CN103064367B - 基于智能电机控制中心的电机控制系统及其控制方法 - Google Patents

基于智能电机控制中心的电机控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种基于智能电机控制中心的电机控制系统及其控制方法。所述基于智能电机控制中心MCC的电机控制系统包括至少一个客户端、至少一个智能电机控制中心以及作为中继设备的服务器，其中，客户端接收用户输入的电机控制指令并将电机控制指令传送给服务器，并从服务器接收关于电机运行状态的参数并进行显示，智能MCC基于通过客户端接收并经由服务器接收的电机控制指令来控制电机的运行并向服务器传送关于电机运行状态的参数，其中，所述至少一个智能MCC通过基于Modbus协议的现场总线连接到服务器，所述至少一个客户端基于TCP/IP协议的总线连接到服务器。

Description

基于智能电机控制中心的电机控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种自动化电机控制技术，更具体地讲，涉及一种基于智能电机控制中心的电机控制系统及其控制方法。
背景技术
电机控制中心（MCC）在自动化控制领域中的应用非常广泛。常规的MCC只包括机电元件，即，断路器、接触器、热继电器，而且所有控制线都是通过硬接线来实现。
基于这种传统MCC与基础自动化(即，电机)的连接方式主要为：1)一般在MCC装置(例如，MCC柜)旁边设置一个远程I/O装置(例如，I/O柜)，MCC的监控控制信号经由控制电缆与之连接，再由I/O站经现场总线与上位的PLC通信；2）MCC的监控控制信号经控制电缆直接与PLC的本地I/O柜相连，而这种点对点的控制信号连接决定了电缆数量，增加了施工量。
但是，具有如上结构的传统的MCC不能满足工业领域对自动化控制水平的要求。为了满足这种需求，出现了基于智能MCC的控制系统。
智能电机控制中心是一种将设备网(即，DeviceNet)技术、通信技术、控制网技术溶入到传统的MCC，从而将MCC中各回路单元通过网络与控制单元进行数据通信，从而将传统的MCC升级为智能MCC，使之成为一个设备网层面的自动控制系统。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于智能MCC的电机控制系统及其控制方法。
根据本发明的示例性实施例的一种基于智能电机控制中心MCC的电机控制系统，包括至少一个客户端、至少一个智能电机控制中心以及作为中继设备的服务器，其中，客户端接收用户输入的电机控制指令并将电机控制指令传送给服务器，并从服务器接收关于电机运行状态的参数并进行显示，智能MCC基于通过客户端接收并经由服务器接收的电机控制指令来控制电机的运行并向服务器传送关于电机运行状态的参数，其中，所述至少一个智能MCC通过基于Modbus协议的现场总线连接到服务器，所述至少一个客户端基于TCP/IP协议的总线连接到服务器。
另外，服务器根据用户的等级来确定通过客户端向用户提供用于控制电机的用户界面还是提供用于显示电机的运行状态的用户界面。
另外，服务器根据用户向客户端户输入的用户名和密码来确定用户的等级。
根据本发明的另一示例性实施例的一种通过基于智能电机控制中心MCC的电机控制系统的电机控制方法，其中，所述电机控制系统包括至少一个客户端、至少一个智能电机控制中心以及作为中继设备的服务器，所述电机控制方法包括：服务器根据用户向客户端输入的用户名和密码来确定用户是高级用户还是普通用户；当确定用户是高级用户时，服务器通过客户端向用户提供用于控制电机的用户界面；客户端通过所述用户界面接收用户输入的电机控制指令并将所述电机控制指令传送给服务器；服务器将接收的电机控制指令传送给智能MCC，以控制电机的运行，其中，所述至少一个智能MCC通过基于Modbus协议的现场总线连接到服务器，所述至少一个客户端基于TCP/IP协议的总线连接到服务器。
另外，当确定用户是普通用户时，服务器通过客户端向用户提供用于显示电机运行状态的用户界面，并通过该界面显示从智能MCC接收的关于电机运行状态的参数。
另外，服务器通过客户端向用户提供用于控制电机的用户界面的步骤包括：服务器经由所述用户界面向用户显示从智能MCC接收的关于电机运行状态的参数。
如上所述的基于智能MCC的电机控制系统及其控制方法，具有以下所列出的优点中的至少一项：
(1)智能MCC与现场设备(即，电机)连接后，只需通过1根或2根现场总线，即可实现MCC与基础自动化的信息互道，由于省去了控制电缆和I/0柜等中间环节，使连接变的简单，通讯更为快捷。
(2)由于现场总线的引入，省去了控制电缆和大量I/O，PLC槽架数量也得到减少，控制系统集成的成本得到减低。
(3)系统现场调试时，由于硬接线减少，大大减少了调试时间。
(4)从维护上看，中间环节的减少使得维护更加简单。
(5)智能MCC控制系统具有开放性和可扩展性，只要是在计算机寻址范围内都可以进行扩充，无需再增加硬件投入。
(6)节约投资，智能MCC系统由于信息处理现场化，与DCS系统相比，可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜。同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积，有专家认为可以省去60%。
(7)降低生产成本，从产业发展趋势上看，基于智能MCC的控制系统可以部分代替人工或完全代替人工，这在不断攀升的人工成本的大环境下无疑具有现实意义和潜在优势。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1示出根据本发明的示例性实施例的基于智能电机控制中心(MCC)的电机控制系统。
图2A和图2B分别根据本发明的示例性实施例的高级用户界面和普通用户界面的示例。
图3示出根据本发明的示例性实施例的智能MCC的较详细的结构。
图4为示出根据本发明的例性实施例的基于智能MCC的电机控制系统所执行的电机控制方法的流程图。
具体实施方式
现在对本发明实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。
图1示出根据本发明的示例性实施例的基于智能电机控制中心(MCC)的电机控制系统。
如图1中所示，根据本发明的示例性是实施例的基于智能MCC的电机控制系统包括至少一个客户端110、服务器120和至少一个智能MCC柜（以下，简称智能MCC）130。
根据本发明的示例性实施例的基于智能MCC的电机控制系统中，所述至少一个智能MCC130通过基于Modbus协议的现场总线连接到服务器120，所述至少一个客户端110基于TCP/IP协议的总线连接到服务器。
在根据本发明的示例性实施例的基于智能MCC的电机控制系统中，客户端110(例如，PC或工控机)用作所述电机控制系统与用户交互的接口，即，从用户接收用于控制电机的指令(即，电机控制命令)并向用户显示关于电机运行状态的信息。
这里，根据本发明的示例性实施例中，电机控制命令可包括关于用户所要控制的电机的编号和以及关于所要控制的电机的控制项。
可选择地，当每一个客户端110被设计成对应于一个特定电机时，从用户处接收的电机控制命令可以仅包括关于所要控制的电机的控制项。
这里，可根据用户等级将客户端110用作所述电机控制系统的输入/输出装置，或仅用作所述电机控制系统的输出装置。
根据本发明的示例性实施例中，服务器120用作客户端110与智能MCC之间的中继装置。例如，服务器120从客户端110接收用户向所述客户端110输入的电机控制指令，并将该电机控制指令传送到智能MCC，以通过所述智能MCC控制与其对应的电机。同时，服务器120从所述智能MCC接收关于电机运行状态的数据，并将该数据通过客户端110显示给用户。
服务器120可根据用户向所述客户端110输入的用户名和密码来确定所述用户是高级用户还是普通用户，从而通过客户端向用户110提供高级用户界面或普通用户界面。这里，如图2A所示，通过所述高级用户界面，用户既能控制电机又能查询或监视电机的运行状态；如图2B所示，通过所述普通用户界面，用户通过输入所要监视的电机编号来只能监视电机的运行状态。
智能MCC130根据从服务器120接收的电机控制命令来控制电机，采集或监视电机的运行状态并将关于电机运行状态的数据传送给服务器120，以经由客户端110显示给用户。
图3示出根据本发明的示例性实施例的智能MCC130的较详细的结构。如图3所示，根据本发明的示例性实施例的智能MCC130可包括隔离开关、断路器以及智能元件。这里，所述智能元件可包括变频器、软启动器、电机保护器、节电器以及具有后台通信功能的开关元件。
图3所示的智能MCC130的各个组成部件以及智能元件的组成部件是本领域中常用的部件，且其功能与本领域中常用的功能相近，因此将省略对其的进一步的详细描述。
下面参照图4来详细描述根据本发明的示例性实施例的基于智能MCC的电机控制系统所执行的电机控制方法。图4为示出根据本发明的例性实施例的基于智能MCC的电机控制系统所执行的电机控制方法的流程图。
如图4所示，步骤S410，客户端110接收用户输入的用户名和密码并将接收的用户名和密码提供给服务器120。
在步骤S420，服务器根据接收的用户名和密码判断所述用户是高级用户还是普通用户并提供与其对应的用户界面，即提供高级用户界面或普通用户界面。
这里，当用户输入的用户名和密码不一致时，服务器120可通过客户端110提供关于用户名和密码不一致的信息。
当在步骤420确定用户是普通用户时，在步骤430A服务器120通过客户端110向用户提供普通用户界面。
在步骤440A，客户端110通过普通用户界面接收用户的电机编号，并将该编号提供给服务器120。
此时，可选择地，客户端110可将客户端110的编号也一同提供给服务器120。
在步骤450A，服务器120将从客户端110接收的电机编号提供给对应的智能MCC130。此时，可选择地，服务器120将客户端110的编号以及电机编号一起提供给智能MCC130。
在步骤460A，智能MCC130根据接收的电机编号，采集与所述电机编号对应的电机的运行状态并将关于电机运行状态的数据提供给服务器120。此时，可选择地，智能MCC130可将智能MCC130的编号、关于电机运行状态的数据以及将接收所述关于电机运行状态的数据的客户端的编号一起提供给服务器。
在步骤470A，服务器120将从智能MCC130接收的关于电机运行状态的数据提供给客户端110。
在步骤480A，客户端110通过普通用户界面将接收的关于电机运行状体的数据显示给用户。
当在步骤420确定用户是高级用户时，在步骤430B服务器120通过客户端110向用户提供高级用户界面。
在步骤440B，客户端110通过高级用户界面接收用户输入的电机控制命令号，并将该电机控制命令提供给服务器120。如上所述，电机控制命令可包括关于用户所要控制的电机的编号和以及关于所要控制的电机的控制项.
此时，可选择地，客户端110可将客户端110的编号也一同提供给服务器120。
在步骤450B，服务器120根据包括在从客户端110接收的电机控制命令中的电机编号将所述电机控制命令提供给与电机编号对应的智能MCC130。
此时，可选择地，服务器120将客户端110的编号以及电机控制命令一起提供给智能MCC130。
在步骤460B，智能MCC130根据接收的电机控制命令，控制电机的运行并采集与所述电机编号对应的电机的运行状态，然后将关于电机运行状态的数据提供给服务器120。
此时，可选择地，智能MCC130可将智能MCC130的编号、关于电机运行状态的数据以及将接收所述关于电机运行状态的数据的客户端110的编号一起提供给服务器。
在步骤470B，服务器120将从智能MCC130接收的关于电机运行状态的数据提供给客户端110。
在步骤480B，客户端110通过高级用户界面将接收的关于电机运行状体的数据显示给用户。
根据如上所述的基于智能MCC的电机控制系统及其控制方法，由于智能MCC与现场设备(即，电机)连接后，只需通过1根或2根现场总线，即可实现MCC与基础自动化的信息互道，由于省去了控制电缆和I/0柜等中间环节，使连接变的简单，通讯更为快捷。
此外，由于现场总线的引入，省去了控制电缆和大量I/O，PLC槽架数量也得到减少，控制系统集成的成本得到减低。
此外，系统现场调试时，由于硬接线减少，大大减少了调试时间。
此外，从维护上看，中间环节的减少使得维护更加简单。
此外，智能MCC控制系统具有开放性和可扩展性，只要是在计算机寻址范围内都可以进行扩充，无需再增加硬件投入。
此外，节约投资，智能MCC系统由于信息处理现场化，与DCS系统相比，可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜。同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积，有专家认为可以省去60%。
此外，降低生产成本，从产业发展趋势上看，基于智能MCC的控制系统可以部分代替人工或完全代替人工，这在不断攀升的人工成本的大环境下无疑具有现实意义和潜在优势。
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (6)

1.一种基于智能电机控制中心的电机控制系统，其特征在于，包括至少一个客户端、多个智能电机控制中心以及作为中继设备的服务器，
其中，客户端接收用户输入的电机控制指令并将电机控制指令以及客户端的编号传送给服务器，并从服务器接收关于电机运行状态的参数并进行显示，
智能电机控制中心基于通过客户端接收并经由服务器接收的电机控制指令来控制电机的运行并向服务器传送关于电机运行状态的参数、智能电机控制中心的编号以及接收所述关于电机运行状态的参数的客户端的编号，
其中，所述多个智能电机控制中心通过基于Modbus协议的现场总线连接到服务器，所述至少一个客户端基于TCP/IP协议的总线连接到服务器，所述电机控制指令包括关于用户所要控制的电机的编号和关于所要控制的电机的控制项,服务器根据包括在从客户端接收的电机控制指令中的电机编号将所述电机控制指令以及客户端的编号提供给与电机编号对应的智能电机控制中心。
2.根据权利要求1所述的基于智能电机控制中心的电机控制系统，其中，服务器根据用户的等级来确定通过客户端向用户提供用于控制电机的用户界面还是提供用于显示电机的运行状态的用户界面。
3.根据权利要求2所述的基于智能电机控制中心的电机控制系统，其中，服务器根据用户向客户端户输入的用户名和密码来确定用户的等级。
4.一种通过基于智能电机控制中心的电机控制系统的电机控制方法，其中，所述电机控制系统包括至少一个客户端、多个智能电机控制中心以及作为中继设备的服务器，其特征在于包括：
服务器根据用户向客户端输入的用户名和密码来确定用户是高级用户还是普通用户；
当确定用户是高级用户时，服务器通过客户端向用户提供用于控制电机的用户界面；
客户端通过所述用户界面接收用户输入的电机控制指令并将所述电机控制指令以及客户端的编号传送给服务器，其中，所述电机控制指令包括关于用户所要控制的电机的编号和关于所要控制的电机的控制项；
服务器根据包括在从客户端接收的电机控制指令中的电机编号将所述电机控制指令以及客户端的编号提供给与电机编号对应的智能电机控制中心，以控制电机的运行，
其中，所述多个智能电机控制中心通过基于Modbus协议的现场总线连接到服务器，所述至少一个客户端基于TCP/IP协议的总线连接到服务器。
5.根据权利要求4所述的电机控制方法，其特征在于，当确定用户是普通用户时，服务器通过客户端向用户提供用于显示电机运行状态的用户界面，并通过该界面显示从智能电机控制中心接收的关于电机运行状态的参数。
6.根据权利要求4所述的电机控制方法，其特征在于，服务器通过客户端向用户提供用于控制电机的用户界面的步骤包括：服务器经由所述用户界面向用户显示从智能电机控制中心接收的关于电机运行状态的参数。
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