CN211880173U - 水泥厂智能低压配电控制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及低压配电技术领域，具体涉及一种水泥厂智能低压配电控制设备。本实用新型旨在解决现有水厂的低压配电系统存在的智能化程度低的问题。为此目的，本实用新型的水泥厂智能低压配电控制设备包括：低压控制装置；就地控制器，就地控制器与低压控制装置通讯连接，用以控制低压控制装置运行；远程控制器，远程控制器与就地控制器通讯连接，用以向就地控制器发送控制指令。本申请以就地控制器作为控制核心，可以对低压控制装置进行远程控制和监控，及时发现报警和故障，确保水泥厂安全稳定运行。

Description

水泥厂智能低压配电控制设备

技术领域

本实用新型涉及低压配电技术领域，具体涉及一种水泥厂智能低压配电控制设备。

背景技术

现有大部分水泥厂的低压设备都依靠低压配电系统控制，但是现有的低压配电系统的运行都做不到无人值守，无法及时发现故障并排除隐患。而在新时代智能工厂发展趋势下，配电系统的智能化发展越来越重要，低压配电系统的运行可靠性及其智能化程度严重影响了工厂的运行效率。

相应地，本领域需要一种新的智能化程度高的水泥厂智能低压配电控制设备来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述至少一个问题，即为了解决现有水厂的低压配电系统存在的智能化程度低的问题，本实用新型提供了一种水泥厂智能低压配电控制设备，所述水泥厂智能低压配电控制设备包括：低压控制装置；就地控制器，所述就地控制器与所述低压控制装置通讯连接，用以控制所述低压控制装置运行；远程控制器，所述远程控制器与所述就地控制器通讯连接，用以向所述就地控制器发送控制指令。

在上述水泥厂智能低压配电控制设备的优选技术方案中，所述就地控制器与所述低压控制装置之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

在上述水泥厂智能低压配电控制设备的优选技术方案中，所述远程控制器与所述就地控制器之间通过Profinet协议通讯连接。

在上述水泥厂智能低压配电控制设备的优选技术方案中，所述就地控制器包括中央处理器以及与所述中央处理器连接的第一通讯模块和第二通讯模块，所述就地控制器通过所述第一通讯模块与所述远程控制器连接，通过所述第二通讯模块与所述低压控制装置通讯连接。

在上述水泥厂智能低压配电控制设备的优选技术方案中，所述低压控制装置包括第一类电机，所述第一类电机配置有第一电机控制模块，所述第一电机控制模块包括第一回路控制器、第一断路器驱动电机、第一断路器、电机控制装置和接触器，所述第一回路控制器和所述电机控制装置均与所述第二通讯模块之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

在上述水泥厂智能低压配电控制设备的优选技术方案中，所述低压控制装置还包括第二类电机，所述第二类电机配置有第二电机控制模块，所述第二电机控制模块包括第二回路控制器、第二断路器驱动电机、第二断路器和变频器，所述第二回路控制器和所述变频器均与所述第二通讯模块之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

在上述水泥厂智能低压配电控制设备的优选技术方案中，所述低压控制装置还包括第三类电机，所述第三类电机配置有第三电机控制模块，所述第三电机控制模块包括第三回路控制器、第三断路器驱动电机、第三断路器和软启动器，所述第三回路控制器和所述软启动器均与所述第二通讯模块之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

在上述水泥厂智能低压配电控制设备的优选技术方案中，所述水泥厂智能低压配电控制设备还包括配电回路，所述配电回路配置有配电回路控制模块，所述配电回路控制模块包括第四回路控制器、第四断路器驱动电机、第四断路器和电能计量装置，所述第四回路控制器和所述电能计量装置均与所述第二通讯模块之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

在上述水泥厂智能低压配电控制设备的优选技术方案中，所述水泥厂智能低压配电控制设备还包括与所述就地控制器连接的报警装置。

本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，水泥厂智能低压配电控制设备包括：低压控制装置；就地控制器，就地控制器与低压控制装置通讯连接，用以控制低压控制装置运行；远程控制器，远程控制器与就地控制器通讯连接，用以向就地控制器发送控制指令。

本申请以就地控制器作为控制核心，可以对低压控制装置进行远程控制和监控，及时发现报警和故障，确保水泥厂安全稳定运行。具体地，通过将低压控制装置与就地控制器连接起来，了实现集中数据处理、集中监控，大大减少了现场巡检的工作量，减少或避免了误操作，缩短了故障停电时间。通过将就地控制器与远程控制器连接，可以根据现场工艺要求和实际运行情况来控制各个低压控制装置的远程启停，并且可以实时监控各回路的运行状态，确保水泥厂的正常运行。

附图说明

下面参照附图来描述本实用新型的水泥厂智能低压配电控制设备。附图中：

图1是本实用新型的水泥厂智能低压配电控制设备的结构示意图；

图2是本实用新型的普通电机控制系统原理图；

图3是本实用新型的变频电机控制系统原理图；

图4是本实用新型的软启动电机控制系统原理图；

图5是本实用新型的配电回路控制系统原理图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，虽然该优选实施方式中描述了各种具体的通讯协议，但是，这并不是限制性的，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，调整后的技术方案仍将落入本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

首先参照图1，对本申请的水泥厂智能低压配电控制设备进行整体介绍。其中，图1是本实用新型的水泥厂智能低压配电控制设备的结构示意图。

如图1所示，为了解决现有水泥厂的低压配电系统存在的智能化程度低的问题，本申请的水泥厂智能低压配电控制设备包括：低压控制装置、就地控制器和远程控制器。低压控制装置指水泥厂中使用低压进行电力控制的装置，如上料设备或下料设备中的驱动电机等。就地控制器与低压控制装置通讯连接，用以控制低压控制装置运行，如就地控制器与上料设备和下料设备的驱动电机连接，用以控制驱动电机的启停等。远程控制器与就地控制器通讯连接，用以向就地控制器发送控制指令、以及接收就地控制器回传的信息，如远程控制器向就地控制器发送启动上料设备或下料设备的信号，进而就地控制器基于该信号控制上料设备或下料设备的驱动电机启停，在上料设备或下料设备的驱动电机工作时，其工作状态信息(如电机的启停状态、运转速度等)通过就地控制器回传至远程控制器。

从上述描述可以看出，本申请以就地控制器作为控制核心，可以对低压控制装置进行远程控制和监控，及时发现报警和故障，确保水泥厂安全稳定运行。具体地，通过将低压控制装置与就地控制器连接起来，了实现集中数据处理、集中监控，大大减少了现场巡检的工作量，减少或避免了误操作，缩短了故障停电时间。通过将就地控制器与远程控制器连接，可以根据现场工艺要求和实际运行情况来控制各个低压控制装置的远程启停，并且可以实时监控各回路的运行状态，确保水泥厂的正常运行。

下面参照图1至图5，对本实用新型的水泥厂智能低压配电控制设备进行详细描述。其中，图2是本实用新型的普通电机控制系统原理图；图3是本实用新型的变频电机控制系统原理图；图4是本实用新型的软启动电机控制系统原理图；图5是本实用新型的配电回路控制系统原理图。

如图1和图2所示，在一种较为优选的实施方式中，就地控制器包括中央处理器(以下或简称CPU)以及与CPU连接的第一通讯模块和第二通讯模块，分别为图2中示出的通讯模块1和通讯模块2。

参照图3，远程控制器可以是工控机，其通过工业以太网与就地控制器的通讯模块1通讯连接，如通过Profinet协议与通讯模块1通讯连接等。低压控制装置与就地控制器之间通过工业以太网连接通讯连接，如通过Modbus TCP/IP协议与就地控制器的通讯模块2通讯连接。

参照图1，低压控制装置包括第一类电机、第二类电机和第三类电机，其中第一类电机为普通电机，即允许全压直接启动的低压恒速电机；第二类电机为变频电机，即使用变频器驱动的电机；第三类电机为软启动电机，即使用软启动器驱动的电机。上述每类电机都各自配置有电机控制模块，就地控制器与与电机控制模块之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

具体地，参照图2，第一类电机配置有第一电机控制模块，第一电机控制模块包括第一回路控制器、第一断路器驱动电机、第一断路器、电机控制装置和接触器。其中第一回路控制器、第一断路器驱动电机、第一断路器分别对应图2中的回路控制器1、断路器驱动电机1和断路器1。就地控制器的通讯模块2与回路控制器1之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接，回路控制器1与断路器驱动电机1之间通过硬接线连接，断路器驱动电机1与断路器1连接，断路器1与回路控制器1连接。就地控制器的通讯模块2与电机控制装置之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接，电机控制装置与接触器连接。

参照图3，第二类电机配置有第二电机控制模块，第二电机控制模块包括第二回路控制器、第二断路器驱动电机、第二断路器和变频器。其中第二回路控制器、第二断路器驱动电机、第二断路器分别对应图3中的回路控制器2、断路器驱动电机2和断路器2。就地控制器的通讯模块2与回路控制器2之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接，回路控制器2与断路器驱动电机2之间通过硬接线连接，断路器驱动电机2与断路器2连接，断路器2与回路控制器2连接，就地控制器的通讯模块2与变频器之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

参照图4，第三类电机配置有第三电机控制模块，第三电机控制模块包括第三回路控制器、第三断路器驱动电机、第三断路器和软启动器。其中第三回路控制器、第三断路器驱动电机、第三断路器分别对应图4中的回路控制器3、断路器驱动电机3和断路器3。就地控制器的通讯模块2与回路控制器3之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接，回路控制器3与断路器驱动电机3之间通过硬接线连接，断路器驱动电机3与断路器3连接，断路器3与回路控制器3连接，就地控制器的通讯模块2与软启动器之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

参照图5，水泥厂智能低压配电控制设备还包括配电回路，配电回路配置有配电回路控制模块，配电回路控制模块包括第四回路控制器、第四断路器驱动电机、第四断路器和电能计量装置。其中，分别对应图5中的回路控制器4、断路器驱动电机4和断路器4。就地控制器的通讯模块2与回路控制器4之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接，回路控制器4与断路器驱动电机4之间通过硬接线连接，断路器驱动电机4与断路器4连接，断路器4与回路控制器4连接，就地控制器的通讯模块2与电能计量装置之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

返回参照图1，水泥厂智能低压配电控制设备还包括报警装置，报警装置与就地控制器连接，用于在系统中的低压设备发出报警信号或回路中的电流/电压参数超过阈值时发出声光报警。举例而言，报警装置可以为声光报警器，在电机运行电流值超过设定阈值或变频器发出报警信号时，就地控制器控制声光报警器发出声光报警。

下面参照图1至图5对上述水泥厂智能低压配电控制设备的工作过程进行简要介绍。

参照图1，就地控制器中的通讯模块1通过Profinet通讯实时接收远程控制器的控制指令，CPU接收指令，并通过通讯模块2以Modbus TCP/IP协议传送给各回路控制器控制各回路的运行，并且实时把各回路的运行状态信息上传到远程控制器进行远程监控。各回路的工作过程如下：

(1)普通电机控制：如图2所示，满足运行条件后，远程控制器首先发出断路器1合闸指令，就地控制器将指令并通过通讯模块2传送给回路控制器1，回路控制器1驱动断路器驱动电机1，完成断路器1合闸动作。完成断路器1合闸后，远程控制器下达启动指令，就地控制器接收指令，并将指令通过通讯模块2下达至普通电机的控制模块中的电机控制装置，电机控制装置控制接触器吸合，电机启动运行。电机停车控制过程和电机启动控制过程相似，不再赘述。正常情况下回路中的断路器1处于合闸状态，只通过控制接触器来控制电机的启动和停车。回路控制器1监测断路器1的运行状态，电机控制装置监视接触器运行状态和回路电能信息，两者通过Modbus TCP/IP将信息传送给就地控制器，就地控制器再传送到远程控制器进行监视。电机运行过程中，若电流值超过设定的回路报警值，则就地控制器控制报警装置自动报警，若电流值超过设定的回路跳闸值，则就地控制器发出停车指令，完成接触器分断动作，电机停车。

(2)变频电机控制：如图3所示，满足运行条件后，远程控制器首先发出断路器2合闸指令，就地控制器将指令并通过通讯模块2传送给回路控制器2，回路控制器2驱动断路器驱动电机2，完成断路器2的合闸动作。完成断路器2合闸后，远程控制器下达启动指令，就地控制器接收指令，并将指令通过通讯模块2下达至变频电机控制模块中的变频器，变频器启动，电机启动运行。电机停车控制过程和电机启动控制过程相似，不再赘述。正常情况下回路中的断路器2处于合闸状态，只通过控制变频器启停来控制电机的启动和停车。回路控制器2监测断路器2的运行状态，变频器监视回路电能信息，两者通过Modbus TCP/IP将信息传送给就地控制器，就地控制器再传送到远程控制器进行监视。电机运行过程中，若变频器报警或者电流值超过设定的回路报警值，则就地控制器控制报警装置自动报警，若变频器故障或电流值超过设定的回路跳闸值，则就地控制器发出停车指令，变频器停止，电机停车。

(3)软启动电机控制：如图4所示，满足运行条件后，远程控制器首先发出断路器3合闸指令，就地控制器将指令通过通讯模块2传送给回路控制器3，回路控制器3驱动断路器驱动电机3，完成断路器3合闸动作。完成断路器3合闸后，远程控制器下达启动指令，就地控制器接收指令，并将指令通过通讯模块2下达至软启动电机控制模块中的软启动器，软启动器启动，电机启动运行。电机停车控制过程和电机启动控制过程相似，不再赘述。正常情况下回路中的断路器3处于合闸状态，只通过控制软启动器启停来控制电机的启动和停车。运行过程中回路控制器3监测断路器3的运行状态，软启动器监视回路电能信息，两者通过Modbus TCP/IP将信息传送给就地控制器，就地控制器再传送到远程控制器实现过程监测。软启动电机运行过程中，若监测到软启动器报警或者回路电流值超过设定的报警值，则就地控制器控制报警装置自动报警，若软启动器故障或电流值超过设定的回路跳闸值，则就地控制器发出停车指令，软启动器停止，电机停车。

(4)配电回路控制：如图5所示，在回路分闸的情况下，远程控制器下达合闸指令，就地控制器接收到指令，通过通讯模块2将指令传动给配电回路控制模块中的回路控制器4，回路控制器4控制断路器驱动电机4动作，断路器4合闸；分闸控制过程和合闸制过程相似，不再赘述。回路控制器4实时采集断路器4运行状态，电能计量装置也实时采集电能信息，两者通过Modbus TCP/IP传送信息给就地控制器，就地控制器将信息传送给远程控制器进行数据监视。配电回路运行过程中，若电流值超过设定的回路报警值，则就地控制器控制报警系统自动报警，若电流值超过设定的回路跳闸值，则就地控制器发出分闸指令，完成断路器4的分闸动作。

综上所述，本实用新型水泥厂智能低压柜控制系统以就地控制器作为核心，采用Modbus TCP/IP通讯协议和各回路进行通讯，智能化程度高，结构安全、简洁，具有很高的可靠性和实用性，可以确保水泥厂安全可靠运行，为水泥厂智能控制打下了坚实的基础。

需要指出的是，上述实施例中利用Modbus TCP/IP协议、Profinet协议进行数据传输，只是利用优选方式平衡系统成本和传输效率，实际应用中还可以利用其它方式进行数据传输，并且随着科技的发展必将出现价格更加低廉、传输更加高效的替代方式。还需说明的是，虽然上述实施方式中是结合普通电机、变频电机和软启动电机进行描述的，但是低压控制装置的具体形式和数量并非一成不变，在本申请的启示下，本领域技术人员可以对上述低压控制装置的数量和种类进行调整，这些调整并未偏离本申请的原理。

总之，本实用新型的保护对象是低压控制装置、就地控制器、远程控制器等组成的的宏观架构，而不是这些单元或者其子模块的具体功能或操作，也不是这些单元之间的交互方式或方法，就地控制器、远程控制器等部件在控制低压控制装置的过程中执行的具体方法不应该对本实用新型保护的硬件架构构成任何限制。因此，在不违背这种宏观构成的前提下，本实用新型的水泥厂智能低压配电控制设备的具体组成部件可以根据需要进行调整和更换，调整和更换后的给料装置并没有偏离本实用新型的基本原理，因此也将落入本实用新型的保护范围之内。例如，加载各种不同控制程序的就地控制器都可以用于本实用新型，本实用新型的保护对象并不是就地控制器加载和执行的程序本身，而是就地控制器与低压控制装置、远程控制器所构成的集成系统。

还需要说明的是，上述实施例的功能单元可以合并为一个功能单元，也可以进一步拆分成多个子单元，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本实用新型实施例中涉及的功能单元名称，仅仅是为了进去区分，不视为对本实用新型的不当限定。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本实用新型的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水泥厂智能低压配电控制设备，其特征在于，所述水泥厂智能低压配电控制设备包括：

低压控制装置；

就地控制器，所述就地控制器与所述低压控制装置通讯连接，用以控制所述低压控制装置运行；

远程控制器，所述远程控制器与所述就地控制器通讯连接，用以向所述就地控制器发送控制指令。

2.根据权利要求1所述的水泥厂智能低压配电控制设备，其特征在于，所述就地控制器与所述低压控制装置之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

3.根据权利要求1所述的水泥厂智能低压配电控制设备，其特征在于，所述远程控制器与所述就地控制器之间通过Profinet协议通讯连接。

4.根据权利要求2或3所述的水泥厂智能低压配电控制设备，其特征在于，所述就地控制器包括中央处理器以及与所述中央处理器连接的第一通讯模块和第二通讯模块，所述就地控制器通过所述第一通讯模块与所述远程控制器连接，通过所述第二通讯模块与所述低压控制装置通讯连接。

5.根据权利要求4所述的水泥厂智能低压配电控制设备，其特征在于，所述低压控制装置包括第一类电机，所述第一类电机配置有第一电机控制模块，所述第一电机控制模块包括第一回路控制器、第一断路器驱动电机、第一断路器、电机控制装置和接触器，所述第一回路控制器和所述电机控制装置均与所述第二通讯模块之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

6.根据权利要求4所述的水泥厂智能低压配电控制设备，其特征在于，所述低压控制装置还包括第二类电机，所述第二类电机配置有第二电机控制模块，所述第二电机控制模块包括第二回路控制器、第二断路器驱动电机、第二断路器和变频器，所述第二回路控制器和所述变频器均与所述第二通讯模块之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

7.根据权利要求4所述的水泥厂智能低压配电控制设备，其特征在于，所述低压控制装置还包括第三类电机，所述第三类电机配置有第三电机控制模块，所述第三电机控制模块包括第三回路控制器、第三断路器驱动电机、第三断路器和软启动器，所述第三回路控制器和所述软启动器均与所述第二通讯模块之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

8.根据权利要求4所述的水泥厂智能低压配电控制设备，其特征在于，所述水泥厂智能低压配电控制设备还包括配电回路，所述配电回路配置有配电回路控制模块，所述配电回路控制模块包括第四回路控制器、第四断路器驱动电机、第四断路器和电能计量装置，所述第四回路控制器和所述电能计量装置均与所述第二通讯模块之间通过Modbus TCP/IP协议通讯连接。

9.根据权利要求4所述的水泥厂智能低压配电控制设备，其特征在于，所述水泥厂智能低压配电控制设备还包括与所述就地控制器连接的报警装置。

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