱磁型斷路器,允許故障電流為50KA。配置電子脫扣單元。 - 計量單元
開關(guān)柜內(nèi)配置羅克韋爾自動化公司最新型電力監(jiān)控數(shù)字儀表1404-M5 PM3000數(shù)字式計量表,可以同時檢測電壓,電流,有功,無功,KWH,等等,通過內(nèi)置DEVICENET網(wǎng)絡(luò)接口,可將以上電氣參數(shù)上傳至上位機。 - 饋電單元
所有饋電單元均為西屋公司熱磁型斷路器, 允許故障電流為65KA。 - 電機起動單元
柜內(nèi)所有起動單元通斷控制元件均采用西屋HMCP斷路器,根據(jù)實際負荷及電機滿載電流選型配置。熱繼 電器為MCS-E3 電子式智能脫扣保護等級,手動復位。該熱繼電器直接配裝在接觸器上，實現(xiàn)電機的控制和保護。E3過載繼電器有兩個4 開關(guān)量輸入點, 2個開關(guān)量輸出點，1個輸出觸點控制接觸器的控制線圈，由操作站通過內(nèi)置的DeveceNet發(fā)出控制指令；E3過載繼電器還具有可編程保護功能(報警, 跳閘,延時,禁止視窗)，可以保護電機因過載、失相/相間不平衡、堵轉(zhuǎn)(起動/運行)、接地等而引起的故障。 - 變頻器單元
在活動加壓站內(nèi)配置了1 臺132KW 1336PLUS-II變頻器；1臺600KW 1336Impact變頻器, 在水采機內(nèi)配置了3 臺132KW 1336PLUS-II變頻器；1臺ABB 的450KW AS-800變頻器,進線均采用刀熔開關(guān),配DeviceNet通訊模件,柜門安裝人機操作面板。所有變頻器既可以從操作面板進行本地控制，也可在操作站 通過DeviceNet實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制；變頻器的運行狀態(tài)也通過DeviceNet顯示在操作站上。 - DEVICE NET網(wǎng)絡(luò)
MCC柜內(nèi)置DEVICE NET網(wǎng)絡(luò)。柜內(nèi)配置了24VDC， 10A 的DeviceNet電源。通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò), 可以將所有控制參數(shù)反饋至操作站,并將控制指令下達給每個電機控制單元, 使得整個MCC系統(tǒng)成為數(shù)字式控制MCC，減少了控制線的接線，對外除了動力電纜, 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。
本系統(tǒng)中通過應用智能MCC，實現(xiàn)了：
- 只將動力電纜和一根DeviceNet網(wǎng)線引入MCC柜中，無需控制電纜進入MCC柜中，節(jié)省了大量PLC I/O模件；
- MCC抽屜單元控制回路簡單標準，復雜的連鎖功能只需通過PLC編程實現(xiàn)；
- 改變MCC抽屜單元模數(shù)或位置非常方便，只需將新抽屜的DeviceNet網(wǎng)線插入垂直線槽內(nèi)DeviceNet接口即可；
- 相同容量及運行方式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；
- 現(xiàn)場施工任務簡單化，減少了控制電纜敷設(shè)量及校對工作兩，大大降低了故障幾率。
結(jié)論
本系統(tǒng)是成功應用ROCKWELL AUTOMATION 智能化MCC產(chǎn)品的典范，整個系統(tǒng)共使用了500多面智能MCC柜，全部采用DeviceNet現(xiàn)場總線完成了所有軟起動器和變頻器等設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)控制保護 及電力監(jiān)控,實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)合理、控制靈活、性能可靠、操作安全方便。在北京金奧特曼科技有限責任公司與青海鹽湖工業(yè)集團技術(shù)中心的共同設(shè)計、設(shè)備成套、軟件 制做、現(xiàn)場安裝、調(diào)試運行下，其中六套水采機組，裝配了六十面MCC柜的十二條船航行在近百平方公里的水面上，近五百面MCC柜排列在加工廠中心控制室 中，場面十分壯觀，達到了預期的設(shè)計效果，取得了良好的經(jīng)濟效益。