李 漾

（廣州地鐵運(yùn)營事業(yè)總部，廣州 518049）

馬達(dá)控制中心 MCC（MOTOR CONTROL CENTER）統(tǒng)一管理配電和儀器設(shè)備，將各種電機(jī)控制單元、饋電線接頭單元、配電變壓器、照明配電盤、聯(lián)鎖繼電器以及計(jì)量設(shè)備裝入一個(gè)整體安裝的機(jī)殼內(nèi)并且由一個(gè)公共的封閉母線供電。隨著開放、標(biāo)準(zhǔn)、通用工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)和智能元器件的快速發(fā)展，智能MCC逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)簡單MCC應(yīng)用到各種工業(yè)或特殊行業(yè)領(lǐng)域，為行業(yè)的發(fā)展提供新的動力和保障，本文以深圳地鐵5號線典型車站為例闡述智能 MCC在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制中的應(yīng)用方案及特點(diǎn)分析。

1 典型車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)組成及監(jiān)控要求

車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備主要包括空調(diào)風(fēng)柜、送/排風(fēng)機(jī)風(fēng)閥、防火閥、TVF風(fēng)機(jī)、U/O風(fēng)機(jī)、射流風(fēng)機(jī)、冷水機(jī)組、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔等。根據(jù)不同功能區(qū)域劃分，車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)包括隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站公共區(qū)大系統(tǒng)、車站管理用房小系統(tǒng)及制冷水系統(tǒng)。車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要作用是在日常運(yùn)營情況下給乘客和設(shè)備提供舒適的環(huán)境和在事故災(zāi)害情況下啟動消防排煙模式進(jìn)行通風(fēng)排煙排毒、保障生命安全及輔助滅火。

通風(fēng)空調(diào)設(shè)備通常設(shè)就地控制、車控室控制、OCC控制三級控制。車站上位BAS系統(tǒng)與智能MCC雙向通信。在正常情況下由OCC或車控室綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過BAS至智能MCC實(shí)現(xiàn)對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視、測量、設(shè)定值、控制和保護(hù)等。在車控室控制、OCC控制完全失效或未使用的情況下，智能MCC能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備控制轉(zhuǎn)換及運(yùn)行狀態(tài)顯示，即完全由智能MCC接管監(jiān)控。

2 智能MCC實(shí)現(xiàn)方案

深圳地鐵5號線車站 MCC是基于羅克韋爾自動化成套產(chǎn)品的智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。下圖是典型車站怡景站智能MCC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

智能MCC在每個(gè)MCC柜內(nèi)對通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視、保護(hù)和控制是通過掛在 3條 DeviceNet總線上的micrologix5000小型PLC、E3 Plus馬達(dá)保護(hù)控制器、PowerFlex70/700變頻器和SMC Flex系列軟啟動器來實(shí)現(xiàn)，這樣做的目的是為了分散由于總線故障造成的風(fēng)險(xiǎn)，從而保證總線設(shè)備控制的可靠性。具體如下：

1）風(fēng)閥。風(fēng)閥狀態(tài)監(jiān)視和開關(guān)控制由MicroLogix 1500系列小PLC負(fù)責(zé)，該小PLC輸入輸出模塊連接到風(fēng)閥相應(yīng)干接點(diǎn)上，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)適配器接入DeviceNet總線。

圖1 怡景站智能MCC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2）車站管理用房小系統(tǒng)電動機(jī)。車站管理用房小系統(tǒng)電動機(jī)狀態(tài)監(jiān)視、保護(hù)（過載、缺相、接地、堵轉(zhuǎn)等）和開關(guān)控制由馬達(dá)保護(hù)控制器E3 Plus負(fù)責(zé)完成。E3 Plus本身帶有現(xiàn)場總線接口直接接入DeviceNet總線。

3）功率大于75kW的隧道風(fēng)機(jī)。采用SMC Flex系列軟起動器來控制電動機(jī)起停包括正反轉(zhuǎn)切換，并具有過載、缺相、三相不平衡等保護(hù)功能。軟起動器通過自帶網(wǎng)卡接入DeviceNet總線。

4）空調(diào)風(fēng)柜、回排風(fēng)機(jī)、冷卻冷凍水泵等。采用 PowerFlex70/700系列變頻器來控制電動機(jī)起停與調(diào)速。變頻器通過自帶網(wǎng)卡直接接入 DeviceNet總線。

智能MCC網(wǎng)關(guān)采用ControLogix5000系列大型PLC，該網(wǎng)關(guān)通過冗余的Conrolnet總線與上位BAS系統(tǒng)雙向通信。通該網(wǎng)關(guān)，OCC或車控室實(shí)現(xiàn)對通風(fēng)空調(diào)等設(shè)備的監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對智能設(shè)備（電動機(jī)保護(hù)控制器、變頻器、軟起動器等）的參數(shù)設(shè)定、復(fù)位等。另一方面 MCC系統(tǒng)也可以向BAS、綜合監(jiān)控系統(tǒng)傳送MCC所有回路的位置狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動作、參數(shù)設(shè)定值、電流值、電壓、功率因數(shù)、有功電度、無功電度、諧波量等。

在車站兩端環(huán)控電控室各配置一個(gè)帶嵌入式觸摸屏的HMI工控機(jī)，用以監(jiān)控智能 MCC。即在觸摸屏上可完成對設(shè)備的單控、組控、序列控制、邏輯控制、區(qū)域模式控制，當(dāng) BAS尚未調(diào)通或 BAS故障時(shí)，可以通過工控機(jī)完成防排煙控制、緊急通風(fēng)模式控制、單控、組控、序列控制、邏輯控制、區(qū)域模式控制等功能。

3 智能MCC特點(diǎn)及與傳統(tǒng)MCC比較

1）節(jié)約工程投資成本。智能MCC采用標(biāo)準(zhǔn)、開放的 DeviceNet現(xiàn)場總線技術(shù)，通過與之連接的智能設(shè)備（電動機(jī)保護(hù)控制器、變頻器、軟起動器等）執(zhí)行對通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)定、監(jiān)視控制等功能，相對傳統(tǒng) MCC減少了許多遠(yuǎn)程IO模塊機(jī)架及大量電纜、橋架管、端子槽盒、中間繼電器等采購及安裝費(fèi)用，雖然智能設(shè)備價(jià)格相對較貴，但總體工程投資成本智能MCC比傳統(tǒng)MCC仍減少15%左右。

2）大量減少安裝調(diào)試時(shí)間。智能MCC顯然比傳統(tǒng) MCC結(jié)構(gòu)簡單安裝方便調(diào)試容易，避免了傳統(tǒng) MCC需要敷設(shè)大量橋架管線及調(diào)試時(shí)點(diǎn)對點(diǎn)校對耗時(shí)耗力，從而減少約40%安裝調(diào)試時(shí)間（本文智能MCC案例減少時(shí)間約4個(gè)月），為實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)工期提供有力保證。

3）節(jié)約維護(hù)成本。由于智能MCC采用智能控制保護(hù)器、變頻器、軟啟動器等智能設(shè)備，具有自診斷與簡單故障處理的能力并通過現(xiàn)場總線DeviceNet將相關(guān)信息進(jìn)行上傳，用戶可以查詢所有運(yùn)行設(shè)備的診斷維護(hù)信息，實(shí)現(xiàn)防性維護(hù)及定點(diǎn)維修，以減少故障停機(jī)次數(shù)和故障停機(jī)時(shí)間;另電纜數(shù)量大大減少，故障點(diǎn)也大大減少，既節(jié)約了系統(tǒng)的維護(hù)成本，又提高了系統(tǒng)設(shè)備利用率。傳統(tǒng) MCC則需要配備更多經(jīng)過較長時(shí)間培訓(xùn)熟練的人員負(fù)責(zé)維護(hù)，處理故障也花費(fèi)更多時(shí)間人力。

4）開放性和擴(kuò)展性。智能MCC由于采用標(biāo)準(zhǔn)、開放的 DeviceNet現(xiàn)場總線技術(shù)，使得需增加的設(shè)備很方便地掛接在現(xiàn)場總線上完成擴(kuò)展，并在軟件上適當(dāng)設(shè)置即可，例如要增加兩組風(fēng)機(jī)監(jiān)控，只需要增加接入兩臺 POWERFLEX70或其它兼容DeviceNet總線變頻器后簡單參數(shù)設(shè)置和組態(tài)即可。傳統(tǒng)MCC則需要重新敷設(shè)較多硬線、配置IO模塊機(jī)架及重新軟件組態(tài)編程等大量工作。

采用DeviceNet等現(xiàn)場總線技術(shù)的智能MCC以其開放性、擴(kuò)展性、實(shí)用性、可靠性、高性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，已成為智能馬達(dá)控制技術(shù)發(fā)展的主流，并為相關(guān)行業(yè)帶來良好的市場效益和發(fā)展機(jī)遇。