执行总结
以激烈的全球竞争为标志的逐步攀升的化石燃料的价格正在促使过程工业决策者重新思考他们的商务在将来实现的方式。为了保持竞争力，制造商不得不开发保存能源并限制使用日益减少的化石燃料储量的策略。然而，实现这个目标的挑战是限制使用化石燃料而不能中断生产。集成到过程自动化系统中的智能电机控制中心（MCC）能在你的能源保存策略中起至关重要的作用。
在2005年，能源信息管理报告称，美国工业部门总能源的80%主要消耗在过程工业。现在，过程工厂消耗能源的64%用于电机运行。在将来，只有有限的能源支撑过程制造工厂。你的机器运行将依赖你的工厂怎样管理能源消耗。
能源消耗是工厂第二大运行费用（第一大费用是原材料），因此优化电机的能源消耗是能源改进理所当然的起点。通过集成智能电机监视能源消耗，工厂能消除浪费的能源成本，防止非计划停机和改进总体运行效率。另外，在2005年，美国政府能源法案的最近修订版为实施某些能源节省措施提供税务激励。
在过程自动化系统中紧密集成电机、驱动器、智能MCC不仅削减了能源消耗，也使终端用户以环境环境响应的方式减少了业主的总成本,这种方式通过安装,调试,运行,维修费用的降低得到证明.

引言
DCS设计用于提供过程控制工业的调节控制。它们基于私有组件，例如操作系统、网络、硬件和组态工具。标准DCS主要设计用于系统范围内的通信，因模拟量控制和冗余而为人们所熟知。另一方面，PLC设计用于提供离散设备的高速控制，例如，电机、泵、驱动器。
在传统过程工厂，PLC用于控制电气基础设施，例如，电机、驱动器和MCC，而调节控制留给DCS。因为从各个电机接线箱硬接线所有运行数据到PLC是不经济的，也不传送这些数据给DCS，仅仅最小量的电机性能信息提供给系统操作员用于优化能源使用。电力消耗信息可用于本地的工厂电气人员，但是没有传达工厂实时电力消耗信息到过程运行或制造执行系统（MES）的机制。因此，确定每个过程或单元的能源消耗实际上是不可能的。这阻止了工厂计划部分停机来改进能源效率或在峰值时期利用电气设备提供降低能源消耗的激励。

现在，新一代的DCS已经出现，它们不仅有能力提供调节应用的最优控制，而且能集成和控制高速离散设备，例如，MCC、驱动器、软启动器、断路器和电源测量设备。有能力支持这种集成方法的过程控制系统能动态监视电机性能，在能源管理和运行性能方面引领新时代的潮流。

电机运行
把电机管理数据直接集成到DCS允许设备传输其运行条件和状态。这能用于电机的实时监视，在故障发生前潜在地探测电机问题。在电机上完成的维护不再起反作用。现在预测性和预防性措施能预防电机故障和损坏，允许工厂操作员延长他们的电机的生命周期。因为电机消耗工厂大约64%的能源，监视运行条件是任何能源保存和维护计划十分重要的方面。

据估计，高达40%的生产收入用于维护，在阀和电机上高达60%的计划性维护证明是不必要的。监视电机运行能极大帮助工厂操作员开发有效的预测性和预防性维护计划，该计划集中在最大化电机运行效率上。

电机效率
在过去二十年，电机改进的效率高于工业平均水平。每年电机电气上消耗的成本相对于它们采购价值的10-25倍，因此即使在电机效率上增加1%，也意味着电机运行将节约数千美元。由于制造高效电机的材料高级，因此它们的成本相对高一点，但是更高的成本一般能在12月之内收回。这种技术能极大降低能源消耗。

变频器（VFD）代替传统的定速电机与调节阀的结合正变成控制流量优化能源消耗的流行方法。为了直接控制流速，通过调节驱动器的转速，在流体流动控制应用中能降低50%的能源消耗。

电机控制中心
电机控制系统在工业过程中有突出的作用。这些系统通常安装在一个包括大量控制和监视设备的MCC中。技术上的进步和电子设备成本的降低已经促使把各种控制和监视设备安装在MCC中成为一种流行的趋势。这些设备（例如、继电器、变频器、软启动器）都有能力提供电机条件的数据传送回控制系统。这种信息在DCS中以清晰和易读的格式显示，这种信息能用于增加生产力，最小化停机时间和能源消耗，改进人员安全。

常规电机接线箱
每个组合式电机控制单元被称为电机接线箱。根据电机的容量，每个电机接线箱有不同的尺寸，它是MCC的一部分，在MCC内控制各个电机的电源。

设计支持更高马力的电机要求更大尺寸的接线箱，这意味着它需要更大的接触器和断路器。这是传统的接线箱与智能接线箱相似的地方。
在常规接线箱，电气过载开关与继电器结合通过接触器控制电机的电源。通常由PLC的输出控制继电器，通过连接到PLC的数字输入的辅助触点提供电机反馈。

使MCC智能
智能电机管理系统（例如，西门子公司SIMOCODE）能安装到电机接线箱使之更智能。SIMOCODE电机保护继电器控制和保护电机，作为过载开关而动作。继电器内嵌电流和电势变送器帮助SIMOCODE测量线电流和线电压。它有能力通过数字现场总线（例如，PROFIBUS）直接发送电机运行条件信息到DCS。使用现场总线而不使用硬接线信号的好处是它把电机运行的所有数据以性价比高的方式传输到DCS。例如，单缆（现场总线）能用于传输数据，而每个传统MCC一般需要6-12对单独的电缆才能传输数据。


另外，在连接到DCS的MCC中集成电源监视设备，给工厂电气工程师一个中心的位置：记录生产数据和电源系统的所有信息用于系统分析和改进。

电源监视能同时记录功率消耗。电源质量问题有很多原因，例如，电压下降/上升、谐波、快速脉冲、次循环脉冲和中性点对地高频噪声。

影响电机性能的因素
在任何过程控制系统中，影响电机性能的最重要的因素如下：
电源质量；
电机运行；
电机条件；
负载和电源考虑；
运行效率。

电源质量
监视输入电源的质量对最大化电机的生命周期是非常重要的，从而确保电机效率高的连续运行。一些例子包括：
监视电压波动，限制电机绕组的降级。
确保供电系统的电压在恰当范围内，不产生引起过量热的铁环境，因为这种环境导致绕组隔离的降级。
降低电压能引起过量的拉电流，可能导致对绕组的破坏，降低电机的效率或增加热功率（I2R）损失。
由于工厂或附近的设备使用变频器从而产生谐波，因此导致电压不一致，小量的电压失真导致大量的电流失真，导致过量的电机电流和对绕组的潜在损坏。
电机过压导致浪费能源以及无效运行。记录到DCS的数据能帮助操作员确定这些情形。

电机运行
当要求注意电机的条件时，能提供监视、记录、提醒运行人员性能的DCS可用于改进电机的总体效率和性能。为了对电机进行预测性维护，有必要测量电机的所有线电流。因为电机每个绕组产生的热是流过绕组电流值的函数，电机的潜在最差点包含在最大电流的相中。
当电机启动时，一般吸引6-10倍的额定电流。这样高的电流引起绕组温度迅速升高，从而导致性能下降。因此，有必要限制电机启动的数量。一个有效的预测性维护策略将确保限制热启动的数量从而保护电机绕组。


电机条件
在DCS中，电机运行条件的跟踪，趋势和报警是有价值的预防性维护工具。启动时吸引极大电流的电机表示负载有问题。每次电机启动都导致无效率的能量使用，在供电系统上带来不必要的负担。


分析DCS中的趋势能帮助识别这些类型的问题。如图6所示，当电机启动时，有很大的电流峰值。当电机能源消耗增加25%时，红线标志的电机趋势区域表示一个条件。这在能源消耗上的增加表示电机运行条件的变化，它来自于增加的负载，异常的过程条件或电机有问题。