CN112346423A - 一种基于光纤通讯技术的智能mcc分层控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统，属于控制系统领域。包括一个集控中心、一个系统监控中心和若干工段智能MCC柜，其中智能MCC柜包括一个网络通讯控制器、一个本地集中监控和若干个智能马达保护控制器。所述的系统采用三层二协议的结构形式，三层控制系统分别为：控制层、通讯管理层、设备层。本发明将集控中心的部分功能分散至网络通讯控制器中，在极大减轻集控中心负荷的同时，可提高整个系统的实时性；此外，还可保证：任何工段的单元设备异常，均不影响总体运行，提高系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于控制系统领域，涉及一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统。
背景技术
智能MCC是一种将设备网络技术、通讯技术以及自动化控制技术融入到传统电动机控制中心，将MCC中各回路单元通过网络与控制单元进行数据通信，使之成为一个设备网层面的自动控制系统。
目前，大多数的智能MCC系统，一般采用集中控制方式，集控中心直接控制单元设备并与之进行数据通讯，但对于系统庞大、单元设备或者工段较多的工业领域，此种控制方式，不仅导致通讯速率低，还极大加重了集控中心的计算负荷，影响系统的稳定性。
另外，大多数智能MCC柜是基于MODBUS、DP等总线形式进行数据通讯，而MODBUS、DP等总线通讯形式存在传输速率慢、抗干扰能力差等劣势，特别不适用于生产环境恶劣、嘈杂的工业领域。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统，该系统包括集控中心、系统监控中心和若干段智能MCC柜；
其中，智能MCC柜包括网络通讯控制器、本地集中监控和若干个智能马达保护控制器；
系统采用三层控制系统和二协议的结构形式；
三层控制系统分别为：控制层、通讯管理层和设备层；
集控中心和系统监控中心为控制层，网络通讯控制器和本地集中监控为通讯管理层，智能马达保护控制器为设备层；
二协议为：控制层与通讯管理层之间采用Profinet或Ethernet/IP工业以太网协议进行通讯，通讯管理层与设备层之间采用光纤进行通讯。
可选的，所述通讯管理层与设备层之间采用光纤通讯，具体为：网络通讯控制器与每个智能马达保护控制器都采用两路光纤进行数据通讯，一路光纤用于网络通讯控制器向智能马达保护控制器下传控制命令，另一路光纤用于智能马达保护控制器向网络通讯控制器上传数据和状态信息。
可选的，所述集控中心与网络通讯控制器之间采用工业以太网进行通讯，其之间的网络拓扑根据工业现场的实际布局工况，灵活配置为环型、星型或总线型。
可选的，所述网络通讯控制器采集智能马达保护控制器的数据和状态信息，并将采集到的信息进行汇总、整理和计算，实时上传给集控中心；另外，网络通讯控制器接收集控中心下达的命令，并将接受到的命令经过特定功能逻辑处理，转换为具体指令下传给智能马达保护控制器。
可选的，所述本地集中监控对智能MCC柜内设备进行集中监控，向客户显示设备的数据信息、状态信息和报警信息，并记录故障；本地集中监控提供操作软件，方便客户对智能MCC柜内单元设备进行批量参数设置和调试。
可选的，所述智能马达保护控制器采用模块化设计，并且各自单独与网络通讯控制器进行光纤通讯，实现热插拔功能，即插即用。
可选的，所述集控中心与网络通讯控制器之间的网络拓扑如果配置为星型，它们之间的通讯采用双网冗余方式，即采用两路IP网段进行数据通讯。
本发明的有益效果在于：
1.网络通讯代替硬接线通讯方式，施工简化；
2.智能MCC柜内采用光纤进行通讯，抗干扰性强；
3.智能马达保护控制器各自与网络通讯控制器进行单独通讯，互不影响干扰，可实现热插拔功能。
4.采用分层式网络概念，减轻集控中心的负荷，提高系统实时性。
5.采用分层式网络概念，任何工段内网络或设备异常，均不影响总体运行，提高系统的可靠性。
6.采用分布式控制概念，即使上层系统发生故障，下层系统也能实现对电机的全面保护与控制功能。
7.智能MCC柜配备了一个本地集中监控设备，柜内所有单元设备无需再配备显示屏，节约设备成本。
8.智能MCC柜配备了一个本地集中监控设备，方便用户对柜内单元配备进行批量参数设置、调试以及巡检，节约人力成本。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明系统图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明实施例的智能MCC系统，包括一个集控中心、一个系统监控中心和若干段智能MCC柜，如图1所示。智能MCC柜包括一个网络通讯控制器、一个本地集中监控和若干个智能马达保护控制器。该系统采用三层二协议的结构形式，三层控制系统分别为：控制层、通讯管理层和设备层。集控中心和系统监控中心为控制层，网络通讯控制器和本地集中监控为通讯管理层，智能马达保护控制器为设备层。二协议是指：控制层与通讯管理层之间采用Profinet或Ethernet/IP等工业以太网协议进行通讯，通讯管理层与设备层之间采用光纤进行通讯。
智能马达保护控制器负责对电机进行数据采集、保护以及控制等，并把电机的数据信息、状态信息通过一路光纤上传给网络通讯控制器，同时，通过另一路光纤接收网络通讯控制器下达的控制命令。每个智能马达保护控制器各自单独与网络通讯控制器进行数据通讯，互不干扰，可靠性高；另外，每个智能马达保护控制器采用模块化设计，具有热插拔功能，方便检修与维护。
网络通讯控制器汇总、整理以及计算智能MCC柜内所有单元设备的数据信息，并把汇总后的数据通过工业以太网通讯协议上传给集控中心，同时，接收集控中心下达的控制命令，并经过相应的功能逻辑转化为具体指令下传给智能马达保护控制器；此外，网络通讯控制器通过MODBUS TCP协议与本地集中监控进行数据通讯，通过本地集中监控向用户显示智能MCC柜内单元设备的数据信息、状态信息以及全面的故障记录；本地集中监控配置了智能操作软件，用户可通过智能操作软件对智能MCC柜内单元设备进行批量参数设置以及调试。
集控中心负责汇总以及整理所有网络通讯控制器上传的数据信息，并根据处理后的数据进行功能逻辑处理，产生控制命令下传给网络通讯控制器。此外，集控中心还把汇总后的数据通过工业以太网通讯协议上传给系统监控中心，用户可通过系统监控中心监控整个系统的运行状态。
每个网络通讯控制器都有50对光纤接口，最多可以管理50个智能马达保护控制器。
每个网络通讯控制器都具有3个以太网口，其中1路支持MODBUS TCP协议，负责与本地集中监控进行数据通讯，另外2路支持Profinet或Ethernet/IP等工业以太网通讯协议，负责与集控中心进行数据通讯。
网络通讯控制器与集控中心的网络拓扑可根据现场实际布局情况，灵活配置为星型、环形型以及总线型；如果采用星型网络拓扑结构，它们之间还可以采用双网冗余通讯方式，即设置两路不同网段进行数据通讯，其中一路网段作为主网段，另一路作为备用网段，先通过主网段进行数据通讯，如果主网段通讯出现故障，则切换至备用网段进行通讯。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统，其特征在于：该系统包括集控中心、系统监控中心和若干段智能MCC柜；
其中，智能MCC柜包括网络通讯控制器、本地集中监控和若干个智能马达保护控制器；
系统采用三层控制系统和二协议的结构形式；
三层控制系统分别为：控制层、通讯管理层和设备层；
集控中心和系统监控中心为控制层，网络通讯控制器和本地集中监控为通讯管理层，智能马达保护控制器为设备层；
二协议为：控制层与通讯管理层之间采用Profinet或Ethernet/IP工业以太网协议进行通讯，通讯管理层与设备层之间采用光纤进行通讯。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统，其特征在于：所述通讯管理层与设备层之间采用光纤通讯，具体为：网络通讯控制器与每个智能马达保护控制器都采用两路光纤进行数据通讯，一路光纤用于网络通讯控制器向智能马达保护控制器下传控制命令，另一路光纤用于智能马达保护控制器向网络通讯控制器上传数据和状态信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统，其特征在于：所述集控中心与网络通讯控制器之间采用工业以太网进行通讯，其之间的网络拓扑根据工业现场的实际布局工况，灵活配置为环型、星型或总线型。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统，其特征在于：所述网络通讯控制器采集智能马达保护控制器的数据和状态信息，并将采集到的信息进行汇总、整理和计算，实时上传给集控中心；另外，网络通讯控制器接收集控中心下达的命令，并将接受到的命令经过特定功能逻辑处理，转换为具体指令下传给智能马达保护控制器。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统，其特征在于：所述本地集中监控对智能MCC柜内设备进行集中监控，向客户显示设备的数据信息、状态信息和报警信息，并记录故障；本地集中监控提供操作软件，方便客户对智能MCC柜内单元设备进行批量参数设置和调试。
6.根据权利要求2所述的一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统，其特征在于：所述智能马达保护控制器采用模块化设计，并且各自单独与网络通讯控制器进行光纤通讯，实现热插拔功能，即插即用。
7.根据权利要求3所述的一种基于光纤通讯技术的智能MCC分层控制系统，其特征在于：所述集控中心与网络通讯控制器之间的网络拓扑如果配置为星型，它们之间的通讯采用双网冗余方式，即采用两路IP网段进行数据通讯。
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