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1、新型低压 MCC 控制系统 MNS is 探讨和应用厦门 ABB 低压电器设备有限公司作者：魏日翔陈华标名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 第 2 页 共 8 页低压开关柜发展到今日，已经经历了几代的发展; MCC(马达控制中心 ) 作为其主要组成部分也随之有了很大的发展，与传统的断路器+热继电器的模式相比，它已经发生了质的飞跃，吸收了很多前端科技，进入到了数字化和智能化时代。当前，为了因应客户对技术发展的需要，许多
2、低压开关柜厂家都在加大力度以便推出最新一代的MCC 系统。 ABB 作为全球电力和自动化技术领导者，在这方面更是走在了前面，其最新一代MCC 开关柜 MNS is 系统已经推出并已经逐步开始投入运营。ABB 的 MNS 系列低压开关柜经历了3 代的发展，第一台MNS 开关柜于 1975 年推出，到 90年代诞生了第二代MNS+INSUM 形式的智能 MCC 系统，第三代 MNS is 系统是在原有成熟的技术上发展而来，是其最新研究成果，与其传统MCC 相比有了跨越式的发展。本文就MNS is 系统的结构、功能、特点、以及新技术在其中的应用做个介绍，并就实际应用和调试中遇到的问题和解决方法与大家
3、分享和讨论。1 什么是 MNS is 系统1.1 is - i 是“Intelligence”和“ integrated”的简写， s是“system ”的简写1.2 MNS is 就是基于 MNS 低压开关柜的一种智能化的低压配电和电机控制、保护、监测等完整解决方案。它不是单个元器件，是由众多部件构成的一种完整的系统，如下图1 为 MNS is 柜子的外观；图 2 是 MNS is 系统架构，虚框内为硬件部分除柜子外的主要组成部件：Mlink - 数据的交换中心，与外界的通讯接口（DCS 、OPC Server . ） ，主要功能是做为路由器和信息提供者。MView - 触摸屏人机界面，实现
4、监测和控制MControl - 控制和保护模块以及回路的输入输出接口MStart / MFeed - 载流单元，即俗称的抽屉单元，包括马达起动器和馈电图 1：MNS is 开关柜外观图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 第 3 页 共 8 页图 2：MNS is 系统架构图2 MNS is 系统性能特点2.1 硬件部分2.1.1 传统 MNS 柜子或市面上许多其他型号的低压配电柜，其一次和二次回路的外引电缆均设计在一
5、个电缆小室内， 操作时容易互相干扰， 带电作业时， 对于保护措施不到位的情况下容易引起短路、触电等危险。MNS is 系统的柜型设计将一次和二次回路走线物理分开，分别位于左右两侧各自独立的小室，确保作业的安全，如图1 所示。2.1.2 抽屉单元 MStart/MFeed，最小的尺寸做到6E/4（1E=25mm） ，更加节省空间。（1)操作手柄和连锁机构与传统MNS 一样，有合闸、分闸、测试、抽出 /推入、隔离等 5 个位置。（2）指示部分使用4 个 LED 灯，从左到右分别为绿色、黄色、红色和绿色，这些灯在什么情况下被点亮可在设置参数时任意配置。（3）内部控制回路使用电路板进行整合，多功能的检
6、测元件安装于出线铜排上，与其合为一体，使得抽屉内部显得简洁有序。2.1.3 电流测量采用了前端技术，淘汰了互感器，如图3 所示，有如下几个特点：（1）标准工业检测元件（2）包含了电流、电压和温度等多种检测（3）可设定的最小额定电流为0.2A （4）检测精度高： 电流 +/- 2% 电压 +/- 2% 温度 +/- 2% 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 第 4 页 共 8 页 剩余电流、功率因素+/- 5% 图 3
7、：检测元件实物图2.1.4保护单元 MControl 与抽屉分离，方便更换和维护，不受抽屉容量尺寸大小影响，在回路进行增容或降容等更改时降低费用。这种方式也可实现特殊的使用要求，如天津一个项目中，将抽屉单元 MStart 内的 Watchdog接点短接，实现了现场特殊应用要求。2.1.5 MLink 储存了项目的配置和参数文件，是信息提供者和系统内外数据交换的中心，其功能和特点如下：（1） 1 个 MLink 最多可以连接 7 个柜子中的 60 个 MControl 。（2）集众多协议于一身，与外部的通讯无需再选择众多的不同网关： Fieldbus: Profibus、Modbus RTU、M
8、odbus TCP Ethernet TCP/IP: OPC Server(DA&AE) 、Web Server . （3）使用网页浏览器直接监测设备运行参数、数据、状态；控制设备起停、故障复位等；实现数据的远距离快速传输和操作上便捷易行。通过使用集线器可实现数据共享，亦可使用无线设备实现数据的无线传输，通过设置用户和密码以识别登入，确保设备安全。（4）系统同步时间有两种方式选择，一种是使用MLink 自带的时钟；另一种是通过标准网络时间协议（ SNTP）的时间信号。（5）两个 MLink 通过 RS232接口实现互相冗余（6）存储器为市面上广泛使用的CF 卡。2.1.6 人机界面 MView
9、 ，是一个标准工业触摸屏，安装微软的操作系统，配备了USB 接口连接鼠标等 USB 设备。通过 TCP/IP 网口与 MLink 连接，使用 IE 浏览器访问 MLink 进行监测和控制。2.2 软件部分2.2.1 项目基础配置和架构软件ME（MNS Engineer）, 功能如下：（1）客户信息管理（2）项目和项目结构的创建和管理（3）配置开关柜系统的柜子、抽屉单元、主母排（4）配置回路控制功能、保护功能等参数（5）导出项目配置此软件只用于创建项目，并导出项目信息，做为项目运行和调试的基础。2.2.2 调试软件 MNavigate MNavigate 是 现场 工程 师调试 和用 户修 改
10、回路 参数 的专 用软 件 ， V5.0 以上版本 分为MNavigate Server 和 MNavigate Client ，在运行 MNavigate Server 后才可使用 MNavigate Client，图 4 是 MNavigate Client 软件界面。其功能如下：（1）配置用户和使用权限，每个用户的权限可以自定义选择，如设置操作员用户无参数修改权限，设置管理员用户即可操作电机亦可修改参数。（2）将项目数据导出到Mlink 的 CF 存储卡（3）配置 MLink 参数： IP、Web服务器、现场总线、 OPC 服务器、冗余（4）设置系统时间同步方式（5）配置现场总线数据映射
11、表名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 第 5 页 共 8 页（6）项目配置信息概览，可导成Excel 文件（7）MControl 参数值概览，可导成Excel 文件（8）MControl 参数整定：保护参数、控制功能、维护参数等（9）Mlink 参数相互拷贝（10）MControl 参数相互拷贝（11）回路名称更改（12）更改 MControl 在线或离线状况（13）下发 MLink 和 MControl 的配置和参
12、数（14）帮助功能：软件使用指南、参数配置指南、参数下发故障代码查询等。图 4：MNavigate Client 软件界面3 典型回路控制MNS is 系统提供了如下几种控制方式：（1）NR-DOL - 直接起动（2）NR-DOL RCU - 带机旁控制按钮的直接起动(3) NR-DOL softstarter - 软起动（4）NR-S/D - 星三角起动(5) REV-DOL - 正反转起动(6) REV-DOL RCU - 带机旁控制按钮的正反转起动(7) Transparent - 直接控制接触器(8) Transparent without Control - 不带控制的馈电回路(9)
13、 Transparent with Control - 带控制的馈电回路(10) Actuator - 励磁起动由于篇幅的原因仅列举图5 中几个回路图：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 第 6 页 共 8 页图 5：几种典型回路单线图4 现场实际调试中容易遇到的问题和解决方法4.1 在下发 Mcontrol 配置（Configuration）或参数（ parameters ）时，出现下发失败的错误信息，代码为 “0
14、 x2F” 。这种情况主要有两个原因：从未下发过MLink 的配置（ Configuration）和 MControl 的应用程序(Application)，或者项目文件更新后，如回路增加保护功能等，而未重新下发MLink 的配置 （Configuration） 和 MControl 应 用 程 序(Application) ； 在下 发 MControl 应 用 程序(Application)前未将电脑系统语言环境改为英文。 如图 6 所示将电脑的语言环境改为英文即可。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整
15、理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 第 7 页 共 8 页图 6 电脑语言环境更改界面4.2 上位机读取 MLink 寄存器地址数据不正确，好像地址位偏差了1 位。MLink 寄存器地址是从“ 1”开始为首地址，而上位机是以“0”位为首地址，因此将地址位偏移一位后数据读取正常。4.3 要在 MView 上操作时，需将控制权限从远方控制（Remote ）改为 Web控制（BusLocal） ，但是MView 却无法将控制权限再改回远方控制，上位机将无法再控制设备。在上位机发出控制命令前，先写一个将权限置为远方控制的控制字给MLink 。4.
16、4 在更换 MControl 后，按照通常下发顺序：Application -Configuration-Parameters 进行操作，MNavigate 上提示下发成功，但 MStart 上四个指示灯一直闪烁， 即 MStart 与 MControl 通讯失败。在下发 Configuration 前要先下发 Paratemers ，即按照如下顺序下发： Application - Parameters - Configuration，问题得到解决， MStart 恢复正常。4.5 天津的一个项目中，MStart 内的watchdog 接点已经被短接，在下发馈电回路MControl 的App
17、lication 和 Configuration 时，运行的馈电抽屉接触器会分开，回路失电。经分析，虽然 watchdog接点被短接，但是只有带RCU 功能的控制方式，在MControl 不在线的情况下运行的回路能够继续保持原有的状况。4.6 在配置 MLink 映射表（ Mapping）时，选择上传抽屉的隔离状态，但是抽屉处于隔离时，对应寄存器地址值未发生改变。抽屉的隔离位置检测功能目前还不具备，预留后期升级。4.7 MView 上显示部分马达回路电压只有100多伏，实际系统电压为380V。发现这些电压检测有问题的回路负载（马达）未连接，由于 MStart 的检测元件是装在出线侧，须接上负载
18、以构成连通的回路，检测的数值才准确。4.8 上海的一个项目中，有一个抽屉起动后报“CF1 Contactor Feedback Trip ”故障，故障复位后再次起动亦是如此。马达起动后，需要检测两个信号：接触器的反馈接点和回路电流。如果发出起动命令后，其中任何一个信号没有接收到，就会报“CF1 Contactor Feedback Trip ”故障。检查此回路控制电源和二次回路接线正常，检查一次出线电缆接线时，发现由于是6E/2 抽屉，其出线端子是前后错开固定，施工人员没有辨认对应的正确出线端子，把负载接到了其他回路的出线端子上，造成无电流输出，而出现故障信号。4.9 系统指示和输出的电流百分
19、比，是基于设定的电机额定电流而换算成百分比，不是基于抽屉额定容量。4.10 部分电脑在运行V5.0 以上版本 MNavigate Client 程序后，出现无法登陆问题，提示不能连接服务器。（1）首先，必须安装了MNavigate Server ，且先运行。（2）检查在运行 MNavigate Server 和 MNavigate Client 时，是否有通过 TCP/IP 网口连接网络， 如果已经连接了网络，先断开网络后重新运行MNavigate Server 和 MNavigate Client。5 MNS is 的展望传统的断路器热继电器的MCC 系统是在故障发生后进行故障排除，是一种被
20、动维护； 后来随着技术的发展，采用了数字式的多功能保护和控制系统，如INSUM, 但其大多是基于时间表和发生可能性的一种预防性维护；MNS is 是朝着更完善的前瞻维护发展，它提供了维护部门与生产部门交叉合作功能，以减少或消除可能出现的故障，由此缩短停机时间，提高生产率。MNS is 系统能够在低压开关柜的集中智能控制、工厂自动化、工业网络、降低维护成本等方面发挥其优势，随着越来越多用户日益增长的对智能化MCC 的需求， MNS is 系统将会有更广阔的发展空间。6 结语综上所诉， MNS is 系统的推出，丰富了MCC 产品系列，为客户提供更多样的选择。当然客户应依据自身项目特点以及成本等各
21、方面综合考虑，选择最适合的产品。希望本文能对了解MCC低压开关柜新技术的应用和发展有所帮助。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 第 8 页 共 8 页参考文献1 1TGC910509M0201 MNS iS Quick Guide Rel 5_32 1TGC910165M0201 MNSiS Interface Manual MLink3 1TGC900068M0201_MNavigate_Client_Configuration_Help4 1TGC910067M0201_MNavigateHelp_Functions_en-US_V530名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -