羅克韋爾智能化MCC在100萬噸氯化鉀項目中的應用
項目介紹
青海鹽湖工業集團100萬噸氯化鉀項目是國家西部大開發十大項目的第九大項目,該項目在原有年產30萬噸的基礎上擴大到年產100萬噸的規模。北京金奧特曼科技有限責任公司與青海鹽湖工業集團公司技術中心,在成功的完成原有10萬噸擴大到30萬噸的自動化係統的基礎上,將羅克韋爾自動化的全方位自動化係統應用到100萬噸氯化鉀項目中,該項目實現了從110KV供電向下的全部控製功能,係統中使用了近百套電力監控模快、500多麵智能MCC櫃、上百台變頻器和近20套可編程序控製器,是羅克韋爾自動化產品在中國的最大規模應用,並與無線網絡係統、GPS定位係統一起組成了一個先進的工廠自動化係統。
此係統的一個顯著特點是整個係統通過使用了智能化MCC,實現了所有設備的網絡控製與監控,也是目前在中國地區內使用羅克韋爾智能化MCC產品數量最多、規模最大的一個係統。
係統結構
氯化鉀生產工藝整個過程包括原礦的采集、原礦的輸送和由原礦加工成產品幾部分。原礦的采集是通過多條水采機組在鹽田中不斷的采掘,並將采掘到的礦料輸送到岸上的泵站;原礦的輸送就是將由水采機組采集到的原礦通過多級泵站輸送,經過數十公裏輸送到加工廠;加工廠將源源不斷的原礦經過過濾、結晶、並加入化學藥劑,經過物理化學過程生產出成品氯化鉀。水采機組和加工廠兩部分的控製設備全部安裝在智能化MCC櫃體內。
1.水采機組係統
水采機組係統包括岸基站、六套水采船和六套活動加壓站係統。圖1為水采機組係統的總體結構圖。
岸基站為水采機組控製係統的中心,包括一台操作員站、一台工程師站和一套由SLC5/05組成的可編程序控製器係統,負責對岸基站設備的控製;操作站、工程師站、可編程序控製器之間使用以太網並通過無線以太網電台與六套水采船通信。六套水采船的控製係統完全一樣,每套水采船由6麵MCC櫃體組成,其櫃麵分布圖如圖2所示。
上位機包括二台前操作員站、二台後操作員站;下位機由SLC5/05組成的可編程序控製器係統,占用MCC櫃體的兩個單元,實現對整個水采船的控製;前後操作員站、可(ke)編(bian)程(cheng)序(xu)控(kong)製(zhi)器(qi)之(zhi)間(jian)使(shi)用(yong)以(yi)太(tai)網(wang)並(bing)通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)以(yi)太(tai)網(wang)電(dian)台(tai)向(xiang)上(shang)與(yu)岸(an)基(ji)站(zhan)通(tong)信(xin),向(xiang)下(xia)通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)串(chuan)行(xing)電(dian)台(tai)與(yu)活(huo)動(dong)加(jia)壓(ya)站(zhan)通(tong)信(xin)。六(liu)台(tai)活(huo)動(dong)加(jia)壓(ya)站(zhan)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)也(ye)完(wan)全(quan)一(yi)樣(yang),分(fen)別(bie)與(yu)六(liu)條(tiao)水(shui)采(cai)船(chuan)相(xiang)對(dui)應(ying),每(mei)套(tao)活(huo)動(dong)加(jia)壓(ya)站(zhan)係(xi)統(tong)由(you)4麵MCC櫃體組成,其櫃麵分布圖如圖3所示。
活動加壓站係統包括一個PanelView 550操作監控站和一套由SLC5/05組成的可編程序控製器係統,實現活動加壓站的控製。
2.加工廠係統
加工廠係統按照工藝過程分成十個子控製係統,包括加工廠1-6號係統、冷結晶1號係統、冷結晶2號係統、幹燥車間係統和包裝車間係統,圖4為加工廠總體結構圖。
加工廠中心控製室中配備了6台操作員站和1台工程師站,在上一級采用了以太網和DH+網絡,在下一級采用DeviceNet網絡。加工廠係統中每個子係統中MCC櫃的配置與水采機組類似,不再介紹。
智能MCC配置
係統中所有智能化MCC櫃進線電源為交流380V,3相4線製,50赫茲,最大允許故障電流為50KA;每個標準櫃體尺寸為90”高,20”深,櫃體防護等級為NEMA 1標準,等同於IP40標準;每麵櫃配有水平電纜線槽和垂直電纜線槽(變頻櫃除外), 使得電纜聯結及鋪設非常方便。通過DeviceNet總線將智能電動機保護器、智能電動機控製器、交流變頻器、PLC、DSA及電力監控模塊的等連接起來,實現了總線控製。本係統所設計的MCC主要包括以下幾個單元:
1)主進線單元
主進線單元分別為西屋熱磁型斷路器,允許故障電流為50KA。配置電子脫扣單元。
2)計量單元
開關櫃內配置羅克韋爾自動化公司最新型電力監控數字儀表1404-M5 PM3000數字式計量表,可以同時檢測電壓,電流,有功,無功,KWH,等等,通過內置DEVICENET網絡接口,可將以上電氣參數上傳至上位機。
3)饋電單元
所有饋電單元均為西屋公司熱磁型斷路器, 允許故障電流為65KA。
4)電機起動單元
櫃內所有起動單元通斷控製元件均采用西屋HMCP斷路器,根據實際負荷及電機滿載電流選型配置。熱繼電器為MCS-E3 電子式智能脫扣保護等級,手動複位。該熱繼電器直接配裝在接觸器上,實現電機的控製和保護。E3過載繼電器有兩個4 開關量輸入點, 2個開關量輸出點,1個輸出觸點控製接觸器的控製線圈,由操作站通過內置的DeveceNet發出控製指令;E3過載繼電器還具有可編程保護功能(報警,跳閘,延時,禁止視窗),可以保護電機因過載、失相/相間不平衡、堵轉(起動/運行)、接地等而引起的故障。
5)變頻器單元
在活動加壓站內配置了1 台132KW 1336PLUS-II變頻器;1台600KW 1336Impact變頻器, 在水采機內配置了3 台132KW 1336PLUS-II變頻器;1台ABB 的450KW AS-800變頻器,進線均采用刀熔開關,配DeviceNet通訊模件,櫃門安裝人機操作麵板。所有變頻器既可以從操作麵板進行本地控製,也可在操作站通過DeviceNet實現網絡控製;變頻器的運行狀態也通過DeviceNet顯示在操作站上。
6)DEVICE NET網絡
MCC櫃內置DEVICE NET網絡。櫃內配置了24VDC, 10A 的DeviceNet電源。通過DeviceNet網絡, 可以將所有控製參數反饋至操作站,並將控製指令下達給每個電機控製單元, 使得整個MCC係統成為數字式控製MCC,減少了控製線的接線,對外除了動力電纜, 不需要任何常規控製電纜,從而大大提高了係統的可靠性與穩定性。
本係統中通過應用智能MCC,實現了:
1)隻將動力電纜和一根DeviceNet網線引入MCC櫃中,無需控製電纜進入MCC櫃中,節省了大量PLC I/O模件;
2)MCC抽屜單元控製回路簡單標準,複雜的連鎖功能隻需通過PLC編程實現;
3)改變MCC抽屜單元模數或位置非常方便,隻需將新抽屜的DeviceNet網線插入垂直線槽內DeviceNet接口即可;
4)相同容量及運行方式MCC抽屜單元不存在特殊的控製回路,可以節省大量抽屜備件;
5)現場施工任務簡單化,減少了控製電纜敷設量及校對工作兩,大大降低了故障幾率。
結論
本係統是成功應用ROCKWELL AUTOMATION 智能化MCC產品的典範,整個係統共使用了500多麵智能MCC櫃,全部采用DeviceNet現場總線完成了所有軟起動器和變頻器等設備的網絡控製保護及電力監控,實現了結構合理、控製靈活、性能可靠、操作安全方便。在北京金奧特曼科技有限責任公司與青海鹽湖工業集團技術中心的共同設計、設備成套、軟件製做、現場安裝、調試運行下,其中六套水采機組,裝配了六十麵MCC櫃的十二條船航行在近百平方公裏的水麵上,近五百麵MCC櫃排列在加工廠中心控製室中,場麵十分壯觀,達到了預期的設計效果,取得了良好的經濟效益。
文章來源:北京金奧特曼科技有限責任公司 劉江


