ABB公司最新開發(fā)了基于現(xiàn)場(chǎng)總線以及OPC技術(shù)的新型智能化馬達(dá)控制中心MNS iS系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)更加模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，使得設(shè)計(jì)和應(yīng)用更加簡(jiǎn)單；采用智能傳感器從而使得一二次分離的結(jié)構(gòu)增加了系統(tǒng)的可靠性和操作人員的安全性；采用了通用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和OPC技術(shù)，系統(tǒng)更具開放性；不同的上層控制管理系統(tǒng)可同時(shí)從MNS iS獲取信息；同時(shí)滿足DCS快速響應(yīng)的要求以及其他上層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)全面信息傳遞的要求。

MNS iS是基于ABB 傳統(tǒng)抽出式緊湊型低壓開關(guān)柜MNS 3.0 和智能化開關(guān)柜MNS INSUM經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于2005年推出的升級(jí)版。 新產(chǎn)品進(jìn)行了設(shè)計(jì)概念上以及多項(xiàng)技術(shù)上的革新。

從設(shè)計(jì)概念上看，MNS iS是智能化馬達(dá)控制中心的一個(gè)整體解決方案，不僅僅考慮了馬達(dá)保護(hù)的智能元件，而且綜合考慮了通信和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的需要，在柜體結(jié)構(gòu)上和檢測(cè)技術(shù)上進(jìn)行了革新。MNS iS使馬達(dá)控制中心達(dá)到了前所未有的標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化。并在結(jié)構(gòu)上達(dá)到了一次與二次部分的完全分離，使產(chǎn)品更加易于使用、維護(hù)、甚至升級(jí)。 它采用了通用的第三方硬件和軟件，增加了產(chǎn)品的開放性與通用性。

MNS iS智能化馬達(dá)控制中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.一次部分

MNS iS的一次部分采用抽屜式設(shè)計(jì)， 稱為M Starter，抽屜內(nèi)僅安裝馬達(dá)回路的一次元器件如主開關(guān)和接觸器。眾所周知，馬達(dá)保護(hù)回路的一次部分元器件配合變化不多，但控制部分的要求則千變?nèi)f化。如果把控制部分從主回路中分離出來，主回路標(biāo)準(zhǔn)化是可能的。

MNS iS中，各種不同類型的馬達(dá)起動(dòng)器回路的一次元器件的選型和配合根據(jù)IEC60947-4-1 馬達(dá)保護(hù)和配合TYPE 2類型的要求選定，并被固定下來，這個(gè)一次回路所需的抽屜尺寸也就得以確定。所有不同額定功率的馬達(dá)起動(dòng)器回路可以被分成標(biāo)準(zhǔn)的30～40種抽屜，再考慮到不同的起動(dòng)方式（如DOL、 REV、SD），短路容量（50kA、 80kA等）以及主開關(guān)的類別（如斷路器或者熔斷器），有限數(shù)量的抽屜類型就被確定下來，以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。設(shè)計(jì)人員不再需要進(jìn)行諸如主開關(guān)，接觸器的選型。在知道馬達(dá)回路的各項(xiàng)參數(shù)后，惟一的M Starter即被確定。例如：3kW 馬達(dá)起動(dòng)器, 400V, 50kA, 主開關(guān)采用MCCB, 直接起動(dòng) 。

根據(jù)這些信息就可以惟一確定一個(gè)M Starter, 其尺寸為6E/4。根據(jù)其訂貨號(hào)，客戶即可從廠家直接購(gòu)買到經(jīng)過功能測(cè)試的，完整的一次抽屜。其內(nèi)部的元件配合、結(jié)構(gòu)和組裝已經(jīng)得到了完整的考慮和優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

2.智能傳感器

在M Starter 內(nèi)部，MNS iS采用了一項(xiàng)對(duì)于低壓開關(guān)柜行業(yè)來說全新的智能傳感技術(shù)。它是從汽車工業(yè)中沿用而來的一項(xiàng)基于分流電阻的智能傳感技術(shù)，通過一塊嵌入導(dǎo)體的芯片來完成檢測(cè)功能。智能傳感器被安裝于M Starter的出線端， 可以同時(shí)測(cè)得出線端導(dǎo)體上的電壓、電流以及溫度。傳感器的輸出為數(shù)字信號(hào)， 通過數(shù)據(jù)線接入端子，并經(jīng)由二次轉(zhuǎn)接件（Control condapter）引出至MNS iS控制模塊的插槽。智能傳感器代替了傳統(tǒng)的電流互感器，并帶來了電流互感器所不具備的優(yōu)點(diǎn)。首先，體積減小，節(jié)省了安裝空間。其次， 精度提高。傳統(tǒng)的CT根據(jù)電磁感應(yīng)的原理工作，因?yàn)榇棚柡偷奶匦裕臏y(cè)量值是非線性的，僅能保證一個(gè)中間測(cè)量范圍的精度。 而智能傳感器在其全測(cè)量范圍內(nèi)的測(cè)量值均數(shù)字化，精度得到了良好的保證。再次，減少了傳感器線圈所帶來的功率損耗，降低了柜子的發(fā)熱量。

3.二次控制、保護(hù)和通信單元

MNS iS 的保護(hù)和控制單元是M Control。 M Control采用可插拔式安裝，直接插入二次轉(zhuǎn)接件的卡槽內(nèi)。它能讀取從M Starter內(nèi)部的智能傳感器輸出的數(shù)字化的電參量信號(hào)， 并在內(nèi)部的微處理器對(duì)所讀取的電參量，以及從M Starter中引出的開關(guān)量信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和判斷，通過輸出信號(hào)控制接觸器的分合閘達(dá)到馬達(dá)的保護(hù)和控制功能。 因?yàn)镸 Control讀取的是數(shù)字或開關(guān)量信號(hào)， 對(duì)于不同功率的馬達(dá)回路，M Control的硬件是完全相同的， 而要實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)功能， M Control 可以下載不同的軟件模塊。 M Control 還具備通信功能， 可以將檢測(cè)到的馬達(dá)回路的所有電參量、保護(hù)信息、 狀態(tài)信息，甚至維護(hù)信息發(fā)送到柜子的通信中心M Link，M Link再將信息上傳至上層控制系統(tǒng)。

M Control 的保護(hù)功能包括：

熱過載保護(hù)；熱過載保護(hù)（防爆電機(jī)）；相不平衡保護(hù)；缺相保護(hù)；欠電壓保護(hù)；馬達(dá)溫度保護(hù)（PTC）；接地故障保護(hù)；堵轉(zhuǎn)保護(hù)；欠載保護(hù)；空載保護(hù)；基于功率因數(shù)的欠載保護(hù)；起動(dòng)次數(shù)限制保護(hù)；緊急停車。

M Control 的監(jiān)測(cè)功能包括：

馬達(dá)狀態(tài)監(jiān)測(cè)（起停、分合閘、脫扣狀態(tài)）；相電流；出線電纜溫度；計(jì)算的熱容量；脫扣剩余時(shí)間；復(fù)位剩余時(shí)間；相電壓；功率因數(shù)；有功功率；無功功率；視在功率；接地故障電流；頻率；數(shù)字輸入輸出量；模擬輸入輸出量。

M Control可傳遞的維護(hù)信息包括：

出線溫度信息；接觸器開合次數(shù)信息；馬達(dá)運(yùn)行時(shí)間信息；M Starter的插拔次數(shù)信息；M Starter 的類型監(jiān)測(cè)；M Control 自身的位置監(jiān)測(cè)。

M Control可傳遞的系統(tǒng)信息包括：

安全模式；控制權(quán)限設(shè)定；主開關(guān)分合閘位置監(jiān)測(cè)；接觸器分合閘位置反饋；起動(dòng)器Ready指示；控制電壓監(jiān)測(cè)；自動(dòng)重起動(dòng)。

4.一二次分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

MNS iS 采用了一二次部分完全分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。MNS iS有兩個(gè)電纜小室， 二次元件M Control以及所有的控制線、通信線都布置在位于柜子左邊的控制電纜室內(nèi)，而一次電纜則布置在位于柜子右邊的電力電纜室內(nèi)。一次部分M Starter 通過已經(jīng)將所有的接線預(yù)先接好的二次轉(zhuǎn)接件與控制部分M Control 相連接。一次出線則與傳統(tǒng)的MNS 3.0相同，小于全寬度的抽屜（6E/4, 6E/2）通過一次轉(zhuǎn)接件將出線端子引出至電纜小室，等于全寬度的抽屜（6E、8E 及以上）則直接經(jīng)過電纜接線單元引出至電纜小室。

一二次分離的設(shè)計(jì)最大程度地減小了電力電纜對(duì)通信電纜引起的干擾，并使不同專業(yè)的人員在各自獨(dú)立的區(qū)域進(jìn)行接線和維護(hù)工作，較好地保證了人員的安全性。一二次解耦的設(shè)計(jì)也使得將來隨著電子技術(shù)的發(fā)展，有更好的控制和保護(hù)單元時(shí)，單獨(dú)對(duì)二次元件的更新?lián)Q代成為可能。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與通信

在MNS iS系統(tǒng)里，M Control 收集到的信息被傳送到通信接口模塊M Link. 它是一個(gè)通信中心， 一個(gè)M Link向下連接M Control，向上它提供多個(gè)不同協(xié)議的通信接口以接入上層控制系統(tǒng)和電氣工作站。如通過現(xiàn)場(chǎng)總線Modbus RTU 或Profibus DP協(xié)議接入DCS，同時(shí)還可以通過Ethernet TCP/IP協(xié)議接入電氣工作站。

M Link 與M Control之間的通信采用的是RS485接口，10base-I 協(xié)議進(jìn)行通信。最多60個(gè)M Control可以接入一個(gè)M Link。M Link可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線與上層DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。這時(shí)候M Link相當(dāng)于主從通信結(jié)構(gòu)下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的從機(jī)。當(dāng)用戶的馬達(dá)個(gè)數(shù)多于60個(gè)時(shí)，可以使用多個(gè)M Link，每一個(gè)M Link都有自己惟一的一個(gè)IP地址，M Link間可以通過Ethernet連接組成局域網(wǎng)絡(luò)。

1 .人機(jī)界面

帶有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口的網(wǎng)絡(luò)瀏覽設(shè)備可以方便地接入由M Link連接而成的局域網(wǎng)絡(luò)，如個(gè)人電腦或M View。M View是一個(gè)通用的第三方產(chǎn)品：觸摸屏，電子產(chǎn)品市場(chǎng)上銷售的帶有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口的觸摸屏都可以接入。個(gè)人電腦通過網(wǎng)絡(luò)線接入M Link或通過集線器接入由多個(gè)M Link組成的局域網(wǎng)后，不需要另外安裝任何軟件， 只需點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)瀏覽器（ie），并在地址欄內(nèi)鍵入其中一臺(tái)M Link的IP地址，這個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有M Link就會(huì)被顯示出來，選擇其中一臺(tái)M Link點(diǎn)擊進(jìn)入，屏幕將顯示這臺(tái)M Link所連接的開關(guān)柜，并且每一個(gè)馬達(dá)回路的實(shí)際位置和狀態(tài)都能通過一個(gè)直觀的圖形界面顯示出來。繼續(xù)選擇某一個(gè)馬達(dá)回路并進(jìn)入，就能完整地瀏覽所有的測(cè)量、告警和保護(hù)等狀態(tài)信息，并根據(jù)操作權(quán)限的設(shè)定，還可以對(duì)馬達(dá)進(jìn)行啟／停等操作。

2. M Control的參數(shù)設(shè)定

M Link 內(nèi)的存儲(chǔ)器記錄著與之相連的所有M Control的位置、馬達(dá)參數(shù)和配置信息。在插入一個(gè)新的M Control時(shí)，M Control會(huì)自動(dòng)讀取自己所在的位置信息，（如柜號(hào)1，高度3，位置2），M Link根據(jù)已獲得的位置信息就能發(fā)現(xiàn)并確定新的M Control，并將存儲(chǔ)的參數(shù)和配置信息自動(dòng)下發(fā)給它，M Control的配置就自動(dòng)完成了。這種方式使得開關(guān)柜的調(diào)試過程十分簡(jiǎn)單，也給用戶在柜子的使用過程中帶來方便，在用戶需要更換M Control的時(shí)候，僅需更換一個(gè)硬件，軟件過程自動(dòng)完成，即插即用。

M Link下發(fā)給M Control的配置信息中包括某個(gè)位置上的M Control所對(duì)應(yīng)的M Starter的類型信息，這個(gè)信息告訴M Control在此位置上它應(yīng)該對(duì)應(yīng)的M Starter的惟一類型。當(dāng)M Starter 與M Control連接好之后，M Control將從所連接的M Starter上讀取它的類型信息并進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)不匹配，則M Control 會(huì)發(fā)出位置錯(cuò)誤告警，此回路的操作功能被封閉，用戶不能操作；當(dāng)正確的M Starter被插入到這個(gè)位置上時(shí)，告警復(fù)位，用戶操作功能恢復(fù)正常。

3.時(shí)間同步

大型工業(yè)用戶的控制網(wǎng)絡(luò)通常希望在整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)所發(fā)生的所有事件和告警都有一個(gè)共同的時(shí)間標(biāo)簽。在MNS iS 中，M Link可作為一個(gè)時(shí)間服務(wù)器，為所有的M Control 提供時(shí)間信息，MNS iS從而可以提供帶有統(tǒng)一時(shí)間標(biāo)簽的信息。若用戶的網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)有時(shí)間服務(wù)器時(shí)，M Link可以從網(wǎng)絡(luò)讀取時(shí)間信息以供M Control使用； 若用戶網(wǎng)絡(luò)中沒有時(shí)間服務(wù)器，M Link可以被設(shè)置為M Control 共用的時(shí)間服務(wù)器，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中連接有多個(gè)M Link的時(shí)候，僅設(shè)置其中的一臺(tái)M Link為時(shí)間服務(wù)器，而其他的M Link則從被設(shè)置為時(shí)間服務(wù)器的M Link 上讀取時(shí)間信息，這樣網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所發(fā)生的所有告警、脫扣等事件就可以有一個(gè)共同的時(shí)間標(biāo)簽。

4. OPC Server

采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式與過程控制系統(tǒng)進(jìn)行的信息交換都基于一個(gè)通用的數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，如Profibus 或者M(jìn)odbus. 信息交換的數(shù)據(jù)格式是預(yù)先定義好的，如iS 采用的Profibus 協(xié)議是Profibus用戶組織制定的馬達(dá)管理類通信標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)總線方式進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換響應(yīng)速度快，但信息量受到較大的限制。而對(duì)于資產(chǎn)管理系統(tǒng)，電氣監(jiān)測(cè)站或者SCADA系統(tǒng)來說，關(guān)于馬達(dá)控制中心的完整的信息則是必要的。MNS iS提供了這種可能性，那就是經(jīng)由M Link，通過用于數(shù)據(jù)交換的OPC 接口，大量的信息可以被傳送至上層的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

OPC是OLE for Process Control的縮寫，意為用于過程控制的對(duì)象連接和嵌入技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)使得不同的上層系統(tǒng)與開關(guān)柜系統(tǒng)內(nèi)的智能化元件能夠進(jìn)行信息交換，而無需附加的任何各自的硬件或軟件接口程序。多個(gè)OPC用戶可以連入MNS iS OPC Server, 這就使得不同的應(yīng)用程序都可以從MNS iS的智能化元件接收信息。

MNS iS的OPC server安裝在上層系統(tǒng)的連接服務(wù)器內(nèi)，成為控制系統(tǒng)的一部分。它能夠自動(dòng)搜索網(wǎng)絡(luò)中所有的M Link，并且自動(dòng)配置并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

MNS iS能夠同時(shí)處理多個(gè)應(yīng)用的信息請(qǐng)求，例如，過程控制系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)總線獲得數(shù)據(jù)的同時(shí)，上層SCADA系統(tǒng)也通過OPC數(shù)據(jù)交換獲得一個(gè)報(bào)告。

結(jié)論

市場(chǎng)上常見的智能化馬達(dá)控制中心往往是將具有智能化的功能綜合保護(hù)元器件，安裝在傳統(tǒng)的開關(guān)柜內(nèi)，使之具有通信功能。然而這并不是一個(gè)整體的馬達(dá)控制中心的方案。

MNS iS在考慮了馬達(dá)回路的保護(hù)控制功能以外，還配和系統(tǒng)的通信功能和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整體考慮了開關(guān)柜體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使之成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、易操作且功能強(qiáng)大的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)或使用人員無需花費(fèi)過多的精力研究各種界面或接口，系統(tǒng)有很好的兼容性和開放性。(e