安科瑞 師晴晴
摘要：隨著工業現場集成度的迅速提高，后臺系統需要采集的電參量、事件和狀態等信息越來越多，因此用戶對通訊的響應速度提出了更高的要求，傳統的Modbus_RTU協議的輪詢速度逐漸難以滿足一些工業現場的需求，速率更快、接線更方便的Modbus_TCP通訊開始受到一些用戶的青睞。本文主要介紹了配置了Modbus_TCP通訊模塊的ARD3M智能電動機保護器在山東某污水處理廠的應用。
關鍵詞：馬達保護；污水處理；ARD3M；Modbus_TCP
項目概述：
該污水處理廠位于山東某化工園區內，設計規模1.5萬m3/日，是園區內重要的基礎設置配套工程。該園區自設立以來，積極推進智慧化綠色園區、企業循環發展等“六大工程”，對園區內配套設施的集成度要求高，因此該污水處理廠在設計之初就對系統通訊速率提出了很高的要求。用戶針對低壓電動機回路的電動機保護器提出如下需求：
1） 為電動機提供完善的保護，并具備多種事件記錄追憶功能；
2） 全電參量測量，包括但不限于三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、電能；
3） 具備Modbus_TCP通訊協議，并能將電參量、故障信息、電機狀態等信息上傳至后臺系統。
產品方案：
根據客戶需求，我司為其搭配了ARD3M系列智能電動機保護器，并選配了MCE（Modbus_TCP）功能模塊，在提供保護、測量功能的同時滿足了現場Modbus_TCP的總線通訊要求。
圖1 現場安裝圖片
產品采用分體式安裝方式，主體、顯示及MCE模塊外形如下圖所示：
圖2 主體和顯示單元
圖3 MCE模塊
配置的MCE（Modbus_TCP）模塊具備雙網口設計，自帶交換機功能，支持鏈型網絡結構。以太網通訊的拓撲結構主要分為星型拓撲和鏈型拓撲兩種。
星型拓撲結構是當前比較常用的Modbus_TCP通訊連接方式，所有外部設備通過交換機連接在一起，具體結構如下圖所示：
圖4 星型拓撲
鏈型拓撲是當前RS 485現場總線常用拓撲方式，現場布線方便。雖然目前鏈型拓撲的應用還不多，但在未來這種應用會越來越多。鏈型拓撲具體結構如下圖所示：
圖5 鏈型拓撲
同時，還可提供客戶版設置軟件，可通過Modbus_TCP進行連接訪問，并進行參數查看與設置。設置軟件界面如下圖所示：
圖6 設置軟件界面
產品選型：
ARD3M標配開關量數量為10DI、6DO，開關量類型見表1：
表1
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主體開關量分類
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代號
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DI為干結點，DO外部電源為AC220V
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K1
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DI為濕結點，DC110V輸入，DO外部電源為AC220V
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K2
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DI為濕結點，DC220V輸入，DO外部電源為AC220V
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K3
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DI為濕結點，AC220V輸入，DO外部電源為AC220V
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K4
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ARD3M電流規格與適用電機額定電流、功率對應關系見表2：
表2
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保護器電流規格
（A）
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變比設置
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互感器一次側圈數
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適用電機范圍（kW）
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適用電機額定電流范圍(A)
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1
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支持
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5圈
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0.12-999
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0.1-5000
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5
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1圈
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0.12-999
|
0.5-5000
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25
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不支持
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1圈
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3-11
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6.3-25
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100
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1圈
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15-45
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25-100
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250
|
1圈
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55-132
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63-250
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800
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1圈
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160-250
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250-800
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ARD3M附加功能見表3：
表3
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附加功能
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代號
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附加功能
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代號
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2-63次諧波電壓、電流
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H
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波形記錄
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WR
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附加通訊模塊
（選一）
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1路PROFIBUS DPV1通訊
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CP
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抗晃電功能
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SU
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2路PROFIBUS DPV1通訊
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2CP
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絕緣監測
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Ri
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以太網通訊(MODBUS TCP協議)
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MCE
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漏電保護
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L
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1路Profinet通訊
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PNET
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故障記錄
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SR
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1路4-20mA變送輸出
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M1
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2路4-20mA變送輸出
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M2
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ARD3M顯示模塊見表4：
表4
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顯示模塊
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代號
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黑白點陣液晶顯示，模塊尺寸為98×60，開孔92×55（單位mm）
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60L1
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彩色點陣液晶顯示，模塊尺寸為98×60，開孔92×55（單位mm）
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60L2
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結束語：ARD3M系列智能電動機保護器，可以針對額定電壓至AC660V的低壓交流電動機提供完善的監測、保護和控制功能，同時可提供豐富多樣的通訊模塊可供選擇，以滿足各類工業現場的總線通訊需求。在工業生產高度規模化、自動化、可視化的今天，ARD3M智能電動機保護器是保護低壓電動機及設備、保障企業生產**穩定、實時提供后臺系統所需各類參數的理想選擇。
