摘要：本文结合某化工厂工程，阐述甲醇生产装置一期工程改造中大量低压三相异步电动机加装智能电动机控制器M102-P后，采用现场总线控制系统构建电动机组群监控系统方案。该方案自动化程度较高，能满足甲醇生产装置安全、稳定和高效的要求。

    三相异步电动机作为拖动机械，是所有动力机械的基础，其运行稳定日显重要。石油化工行业的特点是满负荷和大通量连续运转，对电动机设备可靠性和稳定性的要求更高，一旦发生事故就必须尽快查明原因及时处理，以保证生产的安全性和连续性。随着智能电气设备的更新换代和工艺控制流程的不断完善，迫切需要完善电动机控制和保护，实现对生产过程的遥测、遥控、故障诊断及集中控制等功能。

    1 现场概况
    某化工厂年产65万吨甲醇生产装置的一期工程拥有104台低压三相异步电动机，保证这些电动机控制及保护性能的稳定、可靠、灵敏和快速十分重要。如图1所示，电动机热过载保护一直使用热继电器，热继电器具备与电动机的过载特性相匹配的反时限动作特性，与接触器搭配使用在电路中起过载和断相保护作用。控制电路在功能上实现异地控制，一路由转换开关SA、停车按钮SB1和起动按钮SB2组成的现场控制站直接接入，另一路由DCS的常开触点接入，即通过现场手动操作或DCS自动方式均能控制电动机的起停。热过载时，保护元件动作，作用于“脱扣”，同时启动报警信号灯。但是受元件质量和工艺限制，已无法满足日益快速发展的自动化要求，监控也不能实时到位，故障现象频出，因此该化工厂一期工程急需改造。

    本文结合工程改造，阐述了甲醇生产装置的三相异步电动机安装低压综合保护装置后，采用现场总线控制系统（Fieldbus Control System, FCS）构建一个电动机组群监控系统的设计方案，从根本上消除了该化工厂甲醇装置生产的安全隐患。

    2 方案设计
    2015年2月，该化工厂开始实施改造，对于数量庞大的三相异步电动机按照类型及生产任务等功能分为5组，并加装ABB智能电动机控制器M102-P. M102-P是基于微处理器技术研制的电动机保护与控制装置，通过微控制单元（Microcontroller Unit, MCU）及先进的现场总线通信技术，为低压电动机提供了一整套专业化的集控制、监测和保护于一体的智能化管理方案，主要具有如下功能。
    （1）保护功能。电动机保护包括断相、热过载、堵转、欠电压和自动重起动、三相不平衡、接地故障保护及起动次数限制等，能对电动机运行过程中的详细数据进行采集跟踪，通过对故障报警、保护动作及动作延时时间的设定来实现及时、准确保护。
    （2）控制功能。通过程序控制实现各种电动机起动控制方式，并通过接触器辅助触点的状态反馈，对接触器运行状态进行监测。
    （3）监测功能。装置提供了丰富的电动机运行监测功能，监测数据经现场总线Profibus上传上位机集中管理，同时可通过安装在开关柜面板上的MD2直接显示。
    （4）通信功能。装置具有先进的现场总线接口，且是冗余通信接口。Profibus DP/RS-485的通信设计，保证了与上位机通信的快速可靠，同时能快速响应上位机的实时查询等要求，并执行相应操作。
    该设备参数如下：－P表示支持Profibus DP协议；额定电流为5～12. 5A；供电电压为DC24V；典型功耗为4.5W；工作温度为－5℃～＋60'C；保护等级为IP20；继电器输出容量为AC15 2A/230V, DC13 2A/24V, M102-P由主单元和电流测量单元两部分组成。主单元固定在标准卡轨上，包含M102-P的所有电子器件。电流测量单元（电流互感器）固定在主单元上，测量范围为0. 24- 63A，若电动机额定电流大于63A，则需要配置外部CT。本系统M102-P的人机界面选用MD2操作面板，面板包括LED指示灯、LCD显示屏、USB参数设置口和控制按钮，安装在控制柜体的门板上，对电动机进行控制、监视和参数设置。
    设计方案采用FCS控制构建电动机组群监控系统，如图2所示。PLC选择西门子S7-300系列的CPU313-2 DP ,遵循Prof ibus-DP总线协议，与M102-P、总线型仪表现场及I/O控制子站等建立通信连接。PLC作为Profibus DP的主站，M102-P作为Profibus DP的子站，控制全部下放到现场。PLC通过M102-P将每组电动机的状态信息传输到上位机一工业PC机中，由上位机实现信息的综合处理。

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