Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ分布式智能电动机控制器与 ＭＣＣ 集中电动机控制方式比较

０ 引言
随着自动化控制设备、工业控制网络和计算机技术的迅猛发展， 越来越多的工业自动化控制系统采用信息层网络、控制层网络和设备层网络的网络结构。设备层网络是将现场设备直接和车间级控制器相连，而无需通过硬线将它们与 Ｉ／Ｏ 设备连接。由于设备层网络的使用会减少大量连接电缆， 极大地降低工程投资， 缩短工程建设周期， 有效提高设备可靠性和可维护性。所以基于设备层网络的设备必将会受到工业自动化控制用户的广泛关注。

１ Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式智能电动机控制器

罗克韦尔公司针对传统的 ＭＣＣ 集中电动机控制方式 （ 马达控制中心） 研制开发了基于设备层网络（ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ 网络）的集成电动机控制器——Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ分布式智能电动机控制器。它是一种集成的、无需用户进行配置和接线、用于全压和可逆启动应用的现场电动机驱动器（还包括软启动和变频电动机控制器）。
Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 采用了坚固的 ＩＰ６７ 的外壳防护设计， 完全能满足水泥行业对现场使用设备的苛刻要求。“即插即用”的模块化设计简化了布线和安装， 设备故障时可以通过更换通用模块进行维修， 大大缩短故障处理时间。Ｉ／Ｏ、通讯和电动机连接所采用的快速连接方式减少了接线时间并消除了接线错误。作为标准配置， Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 还提供 ４ 个输入点和 ２ 个继电器输出点， 可分别用于传感器和执行机构， 以监视和控制应用过程。还可以作为远程 Ｉ／Ｏ 使用， 监视和控制其它电气设备。Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 自身的 ＬＥＤ 状态指示和内置的故障诊断功能便于维护和故障诊断。它能提供包括短路、过载、缺相、控制电源掉电、输入短路、温度过高和相间电压不平衡等多种故障的诊断。Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ上的 Ｈａｎｄ／Ｏｆｆ／Ａｕｔｏ （ 手 动／停 止／自 动 ） 键 盘 使 得Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式电动机控制器可以实现本地启／停控制， 不需要另外安装现场启／停按钮盒。Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 还可以通过内置的 ＤｅｖｉｃｅＬｏｇｉｘ 布尔程序进行编程， 以获得更快的响应速度、更高的网络性能， 增强诊断功能并减少故障查找时间， 使现场设备有更快的响应速度。
Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分 布 式 电 动 机 控 制 器 功 率 范 围 为０．３７～７．５ｋＷ， 在水泥行业中如熟料储存帐篷库底、水泥库顶和水泥库底等使用小功率电动机比较密集的场合， 具有明显的优势。

２ ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ 网络
ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ 网络是一种设备层网络， 采用生产者／客户（ｐｒｏｄｕｃｅｒ／ｃｏｎｓｕｍｅｒ）模式。允许用户用一根网络电缆连接 ５００ｍ 以内的设备并将数据远传至用户的可编程控制器。ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ 最多支持 ６４ 个节点的多支线网络。工作时需要 ２４ＶＤＣ 供电， 具有互用性、开放性、响应速度快、准确性高和抗干扰能力强等优点。

３ ＭＣＣ 和 Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 两种方式比较

以熟料储存帐篷库底电液推杆下料器为例， 分别以电动机集中控制 ＭＣＣ 控制方式和 Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式控制方式做比较， 分析这两种控制方式的利弊。以 ５ 万 ｔ 熟料帐篷库为例， 一般设计为： 帐篷库底有 ３ 条熟料输送皮带， 每条皮带上方分别对应着 ５个熟料下料口， 每个下料口处都设有 １ 个电液推杆下料器， 中控室操作员根据库内情况， 控制不同位置的下料口， 使熟料帐篷库均匀下料。帐篷库距离电气室比较远， 电缆平均敷设长度为 ３００ｍ。
３．１ ＭＣＣ 集中控制方式
１）ＰＬＣ 数字量点数为 ７ 个， 其中 ５ 个为数字量输入： 备妥、正转应答、反转应答、正转限位和反转限位；２ 个为数字量输出： 正转驱动和反转驱动。以罗克韦尔 Ｌｏｇｉｘ５０００ 控制系统为例， 每个数字量点平均成本在 ５００ 元左右， ７ 个数字量点共需 ３５００ 元。
２） 电动机控制模盒 １ 个， 以西门子 ＳＩＭＯＤＲＡＷ系列 ＭＣＣ 为例， 每个模盒成本大约在 ４０００ 元左右。
３）现场电动机正反转启停按钮盒（和泉按钮）， 平均成本为 ６５０ 元。
４）ＭＣＣ 模盒到现场电动机需要 ３ 根电缆， 分别为电动机动力电缆（ＶＶ１０００３×４）， 到按钮盒控制电缆（ＫＶＶ５００ ５×１．５）， 到限位控制电缆（ＫＶＶ５００ ５×１．５）。每根电缆平均长度为 ３００ｍ。以 ２００６ 年电缆的价格计算， 动力电缆为 ８ 元／ｍ， ３００ｍ 需 ２ ４００ 元； 控制电缆为 ７ 元／ｍ， ６００ｍ 需 ４２００ 元。
５）ＭＣＣ 模盒到 ＰＬＣ 控制柜电缆： ＫＶＶ５００ ７×１．５控制电缆 ２５ｍ， ＫＶＶ５００３×１．５ 控制电缆 ２５ｍ。以平均价格 ７ 元计算共需 ３５０ 元。
６）所用电缆敷设施工费用： 一台设备所用电缆总长度为 ９５０ｍ， 以每米敷设电缆费用 １０ 元计算， 一台设备共需敷设电缆的费用为 ９５００ 元。将以上所有费用相加， 一台电液推杆所需要的总费用为 ２．４６ 万元， １５ 台约为 ３７ 万元。
３．２ Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式控制
１）Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式控制器成本： 以 １ 台 ０．７５ｋＷ的正反转控制器为例， 价格约为 １．１ 万元。１５ 台总共费用为 １６．５ 万元。
２）ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ 设备层网络， 包括 ＤＮＢ 网络模块、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ 网络电缆和电源等， 共计为 ３ 万元左右。
３） 到现场 Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式控制器动力电缆 ＶＶ１０００４×４ 一根， 总长度 ４００ｍ。以 ２００６ 年电缆的价格计算， 电缆为 ９ 元／ｍ， ４００ｍ 需 ３６００ 元。
４） 所有设备敷设电缆总和为 ４００ｍ 动力电缆和４００ｍ Ｄｅｖｉｃｅ Ｎｅｔ 通讯网络电缆， 以每米敷设费用 １０元计算总共为 ８０００ 元。以上所有费用相加， １５ 台电液推杆一共所需费用约为 ２１ 万元。
Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式控制线路见图 １。

由图可看出， 其线路十分简洁。
３．３ 两种控制方式的比较
从以上比较来看， 两种控制方式的成本有近乎一倍的差距， 分布式控制方式明显优于集中控制方式。如果设备层网络（ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ）在连接库底电液推杆的同时， 还能连接更多的设备， 比如变频器、软启动器、远程 Ｉ／Ｏ 或其它基于设备层网络的设备， 其成本还会降低。如果从工程整体上考虑， 所节约的土建施工、电缆的敷设、安装调试时间、控制柜的安装等， 整个系统费用的降低是非常明显的。而且由于 Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ分布式控制器自身的特点（比如自身防护等级高、接线方便、自我故障诊断等）和设备本身接线少（故障点少）等原因， 使得日后在设备故障处理和日常维护上更加具有优势。
但并不是使用 Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式控制器就一定能节约成本， 这也要根据实际情况而定， 由于Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式控制器本身和与之配套的 ＤＮＢ 网络模块、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ 网络电缆价格较高， 如果ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ 网络所连接的设备比较少， 并且距离比较近， 所控制的设备多为普通的单向电动机（需要 ３ 个数字量点）， Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式控制方式的优势就会大打折扣， 费用甚至会超过 ＭＣＣ 集中控制方式。因此工程设计时， 应从多方面综合考虑， 找出最适合本企业的设计方案。

４ 结束语
如上所述， Ａｒｍｏｒｓｔａｒｔ 分布式控制器在小功率电动机使用密度大、控制距离比较远、使用环境恶劣的情况下， 在工程投资、设备投资、安装调试和日常维护等方面具有非常大的优势。合理的设计和使用， 将会给企业节省可观的前期工程投资和后期生产维护成本。近年来电缆的价格出现了节节攀升之势， 而且一些具有网络控制能力的变频器、软启动器、智能电动机保护器、自动化控制仪表等设备越来越多地应用到了生产的实际当中， 因此能节约大量电缆的基于网络控制的设备将会越来越多地在水泥工业自动化控制领域中得到使用。