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mcc智能控保装置样本

智能MCC控保装置

一、产品概述：

ZT-MKB型智能MCC（MotorControlCenter）控制保护装置是在研究国外同类先进产品、总结国内大量电气系统典型设计经验的基础上，为适应电气系统二次设备智能终端化的趋势，针对MCC回路的设计特点推出的新一代数字式、强抗干扰型智能MCC控保装置。

在以塑壳断路器（MCCB）+接触器（C）+热继电器（TR）为供电元件的典型MCC供电回路中，以控制/联锁开关、按钮、继电器、变送器、测量仪表、信号灯等作为实现控制、保护、联锁、测量、信号功能的传统设计，工作量大且MCC柜体生产厂需时时与设计相协调，其结果一是造成设计与生产效率低；二是增加用户现场维护工作量；三是设备与技术发展不相匹配。

ZT-MKB型智能MCC控保装置的推出：

✧由于其完善的控制、保护、联锁、测量、信号等功能、采用的通用化设计理念，极大提高了设计与生产效率，同时降低了用户现场维护工作量。

✧由于其高度集成化、智能终端化的设计思想，真正意义上满足了现代控制系统对现场执行元件的要求。

二、产品主要特点

✧解决了热继电器和MCCB过载部分不能模拟MCC负荷的电特性和热特性的缺憾，在节省热继电器、简化MCCB构造的基础上，能更好地保护用电设备。

长久以来，国内在MCC回路中采用热继电器来保护低压电动机，由于原理上的缺憾，使得热继电器难以模拟电动机的发热特性，本产品采用数字方法建立电动机的发热模型，从原理上解决了低压电动机的热保护问题。

✧解决了MCCB瞬时脱扣器对长距离供电电动机端单相接地保护灵敏度不够的问题，省却了以往针对该问题单独加装单相接地保护的手段。

✧具有丰富的联锁功能。

可以解决复杂的工艺联锁（如电动机间的联锁、电动机与液位、温度等物理量的联锁），现场在不使用继电器搭接逻辑的前提下，可以实现非常复杂的联锁，提高了设计效率。

✧解决了由于传统二次分离元件的原因使MCC抽屉单元盲目加大的弊病，设计前便可精确地规划MCC配电柜，保证了二次图纸的设计进度和图纸修改不会影响MCC柜体的规划和生产，加快了工程进度、提高了生产效益。

✧为过程自动化系统（如：

DCS、SCADA）提供了一个优秀的智能终端，节省了大量二次电缆和I/O设备，在降低了整个监控系统造价的基础上，提高了系统的可靠性。

✧总线内置、表面贴装等技术的采用，提高了装置的可靠性。

✧在线编程技术，在装置不退出运行的情况下可实现现场编程及程序的迅速升级。

✧采用12位快速AD采样芯片，精度高。

✧采用现场总线技术，可以便捷地与监控系统、PLC通讯联网，实现了远方高级管理功能（遥测、遥控、远方整定等）。

✧宽温度范围设计，适用于户内、户外。

✧装置小型化设计、可安装于MCC抽屉单元中。

✧强抗干扰特性，通过Ⅲ级电磁干扰试验。

三、装置功能

保护功能

✧过热保护及过热禁止再启动保护

✧接地保护

✧电压恢复自启动功能

控制功能

✧软手操（通讯方式&I/O方式）

✧就地/远方硬手操

✧就地/远方选择

✧工作/备用选择

联锁功能

✧5路可编程输入

✧1路可编程输出

输出信号

✧装置故障信号

✧装置失电信号

✧事故报警信号

✧允许远方操作信号

测量功能

✧测量IA、IB、IC、I0、正序、负序、发热状态等物理量

✧可通过4~20mA输入接口测量现场接入物理量，并实现显示、传输或用户要求的其它功能（如：

接入温度量可实现超温保护）

通讯功能

✧可通过ProfiBus-DP工业现场总线实现系统组网

✧可通过RS485通讯接口，以ModBus@RTU通讯协议实现系统组网

四、主要技术数据及规范

型式试验符合IEC610004的规定，主要技术参数如下表：

电磁兼容

快速瞬变：

2kV

脉冲群干扰：

差模1kV，

共模2.5kV

介质强度：

交流2kV，1分钟

绝缘电阻：

500M

静电放电：

8kV

冲击电压：

5kV

抗辐射电磁场干扰：

10V/m

环境条件

运行环境温度：

25C—70C

贮存环境温度：

40C—80C

湿度：

最大湿度95%（无凝露）

防护等级：

IEC529-IP53

海拔：

<4000M

抗震：

能承受严酷等级为I级的振动响应、冲击响应检验

电源输入

额定电压：

AC220V

允许波动范围：

150V—264V

频率：

50Hz

功耗：

最大6W，最小2W

保护及测量

过热及接地保护精度：

<1%

电流测量精度：

<1%

4-20mA输入测量精度：

<0.5%

延时误差：

<50mS

五、功能原理描述：

保护功能:

✧过热保护及过热禁止再启动保护

过热保护实现了电动机堵转、过载、缺相、不平衡等保护。

装置用数字方法建立电动机的发热摸型，在各种运行工况下，对电动机提供准确的过热保护。

考虑到正、负序电流的热效应不同，在发热模型中采用热等效电流Ieq，其表达式为：

式中，K1=0.5（电动机启动时间内）

K1=1（电动机启动结束后）

K2=6

K1随电动机启动过程变化,为的是躲过电动机的启动电流，K2用于改变反应负序电流在发热模型中的热效应，由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。

根据理论和经验，本装置取K2=6

电动机的积累过热量

为：

式中，

：

积累过热量计算间隔时间，本装置取

=0.1S

电动机的跳闸过热量基准值

为：

式中，

：

电动机的发热时间常数

当

时，过热保护动作。

=0表示电动机已达到热平衡，无积累过热量。

当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，散热时间常数Tsr一般为4倍的电动机发热时间常数Tfr，即认为Tsr时间后，电动机又达到热平衡。

当电动机因过热被切除后，本保护即检查电动机的过热状态，当

70%

时，保护出口继电器不返回，禁止电动机再次启动，避免由启动电流引起过高温升，损坏电动机。

紧急情况下，如在过热状态下须启动电动机，可以按装置面板上的“取消”键，人为清除热记忆值。

表一：

电动机过载时过热保护的几组动作时间（单位：

秒）（整定发热时间常数可以获得更多的动作曲线）。

动作时间

过载倍数

发热时间常数

100

200

300

400

500

1.1

930

1860

2790

3721

4651

1.3

170

340

510

680

850

1.5

174

261

348

435

1.7

112

168

224

280

102

136

170

6.7

13.4

4.2

8.4

12.6

2.9

5.8

8.7

11.6

14.5

2.1

4.2

6.3

8.4

10.5

1.6

3.2

4.8

6.4

✧接地保护

对于较长距离供电、中性点为大电流接地系统的低压电机机端发生单相接地时，MCCB瞬时脱扣器的保护灵敏度往往不够，为此本装置设置了接地保护功能。

装置通过IA+IB+IC=I0原理，由装置内部计算出接地电流I0，当I0大于用户设定值时，装置动作切除故障，停止电动机工作。

动作时间由用户整定。

✧电压恢复自启动功能

智能MCC控保装置设有电压恢复自启动功能。

当电动机回路断电时，只要在用户设定的时间之内电动机回路恢复供电，智能控保装置可以实现电动机的自动恢复运行。

控制功能

装置面板上设有就地控制按钮，通过面板上的控制按钮可以方便地对电机实施启、停控制；另外通过装置的外接端子，可以实现电动机的远方硬手操的启、停控制；通过现场通讯总线方式或I/O方式，也可以实现对电动机的远方软手操的启、停控制。

装置面板上设有远方和就地选择开关，可以实现远方和就地控制的互为闭锁；工作/备用选择开关的设置可方便地实现工作电机与备用电机的选择。

智能MCC控保装置可以对一台或两台接触器进行控制（1XXXX型控制一台、2XXXX型控制两台），装置内部设有接触器的控制继电器和完善的控制回路，用户只需将相应接触器的线圈连接至装置对应端子即可。

当控制两台接触器时，内部继电器设有互锁回路，可以安全可靠的实现电动机的双速或正、反转运行。

联锁功能

本装置可以实现丰富的联锁控制功能。

装置设有五路可编程输入，与工艺有联锁要求的一些量可以通过这些端子实现与电动机的联锁控制。

这些联锁输入端子接受外来信号均为无源接点方式，且信号传输均采用交流220V输送模式，信号传输距离远且简单、可靠，节省用户费用，便于工程设计。

可编程输入可以实现电动机的启、停控制。

另外，每个可编程输入可以单独设定输入延时，方便用户工程设计。

除联锁输入功能外，本装置还设有一路可编程输出。

测量功能

装置内部设有高速采集芯片，通过对采集的数据进行滤波计算之后，可以从装置所设的6位数码管实时显示IA、IB、IC并追忆I1、I2、I0及电机热状态等物理量，实现就地监测；同时，这些量也可以通过通讯总线传送到控制中心，实现远方监测功能；另外装置分别设有一路4~20mA输入和输出接口。

输出信号

装置可输出装置故障信号、装置失电信号、事故报警信号和允许远方操作信号。

并具有一路可编程输出，可编程输出可以定义为接地保护动作、4-20mA物理量输入以及可编程输入。

通讯功能

根据不同的型号、装置可以提供一个标准的ProfiBus-DP接口或一个双线ModBus@RTU协议RS485通讯接口。

无论哪种总线接口，都可以方便、快捷地实现与监控系统、PLC通讯联网，从而实现对MCC回路的远方智能管理，完成对MCC回路的遥测、遥信及遥控等功能。

其中ProfiBus-DP方式，已经过现场总线ProfiBus产品认证中心的认证检测，符合ProfiBus产品国际标准。

六、装置型号及功能定义

智能MCC控保装置型号表示方式及型号意义如下：

ZT-MKB-abcde

ZT-MKB

ZT-标识

M-MCC

K-控制

B-保护

1：

控制单台接触器

2：

控制两台接触器

0：

无420mA

输入接口

1：

有420mA

输入接口

0：

无通讯功能

1：

ProfiBus

2：

ModBus

3：

TCP/IP接口

1：

CT1

电机功率P1kW

2：

CT2

1kWP55kW

3：

CT3

P55kW

0：

无420mA

输出接口

1：

有420mA

输出接口

举例如下：

控制单台接触器，无420mA输入接口，无通讯功能，电机功率为20kW，无420mA输出接口，则型号表示为：

ZT-MKB-10020；控制两台接触器，无420mA输入接口，无通讯功能，电机功率为10kW，有420mA输出接口，则型号表示为：

ZT-MKB-20021。

七、装置示意图及安装尺寸

装置面板示意图：

面板硬件设置及说明

LED显示窗为6位LED显示窗口，运行时显示电机电流及电机的热状态，其中电机的热状态，以百分比形式显示，当电机达到热平衡状态时，此值显示为0；当此值为100时，表示电机已达到设定的过热状态，过热保护动作。

指示灯从上至下为：

运行——电动机运行时常亮（红色）；

停止——电动机停止时常亮（绿色）；

过热——过热保护动作后常亮（红色），事故信号复归后熄灭；

接地——接地保护动作后常亮（红色），事故信号复归后熄灭；

联锁启动——电动机在备用状态下被联锁启动，此灯闪烁（红色），提醒运行人员将“工作/备用”选择开关转换为工作状态；

装置故障——装置自身发生故障时，装置故障灯常亮（红色），装置正常后，此灯自动熄灭；

通讯——装置在ModBus通讯方式下，面板上标识为“通讯”，装置在正常通讯时此灯闪烁（红色）；当装置在ProfiBus通讯方式下，面板上标识为“PB故障”，当装置正常通讯时，此灯熄灭，当通讯故障时此灯点亮（红色）。

触摸键盘共包括6个键，分别为：

“+、、选择、确认、取消、复位”。

“+、-”键用来改变定值参数的大小，“选择”键用来选择不同的设定功能，“确认、取消”键用来确认或取消某项操作，“复位”键用来重新启动装置。

另外“取消”键可以用来复归事故信号，当电机发生故障时，事故信号将维持自保持状态，只有复归事故信号后，才能恢复对电机的正常操作功能，除此之外使用可编程输入或现场总线的通讯功能也同样能复归事故信号。

按钮：

装置面板上设有就地控制按钮，红色：

电动机启动按钮，绿色：

电动机停止按钮。

对于双速或正、反转电动机启动按钮存在两个：

启动A、启动B。

工作/备用选择开关：

装置面板上设有工作/备用选择开关，用来设定电机为工作状态或备用状态。

当两台电机或多台电机存在工作和备用关系时，须要将电机设为工作或备用状态。

远方/就地选择开关：

装置面板上设有远方/就地选择开关，用来进行远方和就地的互为闭锁的切换。

当此开关打到“就地“位置时，装置面板上的控制按钮可以用来控制电动机的启动和停止，远方控制功能失效（指装置端子引出的外接控制按钮，不包括可编程的输入联锁功能和基于现场总线的控制功能），当此开关打到“远方”位置时，装置可以进行远方控制（指装置端子引出的外接控制按钮，包括可编程的输入联锁功能和基于现场总线的控制功能），装置面板上的控制按钮失效。

装置在柜体面板上的开孔尺寸为140mm83mm（宽高）

装置外形示意图

装置电流量输入采用外附式穿芯CT，现场安装时将三相电源穿过外附CT，然后将输出电缆插头与装置电流互感器输入插座连接即可，ZT-MKB智能MCC控制保护装置标准配套CT1适用于容量1kW以下电动机，电流测量范围为020A，精度等级为0.5级，CT1外形示意如下图：

CT2适用于1kW及以上55kW及以下功率电机，电流精确测量范围为5A600A，精度等级为0.5级。

CT2外形示意如下图：

CT3适用于55kW以上功率电机，电流精确测量范围为100A1200A，精度等级为0.5级。

CT3外形示意如下图：

端子排图∶

八、设计与接线

1）装置典型接线图

2）输出接点容量表

接点类型

对应输出端子

功能描述

额定接通容量

控制接点

（常开）

X1-7、X1-8

X1-17、X1-18

控制接触器线圈

AC240V、5A

状态接点

（常开）

X1-9、X1-10

X1-15、X1-16

反应接触器状态

AC240V、5A

信号接点

（常开）

X1-11、X1-12

X1-13、X1-14

事故信号

AC240V、5A

信号接点

（常开）

X2-7、X2-8

装置故障信号

AC220V、1A

信号接点

（常开）

X2-9、X2-10

装置失电信号

AC220V、1A

信号接点

（常开）

X1-19、X1-20

远方操作信号（反应就地/远方选择开关的位置

AC220V、1A

信号接点

（常开）

X2-11、X2-12

可编程输出

AC220V、1A

3）电源输入（X1-2、X1-5）

ZT-MKB输入电源为交流220V，功耗小于2W，电源输入端子为X1-2和X1-5。

X1-2用来连接电源相线（L），X1-5用来连接电源零线（N）。

4）固定输入与可编程输入

装置具有三路固定输入。

X1-6、X1-3、X1-4用来连接远方控制按钮，从而实现远方硬手操的功能。

X1-6为远方停止，设计时在此端子与电源N线间连接一常闭按钮；X1-3、X1-4为远方启动A和远方启动B的输入端子，设计时在输入端子和电源L线之间连接一常开按钮，即可实现远方启动的功能。

装置除了四个固定输入之外，还具有五路可编程的输入。

可编程输入可以完成与电动机的联锁控制功能，具体功能可以通过下面的可编程输入功能设定得到了解。

工程设计时可将需要与电动机联锁控制的接点（常开、常闭均可）连接于可编程输入端子与电源N线之间。

通过设定可编程输入可以实现输入与电动机的联锁控制功能。

根据ZT-MKB显示窗口结合面板上的触摸键盘即可完成设定功能。

具体设定举例如下（以可编程输入1为例，其他类同，图框内为显示内容）：

P1X000

P1X11P1代表第1路可编程输入

X设定为0，表示该路可编程输入被屏蔽；设定为1表示可编程输入有效。

P11X00

X设定为0，表示装置在备用状态下此路可编程输入被屏蔽，但在工作状态下有效；设定为1表示装置无论在工作状态还是在备用状态下都有

效。

P111X0

X设定为0，表示外接输入接点闭合（CLOSED）有效；设定为1表示外接输入接点断开（OPEND）有效。

X设定为0，表示输入有效时启动电动机正转（启动A）；

P1111X

X设定为1，表示输入有效时启动电动机反转（启动B）；

X设定为2，表示输入有效时停止电动机正转运行，但不输出故障信号；

X设定为3，表示输入有效时停止电动机反转运行，但不输出保护信号；

X设定为4，表示输入有效时启动电动机正转（启动A），输入无效时停止电动机运行；

X设定为5，表示输入有效时启动电动机反转（启动B），输入无效时停止电动机运行；

X设定为6，表示输入有效时停止电动机运行，并输出事故信号；

X设定为7，表示输入有效时复归事故信号，恢复控制功能；

X设定为8，表示输入有效时，允许以通讯总线方式控制电动机；

X设定为9，表示输入有效时，可编程输入定义可编程输出。

P1-XXX

XXX表示该路可编程输入的延时情况，即当输入有效时，经过设定的延时时间，该路输入的设定功能才将执行。

延时的设定范围：

0600S；

5）模拟量输入（X3-3、X3-4）

模拟量输入接受的是420mA输入信号，这个信号可以用来进行过程控制或信号测量,通过设定信号的幅值也可以实现基于此信号的电动机保护或报警功能。

工程设计时让420mA输入信号从X3-4流入，从X3-3流出即可，X3-3和X3-4之间输入阻抗为51。

6）接地（X1-1）

X1-1为ZT-MKB接地端子，工程设计时应将此端子可靠连接于系统大地。

7）通讯

ZT-MKB通讯方式有两种，XX1XX型为ProfiBus-DP方式；XX2XX型为ModBus方式；XX3XX型为TCP/IP方式。

其中ProfiBus-DP方式，已经过现场总线ProfiBus产品认证中心的认证检测，符合ProfiBus产品国际标准（用户在订货时将会得到一份非常详细的用户手册，根据用户手册和随机所带的GSD文件，监控系统厂家即可进行系统调试）。

为了保证通讯的高可靠性，在工程设计中推荐使用ProfiBus专用信号电缆。

在使用ModBus的工程中推荐使用屏蔽电缆，屏蔽电缆的屏蔽层应可靠接地。

网络连接示意如下图：

九、电压恢复自启动功能及保护定值设定

1）电压恢复自启动功能设定

6LXXXX

此功能为电压恢复自启动延时时间的设定，XXXX代表延时时间，即当电动机正在运行状态下失电后，电压又自动恢复，电动机将经过此设定时间后自动恢复电动机失电前的运行状态。

当延时时间设定为0时，电压恢复自启动功能自动退出；

延时的设定范围：

010S；

2）保护定值及电动机参数设定

电机额定电流及过热保护和接地保护功能设定

0LXXXX

接地保护电流定值：

设定范围：

0.5100A；

当设定为999.9A时，接地保护自动退出。

1LXXXX

接地延时定值：

设定范围：

010S；

2LXXXX

电动机额定电流：

设定范围：

0.5200A；

电动机额定电流指的是电动机铭牌标定的额定电流。

3LXXXX

电动机启动时间：

设定范围：

090S；

此定值设定为电动机满载启动时电动机达到额定转速所需要的时间。

电动机发热时间常数：

4LXXXX

设定范围：

09999；

此定值的设定可参考保护功能的“过热保护及过热禁止再启动保护”。

电动机散热时间常数：

5LXXXX

设定范围：

09999；

此定值的设定可参考保护功能的“过热保护及过热禁止再启动保护”。

6LXXXX

电压恢复自启动时间常数：

设定范围：

0～10S；

EX—XXX

CT型号，共三种，E1-4.9、E2-147、E3-294（参考值）。

7L---X

可编程输出定义：

0--接地保护

1—4-20mA输入

2—可编程输入1有效

3—可编程输入2有效

4—可编程输入3有效

5—可编程输入4有效

6—可编程输入5有效

8L-XXX

4-20mA输入整定值：

设定范围：

0—999；

9L-XXX

4-20mA输入百分比系数：

设定范围：

0—999；

1P-XXX

装置通讯地址码：

设定范围：

0—255；

-5XXXX

密码输入：

设定值：

1234

智能联锁启动单元

ZT-MLS型智能联锁启动单元实现了开关量接点的重动及逻辑关系的设定，可满足多种输入条件、多台电机联锁控制的要求，是智能MCC控保装置的一理想配套产品。

本单元装置采用图形化编程方式，用户只需在给定的界面上书写所需的逻辑关系，就能很方便的实现所需要的联锁输出。

一、产品主要技术指标：

✧8路信号输入；

✧6个继电器输出（每个继电器可输出两对接点）；

✧输出接点容量：

AC220V、8A；

✧整机功耗小于2W；

✧环境温度：

25C—70C；

✧双路电源供电，实现双路电源的热备用；

✧装置小型化设计，适宜安装于MCC抽屉单元中；

✧强抗干扰性：

通过III级电磁干扰试验，型式试验符合IEC610004。

二、装置功能特点及输出时间整定

本装置以无源接点形式引入8个开关量，根据用户的设定，装置可以对8个输入量进行与、或、非的逻辑运算，并将运算的逻辑结果与输出继电器相关联，引发相应的继电器动作，从而得到相应的联锁输出信号。

为了配合复杂的工艺条件，输入/输出继电器可以任意设定。

三、配套软件MLSPC

ZT-MLS智能联锁启动单元的配套软件MLSPC以windows2000为平台，采用图形化编程界面，逻辑关系给定直观、操作简便，用户只需在给定界面上进行逻辑书写，即可实现所需的逻辑，并且可以将所设逻辑文件存储，以备调阅或修改。

四、程序下载

用户在计算机上设定完所需的逻辑后，即可进行程序下载。

凡是订购ZT-MLS智能联锁启动单元和配套软件MLSPC的用户，均可免费获得一根专用编程电缆，文件下载前，将此电缆连接于计算机的9针串口和ZT-MLS智能联锁启动单元的编程口之间，根据MLSPC软件的提示，编辑联锁设置文件，文件设置结束后，即可将所编辑的联锁设置文件下载到智能联锁启动单元中。

电缆连接示意如下图：

注意：

连接和取下编程电缆时，计算机和联锁启动单元均应断电，否则容易损坏编程口！

五、装置示意图及安装尺寸

装置安装尺寸同智能MCC控制保护装置，面板示意如下图：

六、设计与接线

1）端子排图

2）电源输入

ZT-MLS电源输入为交流220V双电源，双电源可以实现热备用，装置在正常运行时使用#1交流电源，当#1电源消失时，装置会自动切换到#2电源，在切换过程中，装置运行不受影响。

#1电源输入连接于X1-1和X1-2，其中X1-1为电源相线L，X1-2为电源零线N。

#2电源输入连接于端子X1-4和X1-5，其中X1-4为电源相线L，X

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