1 500 mm寬帶軋機主電機在線狀態監測系統

張春燕，時元海，李 斌

(1．萊鋼集團機動設備部，山東 萊蕪 271104;2．萊鋼集團銀山型鋼板帶廠，山東 萊蕪 271104)

1 前言

萊鋼1 500 mm寬帶生產線有8臺交交變頻主傳動同步電動機及3套附屬潤滑站設備，屬寬帶生產線核心設備。由于機組長期連續、高效運轉，容易出現軸瓦超溫、風壓、水壓異常、定子溫度異常、振動異常等故障。如不能及時發現這些事故隱患，則極易造成停機事故，嚴重時可能造成人身和設備事故，給生產帶來嚴重損失。因此，如何更好地監測設備運行狀況，及時、準確地發現事故隱患顯得尤為重要。

萊鋼集團銀山型鋼板帶廠利用西門子S7-400等編程控制器開發了在線狀態監測系統，經過一年多的運行實踐，取得了良好的效果。

2 系統概況

2.1 原設備狀況

原主傳動電機設備運行參數大多數在控制室內儀表盤上顯示，且其中一部分進入主傳動程序參與控制。但對電機狀況無數據顯示，三套潤滑站系統同樣僅有指示燈、儀表等顯示儀器，無法對設備運行情況進行很好地觀測。

2.2 在線監測系統原理

結合現場電機運行情況、實際設備，建立相應的在線監測系統，其監測系統的原理如下。

安裝在主傳動電機及潤滑站各部位的信號傳感器用于采集各種現場實時信號(如定子溫度、軸瓦溫度、風壓、水流量、潤滑站壓力等)，采集到的信號進入現場的分站，經過通訊線傳輸到PLC主站進行處理，經處理后通過以太網將數據送入計算機。在計算機內利用人機界面將數據顯示。將計算機放在值班室，值班人員可以很直觀地看到現場電機運行狀況、潤滑站壓力波動情況等。開發軟件中的數據趨勢記錄功能，使其能夠提供數據查詢，以便于進行總結、比較和進一步分析。

2.3 系統組成

根據系統要求，本在線監測系統PLC控制系統采用一套西門子的S7-400可編程控制器。根據現場主電機位置情況以及信號點的數目情況，每兩個主機使用一個ET200分站，對于三個潤滑站采用S7-400主站直接掛S7-300從站的形式。S7-400主站與2個PC站(上位機)用以太網實現通訊。這樣既保證了PLC系統的可靠性，又節省了成本。

3 系統配置

3.1 硬件配置

本系統是建立在S7-400控制器和工控機平臺之上的分布式系統。整個系統設計由兩級網絡組成，一是自動化以太網絡控制級，二是基礎自動化現場總線控制級。

系統硬件配置圖和S7-400硬件組態圖分別如圖1和圖2所示。

圖1 系統硬件配置圖

圖2 S7-400硬件組態圖

(1)自動化以太網絡控制(第一級)。以S7-400PLC系統作為控制核心，由兩臺上位機、PLC控制單元加以太網卡等組成工業以太網，監控站利用組態軟件WinCC實現對工作現場的監測控制，通過 ET200分布I/O通信對溫度、壓力等參數進行采集，上位機將實時數據進行數據采集處理并做數據保存，對整個系統實現在線遠程監測診斷功能。

(2)基礎自動化現場總線控制(第二級)。PROFIBUS－DP網絡是網絡集成的最底層，主要是連接現場設備。主站S7-400PLC通過 PROFIBUS-DP網絡與各從站通信，現場檢測元件將信號傳輸給現場ET200和S7-300從站，再通過通信傳送到主站PLC。PROFIBUS-DP主要用于工業自動化系統的高速數據傳送，實現調節和控制功能。

3.2 軟件設計

計算機操作系統采用 Windows 2000 Professional中文版本，上位機監控軟件采用 WinCC 6.0組態軟件來實現。

3.3 系統功能

(1)畫面顯示功能。采用西門子WinCC 6.0軟件對進入RLC程序的各種參數進行組態編輯。運行狀態實現實時動態、閃爍、變色等功能，實時監測包括潤滑泵狀態、啟停運行狀態、壓力狀態、溫度等。主機潤滑站狀態監控如圖3所示。

(2)數據處理功能。對系統采集的各種信號進行處理，利用各種計算功能、數據變換功能等實現。以圖4中電機溫度數據的顯示進行說明，接入溫度信號的最初數據為模擬量，經過模擬量與數字量轉換，轉換后數據為字符串格式，再由字符串格式轉換為實數格式。整個轉換過程在程序中實現。主電機本體運行狀態如圖4所示。

(3)報警記錄功能。實時地發出所有發生故障的參數的聲光報警，提醒值班人員及時采取相應的措施進行處理。

(4)報表功能與歷史趨勢功能。根據實時監測的數據可匯制報表和歷史趨勢圖，以便隨時進行查看。

4 在線監測系統應用效果

自主傳動電機及潤滑站系統安裝在線狀態監測以來，運行平穩可靠、監測數據準確、操作使用方便，收到了良好的效果;同時也使設備管理進一步規范化和合理化，為推廣這種先進的設備管理模式積累了經驗，具體表現在以下幾個方面:

(1)實現了對設備運行狀態的動態管理。實時監測系統能實現24 h不間斷地對現場機組各測點的溫度、油壓、設備狀態等過程參數進行在線監測并通過各種圖形、曲線及數據表格等形式進行動態顯示，對有關數據進行存貯和分類管理，進一步形成各種趨勢分析結果;當設備運行異常時，聲、光超限報警和梯度報警功能報警;各種監測結果可以監測報表形式隨時進行打印;同時能完成與管理機的實時通信，便于上級主管部門及時掌握機組的運行狀況。

(2)科學、準確地分析診斷設備在線故障。系統配置的智能故障診斷系統能識別在線監測系統提供的運行設備各種特征參數及其變化，為設備維護和管理人員合理決策提供可靠的依據。

(3)提高了設備作業率，降低了崗位操作人員的勞動強度，延長了設備的使用壽命。在安裝在線監測之前，設備值班人員每天每小時須對主傳動電機各種信號及潤滑站壓力、電流等進行點檢，設備稍有異常，值班人員就將巡檢次數增加，并且還要認真詳細記錄大量有關的數據。實施在線監測之后，值班人員足不出戶就能對設備狀態了若指掌。而且根據在線數據對一些異常現象進行分析、判斷，可以避免許多不必要的停機。

(4)能夠及時發現設備故障，避免了多次設備停機。在線監測系統能夠及時發現設備隱患，并能夠根據曲線進行分析，從而制定相應的措施，避免重大設備故障。