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(duì)精軋機(jī)前后軸瓦溫度進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)監(jiān)測和在線診斷實(shí)現(xiàn)了對(duì)軸瓦的事故預(yù)知與實(shí)時(shí)監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：軋機(jī)；軸瓦；數(shù)據(jù)采集；實(shí)時(shí)監(jiān)測；診斷；設(shè)計(jì)改造
中圖分類號(hào)：TG333.15 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
宣龍高線精軋機(jī)采用國產(chǎn)頂交45°軋機(jī)，設(shè)計(jì)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(duì)電機(jī)軸承溫升的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(hào)測取出來，通過軋機(jī)生產(chǎn)線自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將其輸入到人機(jī)接口，以隨時(shí)掌握軸承溫度變化情況，作出適時(shí)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(dòng)化系統(tǒng)由三級(jí)控制系統(tǒng)和兩層通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。二級(jí)控制系統(tǒng)由人機(jī)接口（HMI）、基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)和調(diào)速傳動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成，分別完成不同的控制功能在這項(xiàng)改造中，充分利用到人機(jī)接口和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)。
1．人機(jī)接口（HMI）
由高性能微機(jī)組成，主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的人機(jī)接口功能，將采集到的參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，進(jìn)行故障報(bào)警并記錄，對(duì)生產(chǎn)報(bào)表進(jìn)行生成、存儲(chǔ)及打印等。
2．基礎(chǔ)自動(dòng)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(diǎn)：(1)高速。極短的指令執(zhí)行時(shí)間使S7-400和S7-300在競爭中脫穎而出；(2)堅(jiān)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(shí)，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(duì)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，并可用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通信。
ET200M是一個(gè)模塊化的I/O站，具有IP20的保護(hù)等級(jí)。它可以用S7-300可編程控制器的信號(hào)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(dòng)化任務(wù)。ET200M是ProfiBus-DP現(xiàn)場總線上的一個(gè)從站，最大的傳輸速率是12Mbps。
二、設(shè)計(jì)改造
1．溫度檢測
溫度信號(hào)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(diǎn)。
2．ET200M與PLC之間的信號(hào)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(hào)。由于PLC對(duì)遠(yuǎn)程I/O站模板信號(hào)狀態(tài)的實(shí)時(shí)讀取功能，能可靠的保證信號(hào)的快速傳輸，使溫度信號(hào)實(shí)時(shí)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(dòng)之間采用ProfiBus-DP通訊網(wǎng)絡(luò)。ProfiBus網(wǎng)是一種實(shí)時(shí)、開放性工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是使用數(shù)字傳輸，易于正確接收和差錯(cuò)檢驗(yàn)，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(shí)發(fā)現(xiàn)故障，便于及早處理，最大優(yōu)點(diǎn)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(shí)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(hào)傳輸
PLC將從遠(yuǎn)程站讀到的模擬量信號(hào)進(jìn)行編程和處理，得到所需要的精軋機(jī)軸瓦溫度的實(shí)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(shí)現(xiàn)彼此的信息交換。
三、軟件功能實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)對(duì)精軋機(jī)軸瓦溫度進(jìn)行24h在線監(jiān)測，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，具有故障報(bào)警和初步自動(dòng)應(yīng)急處理功能。
l．實(shí)時(shí)信號(hào)采集、處理、報(bào)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(shí)時(shí)監(jiān)控，提供歷史趨勢圖、報(bào)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(shí)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(bào)警和故障報(bào)警。當(dāng)溫度達(dá)到第一級(jí)報(bào)警值的設(shè)定溫度時(shí)（報(bào)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(bào)警閃爍燈；當(dāng)溫度達(dá)到第二級(jí)報(bào)警值的設(shè)定溫度時(shí)，畫面中彈出紅色報(bào)警閃爍燈，并發(fā)出聲音報(bào)警在溫升極快，操作人員來不及反應(yīng)的情況下，自動(dòng)控制程序?qū)⒙?lián)鎖，實(shí)時(shí)啟動(dòng)精軋機(jī)高壓油頂設(shè)備，使?jié)櫥图皶r(shí)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(duì)實(shí)時(shí)反饋的溫度值進(jìn)行歷史趨勢記錄、分析。
實(shí)時(shí)采集的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)除即時(shí)顯示外并自動(dòng)進(jìn)行趨勢記錄，保存大約1個(gè)月的時(shí)間，根據(jù)其運(yùn)行周期對(duì)每天的趨勢數(shù)據(jù)及動(dòng)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(duì)時(shí)間坐標(biāo)軸的修改功能，可以在任意一個(gè)時(shí)間段內(nèi)顯示趨勢曲線，便于分析比較。
