MCC马达控制中心

​在国民经济的各领域中，如电力、石油、化工、冶金、矿山、造纸、轻工、汽车、船舶工业、交通运输、市政建设、食品饮料、水处理、垃圾处理、制药等，电动机得到越来越广泛的应用。为了使电动机正常运行和可靠工作，需要对单台电动机和一条生产线的电动机进行统一的控制和保护。

因此，电动机控制中心MCC(Motor Control Center)的水平也得到迅速发展。MCC指将接于交流低压回路的电动机全套控制和保护设备，按一定规格系统装配成标准化的单元组件。每台组件控制相应规格的一台电动机，将此标准的单元组件装成柜体实现多台电动机的集中控制。

智能MCC系统以通信的方式提供全面的管理诊断信息，使系统的电气设备状态数据透明化，实现自动采集和分析，并提供各类报表;可对能源消耗情况进行测量、统计、分析，为电能消耗和成本结构优化提供依据;可为电气人员提供详细、明确的电气设备运行状况，使电气管理维护人员通过设备运行的数据进行有计划的设备维护和检修工作，大大地提高设备的有效运行率，提高维护人员的工作效率，节约备品备件及保养维护费用，降低备件库存及资金占用。

随着科学技术的不断进步 , 工业领域对自动化控制水平的要求不断提高 ,由智能MCC构成的控制系统因其网络化、系统化、开放式的特点，及网络结简单、可靠等特性，具有广泛的应用前景。

智能 MCC是智能电动机控制中心的简称 ,是一种将设备网 (即 DeviceNet网) 技术、通讯技术、控制网技术溶入到传统的电动机控制中心 ,将 MCC中各回路单元通过网络与控制单元进行数据通讯 , 从而将传统的 MCC升级为智能 MCC,使之成为一个设备网层面的自动控制系统。这种基于设备网层面的控制系统具有传统电动机控制系统不可比拟的优越性。

智能 MCC自动化控制系统中溶入的设备网网络具有网络化、系统化、可扩展、开放式的特点 ,是一种简单的网络解决方案。智能电动机保护器、智能电动机控制器、拖动装置、PLC可编程序控制器、FLEXI/ O EMBED Equation. 3 (柔性 I/ O) 及许多不同公司的产品均可接驳在设备网上进入系统。在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时 , 允许用户通过单根电缆连接和控制 100个以上产品 , 可节省大量的控制电缆 , 减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。设备网网络的直接互连性不仅改善了设备间的通信 , 而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能。它具有"看到内部"和监控每台电动机的能力 , 如果电动机脱扣 , 则智能 MCC指示脱扣的原因:缺相、失速、过载或接地故障 ,并且能够很方便的与控制层或管理层网络实现连接。此外 , 智能MCC柜体结构合理 , 体积小 , 占地面积小于一般开关柜。柜体采用正面安装 ,可靠墙安装 ,也可背靠背双面安装 ,操作维护方便。

智能MCC配电系统的主回路配置和传统MCC配置方式基本一致。智能MCC一次回路由断路器+接触器+马达保护器组成。马达保护器如M102或3UF7等。智能MCC的核心元件就是马达保护器模件，主要用于对电机运行的控制，模件常用于对接触器合分闸的控制。另外，智能MCC中的马达保护器取代传统的热保护元器件，简化控制回路，对于电机的保护有着更大的优势:能够将接地故障、过流、过载、欠压、自动重启动、堵转、超温等功能集中到设备上，通过DCS网络对智能MCC进行组态，采集MCC所有电动机运行参数，控制电机的启停，从而可以远方(DCS控制室)能方便的操控现场电机及监控运行状态。

智能MCC马达保护器参数设置有两种形式:采用马达保护器配置参数软件或HMI，在进行配置参数软件的时候，需要通过专用数据线将电脑与保护器接口进行端口和速率设置，对电机单元的功率、电压、电流、网络地址、通讯速率、I/O分配、启动方式进行一一设置，通讯速率和网络地址设置决定MCC数据能否与上位及进行交换。另外，对带有显示屏数字的操作界面，能够获得更多的设备和系统的信息。对于智能MCC的配置，需要严格按照国家的有关规定执行，不可随意配置，否则会出现烧毁电机、无法保护、数据丢失等不良后果。对具有特殊的控制要求的电动机来说，应遵循特殊的配置要求。

对于在现场智能MCC的连接方面的问题，网络工程师在实际的组态中，需要根据车间设备的分布情况，再采取相应的配置，如增加中继器以减少信号衰减达到数据正常交换。在实际的配置中，需要将网络电缆穿管敷设并与一次电缆分开，目的是为了减少网络电缆的干扰，确保通讯数据不丢包。在工作站中，选用稳定的PLC工控机，主要是为了考虑适应工业恶劣环境及工艺稳定运行的要求。另外，在对于显示器选择上，主要是看是否有强磁场的存在。对于配套软件，包括马达保护器及PLC编程组态软件和监控软件等，必须是厂家提供的正版软件。相关软件能够进行MCC参数的设定，能够进行通讯状态修改、能够对系统数据进行相关的备份及故障自诊。对于监控软件配置上的要求是能够实时监控设备运行状态，并且能够显示运行中设备各种参数，如电流、电压、运行状态、运行时间、电量报表、报警及故障原因等。上述配置步骤完成后，对智能MCC的配置就基本上完成了。下面就介绍一个智能MCC在工业中应用的实例。

智能马达MCC管理中心通过现场电动机控制及保护装置对电动机运行进行监测、控制与保护，并通过装置的通讯功能结合上位机监控系统，实现对电动机的智能化监测，控制及保护。

完善的马达保护

完善的马达保护是对马达运行过程中的各种运行状况的详细信息进行采集跟踪，通过对故障报警、保护动作(保护脱扣)、以及动作延时时间的设定来实现及时准确的保护，保证生产的安全。同时经通讯，可以对马达运行状况的详细信息在上位机上进行实时监测，并经计算机数据处理提供管理信息。在设备可能产生重大故障前，越限报警可及时提醒管理人员进行处理，避免了不必要的停机而对正常生产造成影响，最大限度地保证设备运行的有效性。

当马达运行参数达到预置的报警值时，保护装置仅进行报警，不触发脱扣;但当越限值达到预置的脱扣值时，保护装置进入脱扣触发延时。在预置脱扣延时时间内若设备恢复正常运行，则取消脱扣执行;而如果超过延时时限，则保护装置发出脱扣信号，驱动执行元件动作，停止电机运行。在马达控制装置实现各项保护功能的同时，各种保护信息也由装置生成，并经通信接口上送至计算机管理系统。

马达保护的特点:

● 各种保护功能已内置在装置中，可根据实际需要进行配置

● 通过设置软件可轻松选择所需的保护功能

● 可根据保护功能的特点设置为报警并延时脱扣， 只报警不脱扣或直接进入延时脱扣保护

● 通过对保护脱扣复位模式的预先设定，用户可选择故障保护脱扣的复位方式，不同的保护功能具有的复位方式不一样:

n自动复位

n远程复位

n本地复位

n本地及远程复位

热过载保护(TOL)

热过载保护是通过对电动机运行中热容量的跟踪计算来保护电动机免于因过热而缩短寿命或损坏。同时，热过载保护的热记忆功能对需要频繁启动电机的场合具有重要的意义。热过载保护具有热记忆功能，可以有效地保护马达过热状态下重复起动。电动机控制器装置模拟了电机在各种运行状态下的热状态，以便最大限度地使用电机，又能保证电机的安全。热过载保护同时考虑了电机转子和定子的温升，并充分考虑了三相不平衡对电机发热的影响。当要重新起动马达时，装置会自动判断马达停止运行后的温度是否已下降到可以重新起动的限值，是则允许重新起动马达，否则闭锁起动操作直至电机温度下降到满足重新起动的限定条件。

热过载保护特性曲线如图3示，通过修改电动机在冷态情况下6倍额定电流所允许的过载时间t6可调整保护动作特性。

过载保护(TOL): 保护动作特性曲线经计算模拟存储在装置中。脱扣值、报警值和复位值均可通过参数设置或定值修改进行调整

防爆电机EEx e热过载保护:EEx e保护考虑了电机堵转电流与标称电流之比值及相应环境等级允许的最高电机温度。这些数据由电机制造商提供可直接在装置上设置，不需要计算

断相保护

根据最小线电流和最大线电流的比值判断是否启动断相保护。断相保护功能应设定相关参数，如报警值、脱扣值、脱扣延时时间等。保护脱扣可为延时脱扣或瞬时脱扣。

三相不平衡保护

根据最小线电流和最大线电流的比值判断是否启动三相不平衡保护。该功能应设定相关参数，如报警值、脱扣值、脱扣延时时间等。保护动作可为延时脱扣或只报警不脱扣。

堵转保护

根据最大线电流测量值和电机额定电流的比值判断是否启动堵转保护，该功能应设定相关参数，如脱扣值和脱扣延时时间。保护动作为延时脱扣。

欠电压保护

主电路电压低于整定值时启动低电压保护，该功能应设定其它参数，如报警值、脱扣值、脱扣延时时间等。保护动作为延时脱扣。

自动重起动 : 在电压突降后，按电压重新恢复时的不同情况，电动机控制器装置可让电机以不同的

方式重起动。自动重起动的情况可以分为以下三种 :

-电压在自动重合闸时间(需预先设定)之前恢复，自动重起动将立即执行;

-电压恢复发生在自动重合闸时间(需预先设定)过后但仍在最长欠压时间(需预先设定)之前，电动机控制器装置按电机顺序起动执行。即电机自动重起动将在分组顺序起动延时时间(可调)过后开始。

-电压恢复发生在最长欠压时间(需预先设定)之后，电动机控制器装置将不会执行重新启动。

电动机控制器装置的自动重起动功能可以按「标准型」与「增强型」两类选配。标准型即按上述情况执行;增强型除了标准型的功能外，还完善了第四种情况 :

-若两次发生电压突降情况之间的间隔在1秒之内，并且每次发生的时间不超过200毫秒，电动机控制器装置将执行电机顺序起动。即电机自动重起动将在分组顺序起动延时时间(可调)过后开始。

自动重起动功能可以有效地保护瞬时电压跌落对电机运行的干扰。

轻载保护

根据最大线电流和额定电流的比值判断是否启动轻载保护，同时应设定其它参数，如报警值、脱扣值、脱扣延时时间等。保护动作为延时脱扣或只报警不脱扣。

空载保护

根据最大线电流和额定电流的比值判断是否启动空载保护，同时应设定其它参数，如报警值、脱扣值、脱扣延时时间等。保护动作为延时脱扣或只报警不脱扣。

接地故障(漏电)保护

外加零序电流互感器，当漏电电流值超过设定的脱扣值时，则延时脱扣或瞬时脱扣。

电机热保护(PTC)

通过对预埋于电机绕组中的PTC热敏电阻阻值的检测来实现保护，可超限值延时脱扣或瞬时脱扣。

起动次数限制保护

电动机起动次数限制是通过限制电动机在一定的时间间隔内的起动次数来保护电动机， 防止电动机频繁起动。当起动次数到达预设值时，新的起动将被禁止。

1) 模块式设计，分为主体模块、测量模块、开关量模块、模拟量模块、温度模块、通讯模块、液晶模块等7个模块。

2) DI/DO全部支持自由编程。DI支持无源节点(弱电)或有源节点(强电)输入，有源节点可选交流或直流供电。

3) 通讯标配2路RS-485 Modbus-RTU，1 路ProfiBus-DP可选

4) 过载、堵转、阻塞、欠载、断相、不平衡、PTC保护、外部故障等全面的电动机综合保护功能。

5) 标配保护模块，直接起动、星三角起动、自耦降压起动、双向起动、单绕组双速起动、双绕组双速起动等多种起动方式，起动方式可现场设定。

6) 故障记录、运行管理信息，方便查询故障原因、电机维护管理。

7) 自起动功能，可通过附加抗晃电模块实现抗晃电、失压重起功能。

8) 可通过添加模拟量模块实现2路4~20mA输入测量和2路4~20mA变送输出。4~20mA变送输出对应参数可自由设定。

9) 可通过添加温度模块实现3路温度测量保护，可外接传感器类型有:PT100、PT1000、Cu50、PTC、NTC。

测量功能:电流参数、电压、功率、相序、剩余电流(接地/漏电流)。

保护功能:过载、堵转、阻塞、欠载、断相、不平衡、剩余电流(接地/漏电)、温度、外部故障、相序、过压、欠压、欠功率、tE时间等全面的电动机综合保护功能。

DI输入、DO输出，满足直接起动，星-三角起动，自耦变压器起动，软起动等多种起动方式，通过通讯总线可实现远程主站对电动机进行实时遥控"起/停"操作。

抗晃电确保电动机运行不间断，重起动功能在短时欠压、失压时用于电动机分批重起。

具有标准的RS-485通讯接口，采用Modbus- RTU通讯协议，保证了上位机通讯的快速可靠。

具有DC4-20mA模拟量输出接口，直接与DCS系统相接，可实现对现场设备的监控。

具有系统时钟和8次故障记录功能，系统时钟记录当前时间(年、月、日、时、分、秒);故障记录功能记录电动机发生故障的时间，总的运行时间，故障原因，发生故障时电动机的各种参数值(如三相电流、三相电压、剩余电流、功率因数、热容比、电机状态等)。

可以替代各种电量表、信号灯、热继电器、电量变送器等常规元件，减少了柜内电缆连接及现场施工量，可靠性和综合性价比远高于传统方案。