使电机的管理更加容易

作者:Stefan Bömoser,本文作者任职于西门子公司。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-04-19
具有现场总线通信功能的电机管理系统——Simocode Pro电机管理系统极大的管理和控制范围提高了其在许多领域中应用的可能性和工作的可靠性。西门子公司此举满足了广大用户的愿望,使他们的检测仪器能够利用辅助的Modbus RTU进行通信。

西门子Simocode Pro电机管理系统提供了所有过程控制和设备驱动所需的电机工作情况数据

许多工业分支的驱动解决方案仍然离不开恒定转速的电机,像石油、天然气、化学工业、石油化工或者水资源、污水净化等领域常常使用的是低压恒速电机。在这些应用领域中Simocode Pro电机管理系统是最常使用的电机管理系统,它一方面有着很好的电机控制功能,另一方面通过电机管理的保护作用和故障诊断大大地提高了机床设备的可用性。这也就大大提高了流程工艺过程的质量、减少了流程工艺的风险。

现在,西门子公司推出了Simocode Pro V型具有现场总线通信功能Modbus RTU的电机控制器。这一内容扩展的通信技术协议相比其他解决方案提供了更多有着决定性意义的优点。除了简单的系统结构和易于集成到自动化控制系统中这两个优点之外,它还具有下列优点:Modbus RTU是一个有着两个通信平台的通信部件。它允许以较低的成本费用在现场总线层次中构建一个具有冗余的Modbus现场总线控制环。这就能够在Simocode Pro仪器设备的帮助下提高现场总线系统的工作可靠性,从而也提高了机床设备的可用性。

在此时,电机控制器支持常规的9、6/19、2/57、6KB的Modbus传输率和所有的Modbus RTU功能代码。已经被人们所熟悉的数据采集模式、操作模块和扩展模块也能够在新的Modbus现场总线变型中使用。这就使它能够在puncto系统结构中安装使用、并像Profibus DP和Profinet现场总线一样功能强大、使用灵活。

电机控制器的功能首先是能够简单地实现电机控制。费时费力的硬件布线,例如分支电路的布线、Wendestarter、电机软启动或者星-三角启动的电气接线,也都成为多余。同时,它还实现了多功能的、电子式的全方位保护。这也就省略了电气柜中辅助的保护电器和监控设备。

利用Simocode ES V13软件可以通过图像方式的即拖即看完成参数赋值。建立在西门子工程技术软件平台TIA Portal之上的软件不仅仅与其他的控制软件有着相同的界面,而且也为所有的西门子Simocode仪器设备用户和自动化仪器设备提供了统一的项目数据基础。

模块化的结构提高了使用灵活性

这一现场总线类型的变型还把究竟使用何种通信方式的选择权交给了用户,由用户决定是使用Modbus RTU、Profibus DP或者是Profinet。具有决定性意义的是,电机管理细分为电机运行、电机维护保养和故障诊断三大块。其中的电流和电压数据采集模块可以采集的最大电流值为820A,最高电压为690V。这也为能源管理提供了足够的可用功率性能和能源数据,从而也明显地提高了电机管理中的透明度。

有着Modbuc RTU通信功能的基本型电机控制器Simocode Pro V也有一些变型,例如电压DC 24V和AC/DC110至240V的变型。它有4个输入端和3个输出端,结合使用其他数字化模块后可以把输入输出性能扩展到有11个输入端和7个输出端。电机管理使用灵活的典型特点就是这些模块的可扩展性:二进制输入和继电器输出的种类和数量都可通过相应数字化模块的一步步增多而提高。这就可以在生产实践中,输入、输出附加的过程信号。还可以补充安装外部供电的二进制输入端以及双稳态的继电器输出端。重要的是:继电器输出端的开关控制状态在断电后保持不变。

作为对标准自动化的补充,Simocode Pro也有防出错的状态保护模块。当Profisafe中使用的是特殊的仪器设备变型时,Modbus通信技术的电机控制器使用的则是具有防错功能的数字式模块DM-F Local。为了保证满足用户使用多样性的同时也保证使用的安全性,可以直接在安全保护模块中设置所希望的安全保护功能。电机控制器的防错检测传感器或者防错信号输出端在电气上是与状态保护模块直接连接的。

严格的接地保护监控

除了明显地扩大Simocode Pro电机管理系统的性能范围之外,模块化的结构是电机管理系统的最大优点。例如集成在内的接地保护识别是电机控制器的一个辅助模块,在总电流转换器的帮助下,这一接地保护模块能够非常细致地检测电机的接地保护,并能够发现缓慢进行的接地保护变化。结合使用3UL23型电流差转换器,接地保护识别的检测精度可以达到±7.5%的水平。这就能够按照设定的极限值非常准确地进行监控,从而也把因检测失误带来的误操作风险降低到最低的程度。

电机管理能够在设定的30 mA~40 A较宽的电流范围内发出预警信号和触发信号。接地保护模块能够识别与设定值之间出现的偏差,并能知道这种偏差是否与电机的运行情况有关也能知道相关执行器的种类。它可以马上控制电机停止工作,也可以在出现异常电流时延时一段时间,这对于电机启动有着积极的作用和影响。专用接地保护的功能是否正常也能够通过这种准确的自我监控而得到确认。不仅仅只有标准型的电机控制器具有这样的功能,连续性监控导线是否断线、断路的电流差转换器也具有这样的功能。

电机管理系统还配有能够准确显示实际值的温度监控模块。在基本型电机控制器中,与电机热保护电路平行的还有一个有着三个温度传感器(例如PT 100,PT1000)的温度监控辅助模块。电机各个绕组的温度,也包括了像轴承、变速器这类机械零部件和冷却液等的温度都能连续不断的受到监控,这也就对电机的工作运行和维护保养都起到了积极的作用,提高了机床设备的可用性。这也表示,通过前期电机管理这一简单的方法就能够实现全面的状态监控。

施工和控制系统连接

现代化电机管理解决方案在生产实践中的决定性作用和意义也包括简单的与流程设备控制系统的相互连接和通信。因为它有着利用Modbus现场总线进行通信的可能性,因而电机控制器的使用范围就非常广泛。它的结构非常紧凑、空间占用很小,因此这一解决方案也可以使用或者不使用插接式连接技术就能在MCC电机控制中心使用。作为基本型电机控制器的补充,还有辅助的、能够集成在MCC控制中心里的操作模块可供使用。

通过Modbus现场总线可以在流程设备生产运行中对电机的具体参数进行调整,例如电机启动方式、额定电流、电流极限值等进行调整、设置,查寻多种多样的故障诊断信息。并且给电机控制器设置参数时也非常简单,只需在电机旁使用Simocode ES软件就能完成全部参数赋值任务,这与也能够在控制中心进行参数赋值的Profibus、Profinet现场总线不同。在控制中心和电机现场两种参数设置的操作方法都非常简单、轻松,只需使用西门子工程技术软件平台TIA Portal即可。通过集成在TIA Portal中的软件Simocode ES V13的图形编辑器可以快捷地、一目了然地完成开关控制电路和电机状态监控的参数设置、调试。在这一过程中,电机的控制和保护功能以及控制电路的功能都是通过软件内部的控制功能来实现的。

另一个用户也应知道的优点是,只需利用即拖即看的参数赋值就能形成完整的所有参数设置的文件记录,甚至能够在流程设备生产运行过程中把所有的信号状态用图像在线显示方法显示出来。

除了完成自动化控制技术方面的任务之外,电机管理还能完成许多信息查寻,例如:重要的报警、故障、提示,电机工作小时数、电机启动方式、出错记录和历史记录、趋势和检测数据的曲线等。最方便的还是在西门子Simatic PCS 7过程控制系统中或者在西门子仪器设备集成工具软件Simatic PDM系统中的集成。

流程设备高效运行的智能化软件模块

电机控制器很大的功能范围、多种多样数据的准备使它成为电机监控中心里一种非常重要的监控工具。它广泛的应用范围也使它获得了多种认证证书,例如UL、CSA和CCC等使用许可证。即便是在易燃易爆危险场合中,这种电机控制器也通过了EEx e和EEx d级的安全防爆认证。相关技术资料,例如认证证书、数据表、CAx数据都可以在生产厂家的网站中下载,从而有效地支持了“效率源于设计”的工程项目。最终,现代化的电机管理应该是一种使用非常灵活的并具有很好通信功能的电机管理系统。

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