西门子智能电机保护器在孔庄三期系统中的应用

【摘要】结合孔庄选煤厂三期工程中所使用的情况，着重介绍了Simocode Pro 3UF7电机综合保护器的基本原理、通讯及控制参数的设定。

【关键词】电机综合保护;SIMOCODE PRO 3UF7;SIMOCODE Es参数软件

引言

传统的电机控制与保护电路需要采用断路器、接触器、热继电器、电流变送器、互感器、操作按钮、指标灯等很多元件组给完成，要完成远程的监视还需要大量的电缆，使整个系统不易维护，故障后又不易排查。

现代化生产的自动化水平的不断提高，传统的电机管理方式已无法满足使用要求，随着控制技术和微电子技术的飞速发展，传统的电机管理方式将被高效的、智能的、综合的电机管理系统逐渐替代。

西门子公司的SIMOCODE PRO 3UF7电机管理系统具有对电机的保护、监测、控制、及通信等功能被孔庄选煤厂三期地面控制系统中使用了。

1.SIMOCODE PRO 3UF7系统简介

SIMOCODE PRO 3UF7是继SIMOCODE 3UF5（2003年在孔庄重介改造中使用）之后，于2006年推出的新一代电机综合保护器，是带有CPU的智能控制单位。CPU是其核心部分，实现对电机的所有保护和控制功能;按其不同功能可分为SIMOCODE PRO C和SIMOCODE PRO V两种。SIMOCODE PRO C是紧凑型，可完成直接启动与可逆启动器的简单保护和控制SIMOCODE PRO V扩展型，可根据控制要求增加扩展模块，实现复杂的电机保护和控制要求。SIMOCODE PRO C和SIMOCODE PRO V都可完成对电机电子过载保护（过流保护、相不平衡、相故障，欠电压、内部接地）、堵转保护、过热保护，还可以完成对电机的启停状态、运行时间、启动次数等情况进行监视。

SIMOCODE PRO 电机管理系统，基本组成由图1所示，分别由电流检测模块（IM）基本单元（Bu）、操作面板及自动化控制系统组成，系统运行时，电流检测模块把检测电流（电压）反馈给基本单元，基本单元通过CPU处理和设定的操作参数比较后来控制电机，并把电机的运行状态显示在操作面板上，通过Profibus-Dp现场总线把用户所要监测的电机状态上传到自动化系统的上位机中。

图1 SIMOCODE PRO电机管理系统基本组成

2.SMOCODE Es控制参数化

SMOCODE Es是SMOCODE PRO 3uf7的标准参数化软件，可在安装有Windows2000或WindowsXp操作系统的Pc/PG上运行。使用一根专用的通讯电缆将SMOCODE Pro连接到PC/PG串口进行通讯。当然也可以通过CP5611通讯卡，利用Profibus-Dp现场总线与基本单元连接进行通讯;最新版本支持了图形编辑器，可通过“拖放”方式非常方便地进行参数化设定。

3.SMOCODE PRO 3uf7通讯功能

SMOCODE PRO 3uf7具有标准的Profibus-DP现场总线功能，可在任何支持Profibus-DP现场总线技术的自动化系统中集成，可与主控制设备以主从站方式进行通讯，理论上通讯波特率在Sub-D9针接口时最高可支持12Mbps，在接线端子最高可支持1.5Mbps，但在实际应用中主从站的距离直接影响了波特率的选择，较长距离必须要减小波特率来保持系统的有效通讯。图2为孔庄选煤厂地面三期系统中SMOCODE PRO 3uf7的自动化系统的组态。组态时完成对电机SMOCODE PRO 3uf7在自动化系统中的通讯速率、从站站址等通讯设置。

图2 SMOCODE PRO 3uf7的自动化系统的组态

4.SMOCODE Pro 3Uf7在孔庄三期地面控制系统的应用

孔庄三期地面生产系统是为孔庄煤矿三期新井原煤的运输系统，根据不同的工艺流程完成原煤的入洗、入仓、装车、落地，选用SIEMENS可编程控制器作为本系统的控制主机，CUP型号为315-2DP，PLC主站安装于新井6KV配电室内，分站采用PROFIBUS远程分站，分站设于主要配电室内的控制柜内，与PLC主站采用PROFIBUS光纤适配器通过光纤相连，配电室内的SMOCODE PRO 3uf7通过485通讯电缆挂在各分站上，整个系统实现分布控制，通过工业以太网与原控制系统相连，对全生产系统的设备进行进行监视、控制。图3、图4所示孔庄三期控制系统拓扑结构图及SMOCODE PRO 3uf7使用地点和DP站号。

三期控制系统采集了设备带电信号、闭锁运行信号、拉绳保护信号、皮带跑偏信号、失速信号、堵煤信号、皮带撕裂信号参与控制，为了避免因PLC系统出现故障对全厂的生产造成影响，通过主机柜内集中/就地继电器转投，能使设备的就地控制与PLC完全分离。

图3 孔庄三期控制拓扑结构图

图4 SMOCODE PRO 3uf7分配表

在传统的PLC控制系统中，所有参与控制的信号都要接入PLC系统中，作保护连锁，以达到对电机的保护与控制，这样不仅增加了PLC系统的I/O模块，加重了PLC处理能力，给现场的接线和调试带来了很多麻烦，同时还存在一些问题和安全隐患。当通讯中断或PLC硬件、软件出现故障、问题的时，虽然可以通过转投就地开启设备，但设备失去所有保护和闭锁关系，给安全生产带很大的隐患。

而使用SMOCODE PRO 3uf7电机保护控制的智能装置，电机所有的保护信号、流程的闭锁关系、控制信号都可以在SMOCODE PRO 3uf7的CPU中处理，通过自由设计的逻辑关系，达到设备的控制、保护要求。也就是说SMOCODE PRO 3uf7可以完全脱离PLC系统而作为独立控制系统来有效地保护、控制电机。图5所示孔庄三期270#皮带机的SMOCODE PRO 3uf7控制回路。

图5 孔庄选煤厂三期270#皮带

SMOCODE PRO 3uf7控制原理图

从控制原理图我们可以看到，孔庄三期SMOCODE PRO 3uf7电机管理系统中采用了SMOCODE PRO V基本单元Bu把现场带电信号与设备的启动、停止作为输入，一个数字量的扩展模块（Bu1）接入皮带的二级跑偏信号、拉绳开关信号、皮带的失速信号、溜槽堵煤信号，经设计相关的控制逻辑关系处理后由基本单位中的OUT1控制设备的启停、OUT2做事故、电机监测报警，另外在现场安装了设备的运行、事故（停止）、备妥指示灯。

在完成SMOCODE PRO 3uf7电机管理的硬件设计后，必须要对其进行参数化，以孔庄三期270#皮带为例，简单的介绍一下SMOCODE Es的参数化设置与调试。

（1）设备描述：分别对设备的订货号、型号及用户信息登记，此项目不影响SMOCODE PRO 3uf7的参数化，可省略。

（2）组态：完成对基本单元、扩展单元的选择、DP通讯中的站址（3-123有效）及触发诊断的类型，本设备DP站址设为16;

（3）保护功能：完成对电机额定电流、脱扣等级、以及过载保护、相不平衡保护、堵转保护等功能相关参数的设定。一般情况下只设置电机的额定电流就可，其它选项无特别要求，系统默认值就可满足要求。

（4）电机控制方式：系统最多有4种控制方式，此设备选择就地/PLC两种控制方式，并设置停止为优先控制权，分配电机的起停命令，及辅助控制输入;根据控制的逻辑关系设置输入、输出的真值表。

（5）建立PLC与SMOCODE PRO 3uf7的通信：系统给出了通信的基本定义，完成扩展模块的4个输入信号的传输字就行。

图6 孔庄选煤厂三期270#皮带

SMOCODE PRO 3uf7参数化图表

（6）打开图形编辑，查看上述参化的结果：完成基本的参数化设计后，使用专用的PC电缆将完成的设置下载到SMOCODE PRO 3uf7中，在SMOCODE PRO V在现场的硬件与接线完成后必须要完成SMOCODE PRO V人参数化才可进行调试、运行。图6给出了孔庄三期270#皮带参数化的图形编辑画面。

5.结束语

西门子SMOCODE PRO 3uf7电机管理系统，具有良好的开放性和集成性，与PLC控制系统配套使用，用以提供低压电机的多功能综合保护、智能控制以及稳定可靠的网络通讯不仅减少了传统电机的控制回路，减少系统接线，实现现场设备的实时网络监控及故障报警，减少了设备的停车时间，提高了劳动效率。这一产品和技术的发展已逐渐被认可并推广应用，对推进我国机电装备行业进步，实现机电装备一体化、自动化、提高劳动生产率、实现安全生产具有较大的社会经济效益。