安科瑞 师晴晴
摘要：随着工业现场集成度的迅速提高，后台系统需要采集的电参量、事件和状态等信息越来越多，因此用户对通讯的响应速度提出了更高的要求，传统的Modbus_RTU协议的轮询速度逐渐难以满足一些工业现场的需求，速率更快、接线更方便的Modbus_TCP通讯开始受到一些用户的青睐。本文主要介绍了配置了Modbus_TCP通讯模块的ARD3M智能电动机保护器在山东某污水处理厂的应用。
关键词：马达保护；污水处理；ARD3M；Modbus_TCP
项目概述：
该污水处理厂位于山东某化工园区内，设计规模1.5万m³/日，是园区内重要的基础设置配套工程。该园区自设立以来，积极推进智慧化绿色园区、企业循环发展等“六大工程”，对园区内配套设施的集成度要求高，因此该污水处理厂在设计之初就对系统通讯速率提出了很高的要求。用户针对低压电动机回路的电动机保护器提出如下需求：
1） 为电动机提供完善的保护，并具备多种事件记录追忆功能；
2） 全电参量测量，包括但不限于三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、电能；
3） 具备Modbus_TCP通讯协议，并能将电参量、故障信息、电机状态等信息上传至后台系统。
产品方案：
根据客户需求，我司为其搭配了ARD3M系列智能电动机保护器，并选配了MCE（Modbus_TCP）功能模块，在提供保护、测量功能的同时满足了现场Modbus_TCP的总线通讯要求。
图1 现场安装图片
产品采用分体式安装方式，主体、显示及MCE模块外形如下图所示：
图2 主体和显示单元
图3 MCE模块
配置的MCE（Modbus_TCP）模块具备双网口设计，自带交换机功能，支持链型网络结构。以太网通讯的拓扑结构主要分为星型拓扑和链型拓扑两种。
星型拓扑结构是当前比较常用的Modbus_TCP通讯连接方式，所有外部设备通过交换机连接在一起，具体结构如下图所示：
图4 星型拓扑
链型拓扑是当前RS 485现场总线常用拓扑方式，现场布线方便。虽然目前链型拓扑的应用还不多，但在未来这种应用会越来越多。链型拓扑具体结构如下图所示：
图5 链型拓扑
同时，还可提供客户版设置软件，可通过Modbus_TCP进行连接访问，并进行参数查看与设置。设置软件界面如下图所示：
图6 设置软件界面
产品选型：
ARD3M标配开关量数量为10DI、6DO，开关量类型见表1：
表1
主体开关量分类
代号
DI为干结点，DO外部电源为AC220V
K1
DI为湿结点，DC110V输入，DO外部电源为AC220V
K2
DI为湿结点，DC220V输入，DO外部电源为AC220V
K3
DI为湿结点，AC220V输入，DO外部电源为AC220V
K4
ARD3M电流规格与适用电机额定电流、功率对应关系见表2：
表2
保护器电流规格
（A）
变比设置
互感器一次侧圈数
适用电机范围（kW）
适用电机额定电流范围(A)
1
支持
5圈
0.12-999
0.1-5000
5
1圈
0.5-5000
25
不支持
3-11
6.3-25
100
15-45
25-100
250
55-132
63-250
800
160-250
250-800
ARD3M附加功能见表3：
表3
附加功能
2-63次谐波电压、电流
H
波形记录
WR
附加通讯模块
（选一）
1路PROFIBUS DPV1通讯
CP
抗晃电功能
SU
2路PROFIBUS DPV1通讯
2CP
绝缘监测
Ri
以太网通讯(MODBUS TCP协议)
MCE
漏电保护
L
1路Profinet通讯
PNET
故障记录
SR
1路4-20mA变送输出
M1
2路4-20mA变送输出
M2
ARD3M显示模块见表4：
表4
显示模块
黑白点阵液晶显示，模块尺寸为98×60，开孔92×55（单位mm）
60L1
彩色点阵液晶显示，模块尺寸为98×60，开孔92×55（单位mm）
60L2
结束语：ARD3M系列智能电动机保护器，可以针对额定电压至AC660V的低压交流电动机提供完善的监测、保护和控制功能，同时可提供丰富多样的通讯模块可供选择，以满足各类工业现场的总线通讯需求。在工业生产高度规模化、自动化、可视化的今天，ARD3M智能电动机保护器是保护低压电动机及设备、保障企业生产**稳定、实时提供后台系统所需各类参数的理想选择。
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