電氣自動化在低壓系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.概述

　　低壓電氣開關(guān)或控制系統(tǒng)是各種生產(chǎn)裝置及配套電氣設(shè)備的重要組成部分，它們連接或隔離低壓電網(wǎng)的元件并控制運行的電氣設(shè)備，因此其性能的好壞在很大程度上制約著生產(chǎn)裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行，同時各配電及傳動裝置的特點也要求，在發(fā)生工藝故障時，能夠及時可靠的動作，防止生產(chǎn)事故的擴大。但長期以來，電氣作業(yè)、保護定值整定、設(shè)備監(jiān)視和故障報警診斷，一直停留在設(shè)備陳舊、人工處理的落后水平上，無法滿足日益發(fā)展的工藝技術(shù)和科學(xué)管理的要求。為此，迫切需要一種電氣自動化解決方案。隨著以計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和電子技術(shù)為代表的3C技術(shù)的飛速發(fā)展，使這一理想變?yōu)楝F(xiàn)實。低壓自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，使電氣專業(yè)從根本上實現(xiàn)了工藝管理、過程控制和故障診斷的科學(xué)化和準確化。

 　　“12萬噸離子膜燒堿裝置”是錦化投資8億元新建的“九五”工程項目，全套工藝技術(shù)和設(shè)備均由日本旭硝子公司提供。電氣部分國內(nèi)配套，但由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜、技術(shù)要求較高，因此，我們將低壓系統(tǒng)自動化技術(shù)引入到電氣控制上來，設(shè)計并完成了國內(nèi)第一套低壓自動化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制方案。通過微機系統(tǒng)將電氣元件與過程控制PLC裝置有機地融為一體，使運行人員在中央控制室就可完成電氣開關(guān)和控制裝置的遙控、遙測、故障報警、定值修改和后臺編程等工作，從而與儀表專業(yè)的DCS集散系統(tǒng)一起，構(gòu)成了一套完整的現(xiàn)代化工藝控制體系，真正實現(xiàn)了裝置生產(chǎn)過程的自動化。

2 整體方案

　　本裝置共有低壓配電室四個，各種大容量低壓開關(guān)11臺，分別控制著整流電解、氯氫處理、循環(huán)冷凍和鹽水精制等工序的循環(huán)泵、冷凍機、氫壓機及氯壓機等關(guān)鍵設(shè)備200多臺。另外，電氣專業(yè)還負責(zé)原鹽貯運工藝的PLC自動化貯鹽控制系統(tǒng)——S7-300，該系統(tǒng)由電源、CPU、A/I、A/O、D/I、D/O模塊、及觸摸屏組成。要實現(xiàn)如此復(fù)雜系統(tǒng)的過程控制，單純依靠智能開關(guān)和現(xiàn)場監(jiān)控是無法辦到的，必須依靠現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和可靠的低壓系統(tǒng)自動化軟件，通過工業(yè)以太網(wǎng)將傳統(tǒng)的智能元件與微機系統(tǒng)進行有效的結(jié)合，才能夠真正實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的集中統(tǒng)一管理。

　　低壓自動化系統(tǒng)的智能元件不僅要連接不同的自動化部件，還要提供一個共同的軟件環(huán)境，使所有部件和任務(wù)集成為一個系統(tǒng)。經(jīng)過與有關(guān)公司的交流，最終我們選中了西門子公司的3WN6智能低壓斷路器、S7-300PLC和低壓系統(tǒng)自動化軟件。

　　3WN6低壓智能斷路器是低壓系統(tǒng)自動化的核心，它不僅具備普通開關(guān)的過流、短路、欠壓和過壓保護，而且在本體單片機的控制下，可通過液晶屏幕，現(xiàn)場完成參數(shù)設(shè)定、顯示動作報警和故障記錄等功能。所有工序的配電及控制任務(wù)均由3WN6開關(guān)來完成。另外，SIMATICS7-300 PLC系統(tǒng)本身就是一套完整的自動化控制裝置，它體積雖小，但功能強大，在CPU及STEP7軟件的控制下，280多個A/I、A/O、D/I和D/O輸入輸出點協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)原鹽貯運工序從卸車、上鹽、自動輪倉貯鹽到下鹽等全部工序的電氣控制自動化。通過先進的現(xiàn)場總線系統(tǒng)PROFIBUS，利用一條通訊電纜——屏蔽雙絞線以及RS485通訊端口，將3WN6低壓智能斷路器的DP/3WN6通訊端口和S7-300PLC系統(tǒng)的MPI通訊端口有機地融為一體，在后臺計算機軟件的集中統(tǒng)一管理下，完成整個氯堿裝置的低壓系統(tǒng)自動化控制。

3 系統(tǒng)配置

（1）后臺控制用計算機

微型工業(yè)控制計算機 1臺

（2）西門子3WN6低壓斷路器

400V/3200A 2臺

400V/1600A 2臺

400V/1250A 5臺

400V/1000A 2臺

（3）通訊接口

DP/3WN6專用 11臺

（4）網(wǎng)卡

CP5412 1塊

（5）系統(tǒng)軟件

SIMATIC WinCC 1套

Win3WN6 1套

SICAM LCC 1套

SIMATIC STEP 7、Protool

（6）PLC可編程序控制器

S7-300 1套

4.自動化裝置及系統(tǒng)的特點和功能

（1）3WN6低壓智能斷路器的特點：

3WN6是一種經(jīng)濟型低壓智能斷路器，它采用了模塊化的工程設(shè)計，使得通訊、保護和測量等功能更為穩(wěn)定