1、新型低壓MCC控制系統MNS is 探討和應用廈門ABB低壓電器設備有限公司作者：魏日翔 陳華標低壓開關柜發展到今日，已經經歷了幾代的發展; MCC(馬達控制中心) 作為其主要組成部分也隨之有了很大的發展，與傳統的斷路器+熱繼電器的模式相比，它已經發生了質的飛躍，吸收了很多前端科技，進入到了數字化和智能化時代。當前，為了因應客戶對技術發展的需要，許多低壓開關柜廠家都在加大力度以便推出最新一代的MCC 系統。ABB作為全球電力和自動化技術領導者，在這方面更是走在了前面，其最新一代MCC開關柜MNS is 系統已經推出并已經逐步開始投入運營。ABB的MNS系列低壓開關柜經歷了3代的發展，第一臺MN

2、S開關柜于1975年推出，到90年代誕生了第二代MNS+INSUM形式的智能MCC系統，第三代MNS is 系統是在原有成熟的技術上發展而來，是其最新研究成果，與其傳統MCC相比有了跨越式的發展。本文就MNS is 系統的結構、功能、特點、以及新技術在其中的應用做個介紹，并就實際應用和調試中遇到的問題和解決方法與大家分享和討論。1 什么是MNS is 系統1.1 is - i是“Intelligence”和“integrated”的簡寫，s是“system”的簡寫1.2 MNS is 就是基于MNS低壓開關柜的一種智能化的低壓配電和電機控制、保護、監測等完整解決方案。它不是單個元器件，是由眾多

3、部件構成的一種完整的系統，如下圖1為MNS is 柜子的外觀；圖2是MNS is系統架構，虛框內為硬件部分除柜子外的主要組成部件：Mlink - 數據的交換中心，與外界的通訊接口（DCS 、OPC Server .），主要功能是做為路由器和信息提供者。MView - 觸摸屏人機界面，實現監測和控制MControl - 控制和保護模塊以及回路的輸入輸出接口MStart / MFeed - 載流單元，即俗稱的抽屜單元，包括馬達起動器和饋電圖1：MNS is 開關柜外觀圖第 2 頁 共 8 頁圖2：MNS is 系統架構圖2 MNS is 系統性能特點2.1 硬件部分2.1.1傳統MNS柜子或市面上

4、許多其他型號的低壓配電柜，其一次和二次回路的外引電纜均設計在一個電纜小室內，操作時容易互相干擾，帶電作業時，對于保護措施不到位的情況下容易引起短路、觸電等危險。MNS is 系統的柜型設計將一次和二次回路走線物理分開，分別位于左右兩側各自獨立的小室，確保作業的安全，如圖1所示。2.1.2抽屜單元MStart/MFeed，最小的尺寸做到6E/4（1E=25mm），更加節省空間。（1)操作手柄和連鎖機構與傳統MNS一樣，有合閘、分閘、測試、 抽出/推入、隔離等5個位置。（2）指示部分使用4個LED燈，從左到右分別為綠色、黃色、紅色和綠色，這些燈在什么情況下被點亮可在設置參數時任意配置。（3）內部控

5、制回路使用電路板進行整合，多功能的檢測元件安裝于出線銅排上，與其合為一體，使得抽屜內部顯得簡潔有序。2.1.3電流測量采用了前端技術，淘汰了互感器，如圖3所示，有如下幾個特點：（1）標準工業檢測元件（2）包含了電流、電壓和溫度等多種檢測（3）可設定的最小額定電流為0.2A（4）檢測精度高：> 電流 +/- 2%> 電壓 +/- 2%> 溫度 +/- 2%第 3 頁 共 8 頁> 剩余電流、功率因素 +/- 5%圖3：檢測元件實物圖2.1.4保護單元MControl 與抽屜分離，方便更換和維護，不受抽屜容量尺寸大小影響，在回路進行增容或降容等更改時降低費用。這種方式也可實

6、現特殊的使用要求，如天津一個項目中，將抽屜單元MStart內的Watchdog接點短接，實現了現場特殊應用要求。2.1.5 MLink儲存了項目的配置和參數文件，是信息提供者和系統內外數據交換的中心，其功能和特點如下：（1） 1個MLink最多可以連接7個柜子中的60個MControl 。（2）集眾多協議于一身，與外部的通訊無需再選擇眾多的不同網關：> Fieldbus: Profibus、Modbus RTU、Modbus TCP>Ethernet TCP/IP: OPC Server(DA&AE) 、Web Server .（3）使用網頁瀏覽器直接監測設備運行參數、數據

7、、狀態；控制設備起停、故障復位等；實現數據的遠距離快速傳輸和操作上便捷易行。通過使用集線器可實現數據共享，亦可使用無線設備實現數據的無線傳輸，通過設置用戶和密碼以識別登入，確保設備安全。（4）系統同步時間有兩種方式選擇，一種是使用MLink自帶的時鐘；另一種是通過標準網絡時間協議（SNTP）的時間信號。（5）兩個MLink通過RS232接口實現互相冗余（6）存儲器為市面上廣泛使用的CF卡。2.1.6人機界面MView，是一個標準工業觸摸屏，安裝微軟的操作系統，配備了USB接口連接鼠標等USB設備。通過TCP/IP網口與MLink連接，使用IE瀏覽器訪問MLink進行監測和控制。2.2 軟件部分

8、2.2.1 項目基礎配置和架構軟件ME（MNS Engineer）, 功能如下：（1）客戶信息管理（2）項目和項目結構的創建和管理（3）配置開關柜系統的柜子、抽屜單元、主母排（4）配置回路控制功能、保護功能等參數（5）導出項目配置此軟件只用于創建項目，并導出項目信息，做為項目運行和調試的基礎。2.2.2 調試軟件MNavigateMNavigate是現場工程師調試和用戶修改回路參數的專用軟件，V5.0以上版本分為MNavigate Server 和MNavigate Client ，在運行MNavigate Server后才可使用MNavigateClient，圖4是MNavigate Cli

9、ent軟件界面。其功能如下：（1）配置用戶和使用權限，每個用戶的權限可以自定義選擇，如設置操作員用戶無參數修改權限，設置管理員用戶即可操作電機亦可修改參數。（2）將項目數據導出到Mlink的CF存儲卡（3）配置MLink參數：IP、Web服務器、現場總線、OPC服務器、冗余（4）設置系統時間同步方式（5）配置現場總線數據映射表第 4 頁 共 8 頁（6）項目配置信息概覽，可導成Excel文件（7）MControl參數值概覽，可導成Excel文件（8）MControl參數整定：保護參數、控制功能、維護參數等（9）Mlink參數相互拷貝（10）MControl參數相互拷貝（11）回路名稱更改（12

10、）更改MControl在線或離線狀況（13）下發MLink和MControl的配置和參數（14）幫助功能：軟件使用指南、參數配置指南、參數下發故障代碼查詢等。圖4：MNavigate Client軟件界面3 典型回路控制MNS is 系統提供了如下幾種控制方式：（1）NR-DOL - 直接起動（2）NR-DOL RCU - 帶機旁控制按鈕的直接起動(3) NR-DOL softstarter - 軟起動（4）NR-S/D - 星三角起動(5) REV-DOL - 正反轉起動(6) REV-DOL RCU -帶機旁控制按鈕的正反轉起動(7) Transparent - 直接控制接觸器(8) Tr

11、ansparent without Control - 不帶控制的饋電回路(9) Transparent with Control - 帶控制的饋電回路(10) Actuator - 勵磁起動由于篇幅的原因僅列舉圖5中幾個回路圖：第 5 頁 共 8 頁圖5：幾種典型回路單線圖4 現場實際調試中容易遇到的問題和解決方法4.1 在下發Mcontrol 配置（Configuration）或參數（parameters）時，出現下發失敗的錯誤信息，代碼為 “0x2F” 。>>這種情況主要有兩個原因：從未下發過MLink的配置（Configuration）和MControl的應用程序(Appl

12、ication)，或者項目文件更新后，如回路增加保護功能等，而未重新下發MLink的配置（Configuration）和MControl應用程序(Application) ；在下發MControl 應用程序(Application)前未將電腦系統語言環境改為英文。如圖6所示將電腦的語言環境改為英文即可。第 6 頁 共 8 頁圖6 電腦語言環境更改界面4.2 上位機讀取MLink寄存器地址數據不正確，好像地址位偏差了1位。>>MLink 寄存器地址是從“1”開始為首地址，而上位機是以“0”位為首地址，因此將地址位偏移一位后數據讀取正常。4.3 要在MView上操作時，需將控制權限從遠

13、方控制（Remote）改為 Web控制（BusLocal），但是MView卻無法將控制權限再改回遠方控制，上位機將無法再控制設備。>>在上位機發出控制命令前，先寫一個將權限置為遠方控制的控制字給MLink 。4.4 在更換MControl后，按照通常下發順序：Application ->Configuration->Parameters 進行操作，MNavigate上提示下發成功，但MStart上四個指示燈一直閃爍，即MStart與MControl通訊失敗。 >>在下發Configuration前要先下發Paratemers，即按照如下順序下發：Applic

14、ation -> Parameters-> Configuration，問題得到解決，MStart恢復正常。4.5 天津的一個項目中，MStart內的watchdog接點已經被短接，在下發饋電回路MControl 的Application和Configuration時，運行的饋電抽屜接觸器會分開，回路失電。>>經分析，雖然watchdog接點被短接，但是只有帶RCU功能的控制方式，在MControl不在線的情況下運行的回路能夠繼續保持原有的狀況。4.6 在配置MLink映射表（Mapping）時，選擇上傳抽屜的隔離狀態，但是抽屜處于隔離時，對應寄存器地址值未發生改變。&

15、gt;>抽屜的隔離位置檢測功能目前還不具備，預留后期升級。4.7 MView上顯示部分馬達回路電壓只有100多伏，實際系統電壓為380V。>>發現這些電壓檢測有問題的回路負載（馬達）未連接，由于MStart的檢測元件是裝在出線側，須接上負載以構成連通的回路，檢測的數值才準確。4.8 上海的一個項目中，有一個抽屜起動后報“CF1 Contactor Feedback Trip” 故障，故障復位后再次起動亦是如此。>>馬達起動后，需要檢測兩個信號：接觸器的反饋接點和回路電流。如果發出起動命令后，其中任何一個信號沒有接收到，就會報“CF1 Contactor Feedb

16、ack Trip”故障。檢查此回路控制電源和二次回路接線正常，檢查一次出線電纜接線時，發現由于是6E/2抽屜，其出線端子是前后錯開固定，施工人員沒有辨認對應的正確出線端子，把負載接到了其他回路的出線端子上，造成無電流輸出，而出現故障信號。4.9 系統指示和輸出的電流百分比，是基于設定的電機額定電流而換算成百分比，不是基于抽屜額定容量。4.10 部分電腦在運行V5.0以上版本MNavigate Client程序后，出現無法登陸問題，提示不能連接服務器。>>（1）首先，必須安裝了MNavigate Server ，且先運行。（2）檢查在運行MNavigate Server 和MNavi

17、gate Client 時，是否有通過TCP/IP網口連接網絡，如果已經連接了網絡，先斷開網絡后重新運行MNavigate Server 和MNavigate Client。5 MNS is 的展望傳統的斷路器熱繼電器的MCC系統是在故障發生后進行故障排除，是一種被動維護；后來隨著技術的發展，采用了數字式的多功能保護和控制系統，如INSUM, 但其大多是基于時間表和發生可能性的一種預防性維護；MNS is 是朝著更完善的前瞻維護發展，它提供了維護部門與生產部門交叉合作功能，以減少或消除可能出現的故障，由此縮短停機時間，提高生產率。MNS is 系統能夠在低壓開關柜的集中智能控制、工廠自動化、工業網絡、降低維護成本等方面發揮其優勢，隨著越來越多用戶日益增長的對智能化MCC的需求，MNS is 系統將會有更廣闊的發展空間。6 結語綜上所訴，MNS is 系統的推出，豐富了MCC產品系列，為客戶提供更多樣的選擇。當然客戶應依據自身項