机械式电动阀智能化控制的应用

摘 要：SIMOCODE控制器全称为西门子公司生产的马达保护器（Siemens Motor Control Device），其核心元件是具有通信功能的电机智能保护器。将SIMOCODE模块装载在MCC（Motor Control Center）中可用于控制马达，控制阀门可使机械式电动阀具备智能型电动阀的功能。

关键词：SIMOCODE;智能化;电动阀控制;马达保护

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）35-0050-01

1 概 述

电动阀是工厂常见的机电设备，按控制方式可分为智能型和机械式，两种阀门各有优缺点。

智能型是厂家将保护和控制回路集成于阀门执行器内而省去控制部分的产品，它们外形美观、安装简单，部分可做到插电即用。相比智能型机械式电动阀性能可靠、维护最简便、备件价格也较低，广泛应用于核电和化工等领域的重要系统，实践证明机械式能有效降低维护频率，减少人员暴露于辐射、化学物质危险环境中的风险，增加系统可靠性。

机械式电动阀智能化控制是基于电动机控制原理延伸发展出来的，西门子公司生产的SIMOCODE控制器是其中典型代表。

2 SIMOCODE阀门控制器原理

以SIMOCODE Pro为例，基本的配置包含基础模块、电流测量模块、数字模块、断路器、接触器、指示灯，可选配模块包括操作面板、电压/电流模块、模拟量输入模块。这些模块以特定的顺序安装在MCC或远离阀门的控制柜中。定位器2的组态图，如图1所示。

控制系统由阀门、MCC、PLS/DCS三部分组成，位于MCC内的基础模块使用PROFILEBUS 接收PLS/DCS开/关指令并将阀门状态信号（位置、故障、告警、电流、启动次数、运行时间等）循环或非循环地发送到仪控系统。基础模块还能通过输入端口采集阀门反馈信号开力矩（TO）、关位置（FC）、开位置（FO）、关力矩（TC）来判断阀门位置，控制连接在输出端口上的接触器线圈来打开/关闭阀门。

SIMOCODE控制的电动阀可以有两条套控制逻辑。一套装载基础模块中，就地模式下使用把手和控制面板可直接控制阀门。另一套在仪控系统中，远程模式下运行PLS/DCS上的程序实现阀门的打开、关闭，与泵或其他阀门之间的连锁功能。

此外，SIMOCODE还能利用电流测量模块（CT）采集一次回路电流值作为保护计算参数提供各式电气保护。

3 SIMOCODE阀门控制器的应用

建立一个SIMOCODE阀门控制器可分为组态、编程、调试和定值管理等四大步骤。

3.1 电动阀控制组态

以SIMOCODE Pro为例，基本的配置包含基础模块、电流测量模块、数字模块、断路器、接触器、指示灯，可选配操作面板、电压/电流模块、模拟量输入模块。模块以特点顺序串联后安装在MCC或控制柜中。

3.2 SIMOCODE ES编程

SIMOCODE ES是SIMOCODE pro进行试运行、操作和诊断的核心软件，可以在不停机的情况下在线修改参数。电动阀门使用定位器2控制功能，修改软件内的选择框可编辑出一套完整阀门的控制和保护逻辑。

编程结束后，插入USB转232串口线点击下载按钮即可将电脑上的程序下装到基础模块中。

3.3 阀门调试

设置完阀门限位开关和力矩开关后，设备即可进入调试状态。验证转向后，分别打开、关闭、中停阀门几次，确保阀门能够顺畅运行，入座精准。如阀门到SIMOCODE、SIMOCODE到PLS/DCS反馈信号正确，阀门即可正常运行。

调阀时应消除SIMOCODE上故障、告警和预告警，重点关注以下类型：

①双0和双1故障：双0故障为TC和TO反馈同时为0，通常为电缆松动或控制电源不可靠等因素引入。双1故障为关指示FC和开指示FO反馈均为1，通常与接触不良有关。

②极限位置：阀门在未接到指令的情况下动作，在当反馈回路被切断和恢复的过程中会引发这个故障。

③执行时间：执行时间为阀门全行程时间，设置执行时间应略大于开/关时间，否则会发超时报警。

④电流监视告警：SIMOCODE具有检测电流上下限的能力，匹配报警、故障和跳闸等功能。为保证可靠一般不使用此功能;

⑤额定电流Is1的设置：SIMOCODE ES中电气保护模块的参数均基于Is1计算，Is1应设置为铭牌值并在电流监视模块量程范围内。

3.4 保护定值和配置管理

SIMOCODE ES中的数据信息包含电气保护定值和逻辑控制配置。电气保护定值如速断、热保护、堵转、欠压、接地、相不平衡、电流上下限应归入电气保护定值加以管理。

配置信息决定了阀门控制的逻辑，在调试和试验期间需要多次修改。为防止人因失误，应对参数配置执行严格配置管理制度。通常是在系统联调后，将最终版本程序固化为配置文件，配置文件也纳入定值管理的范畴。制定简单有效的配置文件管理程序规范配置文件的使用和升级很有必要。

4 SIMOCODE阀门控制器的特点

4.1 智能化控制

配备SIMOCODE 机械式电动阀可实现智能型电动阀的保护、控制和监视功能。

4.2 集约化控制

模块可安装在小模数的抽屉内，一段MCC最多能控制100多个阀门，便于清洁度和温湿度控制。

4.3 快速故障诊断

故障原因明确，能够提供数十项故障和告警，并具有在线试验和模拟功能，用户能根据手册快速消缺。

4.4 元件模块化

模块都是通用化的模块。

4.5 编程真值表化

SIMOCODE ES是真值表化的软件，06以上版本中还可提供图形化的界面。

5 结 语

兼顾经济的同时，保证现场设备的坚强、可靠，电源和控制系统通用化、智能化一直是电力设备的追求目标。将SIMOCODE和机械式执行器组合在一起，使老一代执行器具备了智能型阀门所拥有功能。这套黄金组合将新一期的工业升级得到广泛的应用。

参考文献：

[1] 蒋鲸峰.现代工业智能MCC应用[J].硅谷，2013，4）.

[2] Motor Management and Control Devices SIMOCODE Pro System M

anual.2011，（5）.