3UF7智能型电机保护控制器在焦化行业的应用
【摘要】本文主要介绍了智能型电机保护控制器SIMOCODE pro 3UF7的工作原理、功能及其在焦化系统应用和常见问题的解决办法。该装置是一种灵活的模块化电机管理系统，它优化了上位DCS系统与电机之间的连接，保证了电机设备运行的安全，大大降低了系统的维护检修工作。
【关键词】智能型电机保护控制器；SIMOCODE pro 3UF7；Profibus-DP；DCS
1、引言
当下国内外有很多新型电机保护控制装置，打破了传统的电机保护控制思想，用集成化的电路控制系统取代原有复杂的电器电路，不仅实现了对电机的远程监控，还大大降低了系统的故障率，减轻了运行维护工作量。其中以西门子公司的SIMOCODE pro 3UF7最为典型，利用SIMOCODE pro 3UF7实现电机的系统保护摒弃了复杂的继电保护回路，摆脱了传统电机控制线路复杂，器件繁多的缺点，只需简单的组合即可实现对电机的所有操作、控制和保护功能，并且其配有现场总线通讯接口，很容易实现对电机设备的上位远程控制和监控，再加上其自身具有的各种辅助功能和维护功能，大大简化了对电机的管理工作。
2、3UF7工作原理及功能简介
2.1 工作原理
3UF7基本工作原理是基于检测采集控制系统主回路三项电流的基础上的，电流的采集通过电流测量模块，基本单元通过分析采集的电流信号来监测电机的整体运行情况，并经过内部CPU的运算及保护设置，实现电机的保护、控制。DCS上位系统可以通过PROFIBUS DP总线方便地与基本单元进行信息交换和控制，便于整个系统的控制与监测[1]。
2.2 功能简介
SIMOCODE pro 3UF7模块化管理是模块化结构的电机管理系统，电机设备正常运行需要的保护、控制和监视全部集成在3UF7基本单元内，其按功能分为紧凑型SIMOCODE pro C和可扩展型SIM OCODE pro V两种[2]。通过PROFIBUS DP现场总线可以简单直接地与上位系统相连接，提高了过程控制质量，其主要优点如下：
（1）独立于自动化系统的多功能、电子式全电机防护系统[3]；
（2）内部电子电路保护取代传统的硬件保护；
（3）操作、维护和故障诊断智能化、可视化；
（4）运用现场总线技术，使系统通讯更加开放。
3、焦化厂SIMOCODE pro 3UF7系统应用情况
3.1 系统组成
京唐公司焦化厂MCC大量应用了西门子的3UF7产品，MCC系统采用8PV抽屉柜集成3UF7。3UF7之间相互独立，柜内及柜间通过DP线并联连接，经过光链路模块转换上传至中控室，在经过Y-LINK连接至PCS7系统，在通过工程师站完成组态工作，3UF7参数设置就地输入，DCS内部不参与其自身组态（特殊要求的除外）。
由于每个站所的3UF7数量较多，故将每个站所内的3UF7分成几条线，每条线分配一个DP站号，站号互不重复。每条线上的3UF7通过编程软件进行组态，配置不同的DP地址，不同站号内的3UF7装置DP地址可以相同。此外，如果选有OP操作面板的话，还可以通过编址插件对3UF7进行地址设置，方便快捷。通过DP线连接好的3UF7装置DP串末端设有终端电阻（DP头），如果DP串中的3UF7过多，还可以通过加装中继器稳定加强通讯信号。连接好的
DP从站通过OLM上传至中控室进行DCS系统组态、上位操作和监控。
DCS系统采用西门子S7-400H系列冗余PLC，过程监控采用西门子WINCC。不同工艺流程之间通过交换机连接到工业以太网，形成闭环。
假设上位DCS系统出现问题，3UF7仍可作为一个独立控制系统实现对电机的保护和控制，只不过无法实现对其的远程操作与监控。系统正常时，可通过对3UF7进行编程将需要上传的电流、电压、温度等保护监控信号通过Profibus-DP循环发送至上位DCS系统中，实现PLC系统对电机的逻辑保护，这样就构成了3UF7和上位DCS的双重保护，设备运行更加安全可靠。
值得注意的是3UF7在现场接好线后必须先进行参数化，否则不能进行单机试车。在参数化中最好是把相同的信号定义在相同的位置，以方便上位模块化编程的需要。除非应用软件组态工具，3UF7一般情况下不能接受DCS上位的参数。
3.2 3UF7常见设备故障及故障排除方法
除了3UF7应用手册上的常见故障及排除方法外，通过近几年的运行调试经验，将在实际生
产中遇到的设备故障及排除方法列出如下：
（1）3UF7上的DEVICE绿灯闪烁，说明SIMOCODE硬件有故障或已经损坏。
（2）3UF7上的BUS绿灯快速闪烁，说明在同一DP串上的不同设备有DP地址冲突，需更改地址。
（3）为了提高抗干扰能力，一路DP线上挂的3UF7最多不超过20个，否则要DP线路中间串接中继器加强信号强度，同时在DP串末端加DP头（终端电阻）保证通讯稳定。
（4）通过调整DP速率及中继器的串接个数保证DP信号传输稳定。
（5）DP线是端子连接，其屏蔽层剥离长度最好不超过1cm。
（6）要经常对系统的接地电阻进行测试，防止引入高电压造成3UF7通讯功能的集体丧失。
由于SIMOCODE系统在焦化厂是第一次使用，国内还没有成熟的先例，加上设计人员对其原理了解不透彻和设备成套柜厂家集成方式的缺点，致使整个焦化乃至公司在MCC系统调试过程中出现了这样那样的影响调试进度的问题，整个调试投产的过程其实是一个逐步摸索学
习的过程，为此浪费了很多时间。
4、结论
焦化厂5年多来3UF7的使用情况证明，3UF7与DCS系统配套使用，用以实现对MCC系统电机的综合保护、控制与监视，不仅简化了保护电路减少投资成本，还缩小了MCC成套柜的体积，提高了自动化水平，使运行维护成本、故障率大幅降低，减少停产时间，为公司创造了极大经济效益。
参考文献
[1]郭玉萍，郭其一，黄世泽.SIMOCODE pro 3UF7 智能型电机管理系统及应用[J].建筑电气，2009，12：53-54.
[2]陈作炳，李立峰.西门子SIMOCODE在水泥厂电机保护和控制中的应用[J].电机与控制应用，2008，35（5）：50-52.
[3]李红陵，王力.智能型电机保护控制器在沙特TAHAMAH水泥厂5000t/d熟料线中的应用[J].水泥工程，2008，4：66-68.