摘要:介紹宣龍高速線材有限責(zé)任公司將狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)知及遠(yuǎn)程診斷技術(shù)應(yīng)用于軸瓦的維護(hù),通過對精軋機(jī)前后軸瓦溫度進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化自動監(jiān)測和在線診斷實現(xiàn)了對軸瓦的事故預(yù)知與實時監(jiān)控。

關(guān)鍵詞:軋機(jī)；軸瓦；數(shù)據(jù)采集；宣龍高速線材；診斷；設(shè)計改造

宣龍高線精軋機(jī)采用國產(chǎn)頂交45°軋機(jī),設(shè)計最高速度為115m/s,保證速度90m/s。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的精軋機(jī)組中,軸承是關(guān)鍵部件之一,其中對電機(jī)軸承溫升的實時監(jiān)測能可靠地反映其運(yùn)行的穩(wěn)定性。但現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)中沒有軸承溫度的實時監(jiān)測,僅靠不定期的檢查,很難及早發(fā)現(xiàn)軸承故障隱患。將軸承溫度信號測取出來,通過軋機(jī)生產(chǎn)線自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),將其輸入到人機(jī)接口,以隨時掌握軸承溫度變化情況,作出適時判斷并采取必要措施,是確保精軋機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段。

一、系統(tǒng)配置

宣龍高線的自動化系統(tǒng)由三級控制系統(tǒng)和兩層通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。二級控制系統(tǒng)由人機(jī)接口(HMI)、基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)和調(diào)速傳動控制系統(tǒng)構(gòu)成,分別完成不同的控制功能在這項改造中,充分利用到人機(jī)接口和基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)。

1．人機(jī)接口(HMI)

由高性能微機(jī)組成,主要實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的人機(jī)接口功能,將采集到的參數(shù)進(jìn)行動態(tài)顯示,進(jìn)行故障報警并記錄,對生產(chǎn)報表進(jìn)行生成、存儲及打印等。

2．基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)

采用西門子公司最新型PLC S7-400和PLCS7-300系列產(chǎn)品。SIEMENS S7系列產(chǎn)品功能強(qiáng)大,配置靈活,有如下突出特點:(1)高速。極短的指令執(zhí)行時間使S7-400和S7-300在競爭中脫穎而出；(2)堅固。即使在惡劣、不穩(wěn)定的工業(yè)環(huán)境下,全封閉的模板依然可正常工作,無風(fēng)扇操作降低了安裝費(fèi)用；(3)功能完善、強(qiáng)大。允許多CPU配置,功能更強(qiáng)、速度更快,同時,配有品種齊全的功能模板,充分滿足現(xiàn)場需求；(4)通信能力強(qiáng)。分布式的內(nèi)部總線允許在CPU與中央I/O間進(jìn)行快速的通信,P總線與輸入／輸出模板進(jìn)行數(shù)據(jù)交換, K總線將大量數(shù)據(jù)傳送到功能模板和通信模板。

本系統(tǒng)所選CPU裝備了ProfiBus-DP接口,保證了對分布式I/O進(jìn)行快速數(shù)據(jù)交換。強(qiáng)大的通信模板允許點對點通信,并可用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通信。

ET200M是一個模塊化的I/O站,具有IP20的保護(hù)等級。它可以用S7-300可編程控制器的信號模板和功能模板進(jìn)行擴(kuò)展。由于它可安裝的模板范圍很廣,因此,ET200M適合于特殊的和復(fù)雜的自動化任務(wù)。ET200M是ProfiBus-DP現(xiàn)場總線上的一個從站,最大的傳輸速率是12Mbps。

二、設(shè)計改造

1．溫度檢測

溫度信號的測取通過放置在精軋機(jī)軸瓦內(nèi)部測溫孔中的鉑熱電阻PT100傳感器完成。其測溫范圍可達(dá)一200~850℃,具有測量精度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點。

2．ET200M與PLC之間的信號傳輸

在精軋機(jī)附近的遠(yuǎn)程I/O站ET200M中增加一塊模擬量輸入模板,將鉑熱電阻連接到其任意通道中,以接收溫度信號。由于PLC對遠(yuǎn)程I/O站模板信號狀態(tài)的實時讀取功能,能可靠的保證信號的快速傳輸,使溫度信號實時不失真地傳輸?shù)絇LC中。

PLC與各自的遠(yuǎn)程I/O站之間和調(diào)速傳動之間采用ProfiBus-DP通訊網(wǎng)絡(luò)。ProfiBus網(wǎng)是一種實時、開放性工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。其特點是使用數(shù)字傳輸,易于正確接收和差錯檢驗,保證了數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性,有利于降低工廠低層設(shè)備之間的電纜連接成本。易于安裝、維修和擴(kuò)充,能及時發(fā)現(xiàn)故障,便于及早處理,最大優(yōu)點是能充分利用智能設(shè)備的能力。

ProfiBus網(wǎng)網(wǎng)卡的通信協(xié)議允許少量數(shù)據(jù)的高速循環(huán)通信,因而總線的循環(huán)掃描時間極短,在特定環(huán)境下可小于2ms。

3．PLC與人機(jī)接口之間的信號傳輸

PLC將從遠(yuǎn)程站讀到的模擬量信號進(jìn)行編程和處理,得到所需要的精軋機(jī)軸瓦溫度的實際值,送到人機(jī)接口的顯示屏。

人機(jī)接口與PLC之間用以太網(wǎng)通信,實現(xiàn)彼此的信息交換。

三、軟件功能實現(xiàn)

本系統(tǒng)對精軋機(jī)軸瓦溫度進(jìn)行24h在線監(jiān)測,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理,具有故障報警和初步自動應(yīng)急處理功能。

l．實時信號采集、處理、報警及故障輔助處理功能

圖形軟件采用ifix監(jiān)控軟件,具有實時監(jiān)控,提供歷史趨勢圖、報表、故障信息,人機(jī)界面良好,圖形庫豐富,還有過程控制及數(shù)學(xué)函數(shù)等功能。

軸瓦溫度的實際值用數(shù)字顯示,并用大字體便于觀看。在溫度不正常的情況下,主畫面的顯著位置將出現(xiàn)溫度報警和故障報警。當(dāng)溫度達(dá)到第一級報警值的設(shè)定溫度時(報警溫度可根據(jù)溫度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)),畫面中彈出黃色報警閃爍燈；當(dāng)溫度達(dá)到第二級報警值的設(shè)定溫度時,畫面中彈出紅色報警閃爍燈,并發(fā)出聲音報警在溫升極快,操作人員來不及反應(yīng)的情況下,自動控制程序?qū)⒙?lián)鎖,實時啟動精軋機(jī)高壓油頂設(shè)備,使?jié)櫥图皶r供給,冷卻軸瓦,保護(hù)設(shè)備。

2．趨勢分析功能

通過FIX畫面系統(tǒng),對實時反饋的溫度值進(jìn)行歷史趨勢記錄、分析。

實時采集的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)除即時顯示外并自動進(jìn)行趨勢記錄,保存大約1個月的時間,根據(jù)其運(yùn)行周期對每天的趨勢數(shù)據(jù)及動態(tài)曲線存檔保留,作為歷史數(shù)據(jù)以便于今后進(jìn)行分析比較。

趨勢曲線可以較好地反映溫升狀態(tài),畫面還提供了對時間坐標(biāo)軸的修改功能,可以在任意一個時間段內(nèi)顯示趨勢曲線,便于分析比較。