基于網絡通信的狀態監測信息系統在設備故障診斷中的應用

羅旋+王茂勵+李成攻+王釗+程振

摘 要 分析了某選煤廠現狀，提出建立以太網和光纖通信網絡，集中在線監測關鍵設備狀態參數，通過恩泰克EMONITOR監測系統分析診斷，給出設備運行報警信息，提高設備維護效率和質量。

【關鍵詞】狀態監測信息系統 故障診斷 網絡通信 加速度傳感器

選煤廠是典型的流程型企業，使用機械化、連續工作的自動化生產線，有多個生產環節，各環節生產車間及設備坐落位置分散。為保障生產線能正常連續工作，車間采取人工定時巡檢，定期維修關鍵設備的管理方式。人工檢測主要依靠感官感覺觀測關鍵設備運行狀態，對設備故障診斷存在經驗性、不及時等較大的局限性。針對選煤廠現狀，設計對關鍵設備建立在線狀態監測信息系統，實時監測記錄設備運行狀態參數。

1 在線監測系統方案

在線監測系統由振動傳感器，振動監測模塊，網關通訊模塊，以太網光纖交換機，上位機構成。原煤分級振動篩安裝2個通用振動加速度傳感器，測量振動參數。振動傳感器信號接入振動監測模塊，振動監測模塊通過DeviceNet總線接入到網關通訊模塊，網關通訊模塊通過以太網接入到以太網交換機，以太網交換機之間通過光纖通信，監測主機通過以太網接入到以太網交換機，狀態監測軟件通過以太網讀取振動監測模塊的數據。

2 監測系統功能

2.1 振動狀態檢測

加速度傳感器采用螺栓固定在振動篩安裝支架上。加速度傳感器把振動篩的機械振動量轉換成電信號輸出， 實現對機械振動信息的檢測。XM122振動監測模塊采用24位模數轉換器，對接入傳感器信號進行處理，根據加速度電壓轉換關系，計算振動頻率、幅值、速度等測量參數。XM122模塊是雙通道監測器，同時接入2路傳感器信號，通過DeviceNet總線接口輸出測量數據。

2.2 數據網絡傳輸

多個XM模塊之間通過DeviceNet協議進行通訊。DeviceNet網絡里的每個模塊配置不同的網絡節點地址，最多可支持操作64 個節點。DeviceNet網絡通過XM-500以太網關模塊連接到工業以太網絡，實現不同網絡層之間協議轉換。XM-500作為DeviceNet的主站和其他 XM模塊建立連接，采集XM模塊的測量數據和報警/繼電器數據。為洗煤車間傳感器采集網絡提供高速信息通道。

2.3 數據監測管理

狀態監測軟件Emonitor正常工作需要配置和運行FacctroyTalk Activation、RSLinx、XM Emonitor Gateway、SQLServer 2005等應用程序。FacctroyTalk Activation用于申請和管理軟件授權。RSLinx建立計算機系統與XM模塊之間的通信聯系。XM Emonitor Gateway將XM模塊中的數據打包成文件傳到計算機中指定的目錄下。SQLServer 2005數據庫軟件保存讀取到XM模塊的所有數據。Emonitor軟件讀取數據庫中的測量數據記錄，具有數據繪圖顯示、報警設置、故障診斷等功能。

3 監測數據分析

3.1 數據顯示

Emonitor軟件通過繪制不同圖形分析顯示測量數據記錄。幅值趨勢圖分析設備振動的歷史變化趨勢。頻譜圖分析設備檢測點振動的頻率成分。時域波形分析設備檢測點振動的時域波形。頻段趨勢圖分析設備檢測點振動各頻段成分的變化趨勢。瀑布圖分析設備檢測點振動頻譜的變化趨勢。自動顯示圖分析設備檢測點所有測量定義的相關圖形，全面了解該測點的信息。

3.2 報警設置

Emonitor軟件可以設置幅值、頻譜、頻段和時域波形報警，數據記錄條會有文字和指示燈報警提示，圖形顯示有報警區域（見圖1頻譜報警圖）；也可以建立統計報警，統計當前數據序列中所有測量定義及設備分類中的最小值、最大值、平均值和標準方差，幫助設備管理人員研究設備檢修標準。報警功能具有數據過濾作用，使工作人員能夠快速分析采集回來的大量數據。

3.3 故障診斷

Entek監測系統采用峰值能量法及解調技術，提取深埋于正常振動中的軸承的故障沖擊信號，獲得與故障沖擊一一對應的譜線頻率，形成頻譜圖，提高故障診斷的靈敏度和可靠性。通過分析振動譜圖中存在明顯高幅值的頻譜分量，確定與監測機器的零部件對照關系，判斷設備故障原因。Emonitor利用設備及其部件的結構參數，根據工廠設備模型，計算出一組診斷特征的頻率。自動報警可對這些特征頻率的幅值及時預警，識別設備振動的可能原因。

4 結束語

在線監測系統改變了選煤廠原來主要依靠人工離線方式監測設備運行的狀態，建立了聯機監測管理方式。設備維護也由定期維修，事后維修的方式，向預測維修，計劃維修轉變，提高了生產效率和安全性。

參考文獻

[1]張鍵.機械故障診斷技術[M].北京：機械工業出版社，2008（10）.

[2]陽憲惠.現場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，2008（10）.

[3]任紫亭.大型振動篩激振器振動測試與故障分析[J].煤礦機械，2008（11）.

（通訊作者：王茂勵）

作者簡介

羅旋（1979-），男，碩士學位。山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算機網絡重點實驗室助理研究員，從事自動化控制、電子信息、嵌入式系統、物聯網方向研究。

作者單位

1.山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算機網絡重點實驗室 山東省濟南市 250101

2.中國電信濟寧分公司 山東省濟寧市 272000

3.山東常林集團 山東省臨沭縣 276700

摘 要 分析了某選煤廠現狀，提出建立以太網和光纖通信網絡，集中在線監測關鍵設備狀態參數，通過恩泰克EMONITOR監測系統分析診斷，給出設備運行報警信息，提高設備維護效率和質量。

【關鍵詞】狀態監測信息系統 故障診斷 網絡通信 加速度傳感器

選煤廠是典型的流程型企業，使用機械化、連續工作的自動化生產線，有多個生產環節，各環節生產車間及設備坐落位置分散。為保障生產線能正常連續工作，車間采取人工定時巡檢，定期維修關鍵設備的管理方式。人工檢測主要依靠感官感覺觀測關鍵設備運行狀態，對設備故障診斷存在經驗性、不及時等較大的局限性。針對選煤廠現狀，設計對關鍵設備建立在線狀態監測信息系統，實時監測記錄設備運行狀態參數。

1 在線監測系統方案

在線監測系統由振動傳感器，振動監測模塊，網關通訊模塊，以太網光纖交換機，上位機構成。原煤分級振動篩安裝2個通用振動加速度傳感器，測量振動參數。振動傳感器信號接入振動監測模塊，振動監測模塊通過DeviceNet總線接入到網關通訊模塊，網關通訊模塊通過以太網接入到以太網交換機，以太網交換機之間通過光纖通信，監測主機通過以太網接入到以太網交換機，狀態監測軟件通過以太網讀取振動監測模塊的數據。

2 監測系統功能

2.1 振動狀態檢測

加速度傳感器采用螺栓固定在振動篩安裝支架上。加速度傳感器把振動篩的機械振動量轉換成電信號輸出， 實現對機械振動信息的檢測。XM122振動監測模塊采用24位模數轉換器，對接入傳感器信號進行處理，根據加速度電壓轉換關系，計算振動頻率、幅值、速度等測量參數。XM122模塊是雙通道監測器，同時接入2路傳感器信號，通過DeviceNet總線接口輸出測量數據。

2.2 數據網絡傳輸

多個XM模塊之間通過DeviceNet協議進行通訊。DeviceNet網絡里的每個模塊配置不同的網絡節點地址，最多可支持操作64 個節點。DeviceNet網絡通過XM-500以太網關模塊連接到工業以太網絡，實現不同網絡層之間協議轉換。XM-500作為DeviceNet的主站和其他 XM模塊建立連接，采集XM模塊的測量數據和報警/繼電器數據。為洗煤車間傳感器采集網絡提供高速信息通道。

2.3 數據監測管理

狀態監測軟件Emonitor正常工作需要配置和運行FacctroyTalk Activation、RSLinx、XM Emonitor Gateway、SQLServer 2005等應用程序。FacctroyTalk Activation用于申請和管理軟件授權。RSLinx建立計算機系統與XM模塊之間的通信聯系。XM Emonitor Gateway將XM模塊中的數據打包成文件傳到計算機中指定的目錄下。SQLServer 2005數據庫軟件保存讀取到XM模塊的所有數據。Emonitor軟件讀取數據庫中的測量數據記錄，具有數據繪圖顯示、報警設置、故障診斷等功能。

3 監測數據分析

3.1 數據顯示

Emonitor軟件通過繪制不同圖形分析顯示測量數據記錄。幅值趨勢圖分析設備振動的歷史變化趨勢。頻譜圖分析設備檢測點振動的頻率成分。時域波形分析設備檢測點振動的時域波形。頻段趨勢圖分析設備檢測點振動各頻段成分的變化趨勢。瀑布圖分析設備檢測點振動頻譜的變化趨勢。自動顯示圖分析設備檢測點所有測量定義的相關圖形，全面了解該測點的信息。

3.2 報警設置

Emonitor軟件可以設置幅值、頻譜、頻段和時域波形報警，數據記錄條會有文字和指示燈報警提示，圖形顯示有報警區域（見圖1頻譜報警圖）；也可以建立統計報警，統計當前數據序列中所有測量定義及設備分類中的最小值、最大值、平均值和標準方差，幫助設備管理人員研究設備檢修標準。報警功能具有數據過濾作用，使工作人員能夠快速分析采集回來的大量數據。

3.3 故障診斷

Entek監測系統采用峰值能量法及解調技術，提取深埋于正常振動中的軸承的故障沖擊信號，獲得與故障沖擊一一對應的譜線頻率，形成頻譜圖，提高故障診斷的靈敏度和可靠性。通過分析振動譜圖中存在明顯高幅值的頻譜分量，確定與監測機器的零部件對照關系，判斷設備故障原因。Emonitor利用設備及其部件的結構參數，根據工廠設備模型，計算出一組診斷特征的頻率。自動報警可對這些特征頻率的幅值及時預警，識別設備振動的可能原因。

4 結束語

在線監測系統改變了選煤廠原來主要依靠人工離線方式監測設備運行的狀態，建立了聯機監測管理方式。設備維護也由定期維修，事后維修的方式，向預測維修，計劃維修轉變，提高了生產效率和安全性。

參考文獻

[1]張鍵.機械故障診斷技術[M].北京：機械工業出版社，2008（10）.

[2]陽憲惠.現場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，2008（10）.

[3]任紫亭.大型振動篩激振器振動測試與故障分析[J].煤礦機械，2008（11）.

（通訊作者：王茂勵）

作者簡介

羅旋（1979-），男，碩士學位。山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算機網絡重點實驗室助理研究員，從事自動化控制、電子信息、嵌入式系統、物聯網方向研究。

作者單位

1.山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算機網絡重點實驗室 山東省濟南市 250101

2.中國電信濟寧分公司 山東省濟寧市 272000

3.山東常林集團 山東省臨沭縣 276700

摘 要 分析了某選煤廠現狀，提出建立以太網和光纖通信網絡，集中在線監測關鍵設備狀態參數，通過恩泰克EMONITOR監測系統分析診斷，給出設備運行報警信息，提高設備維護效率和質量。

【關鍵詞】狀態監測信息系統 故障診斷 網絡通信 加速度傳感器

選煤廠是典型的流程型企業，使用機械化、連續工作的自動化生產線，有多個生產環節，各環節生產車間及設備坐落位置分散。為保障生產線能正常連續工作，車間采取人工定時巡檢，定期維修關鍵設備的管理方式。人工檢測主要依靠感官感覺觀測關鍵設備運行狀態，對設備故障診斷存在經驗性、不及時等較大的局限性。針對選煤廠現狀，設計對關鍵設備建立在線狀態監測信息系統，實時監測記錄設備運行狀態參數。

1 在線監測系統方案

在線監測系統由振動傳感器，振動監測模塊，網關通訊模塊，以太網光纖交換機，上位機構成。原煤分級振動篩安裝2個通用振動加速度傳感器，測量振動參數。振動傳感器信號接入振動監測模塊，振動監測模塊通過DeviceNet總線接入到網關通訊模塊，網關通訊模塊通過以太網接入到以太網交換機，以太網交換機之間通過光纖通信，監測主機通過以太網接入到以太網交換機，狀態監測軟件通過以太網讀取振動監測模塊的數據。

2 監測系統功能

2.1 振動狀態檢測

加速度傳感器采用螺栓固定在振動篩安裝支架上。加速度傳感器把振動篩的機械振動量轉換成電信號輸出， 實現對機械振動信息的檢測。XM122振動監測模塊采用24位模數轉換器，對接入傳感器信號進行處理，根據加速度電壓轉換關系，計算振動頻率、幅值、速度等測量參數。XM122模塊是雙通道監測器，同時接入2路傳感器信號，通過DeviceNet總線接口輸出測量數據。

2.2 數據網絡傳輸

多個XM模塊之間通過DeviceNet協議進行通訊。DeviceNet網絡里的每個模塊配置不同的網絡節點地址，最多可支持操作64 個節點。DeviceNet網絡通過XM-500以太網關模塊連接到工業以太網絡，實現不同網絡層之間協議轉換。XM-500作為DeviceNet的主站和其他 XM模塊建立連接，采集XM模塊的測量數據和報警/繼電器數據。為洗煤車間傳感器采集網絡提供高速信息通道。

2.3 數據監測管理

狀態監測軟件Emonitor正常工作需要配置和運行FacctroyTalk Activation、RSLinx、XM Emonitor Gateway、SQLServer 2005等應用程序。FacctroyTalk Activation用于申請和管理軟件授權。RSLinx建立計算機系統與XM模塊之間的通信聯系。XM Emonitor Gateway將XM模塊中的數據打包成文件傳到計算機中指定的目錄下。SQLServer 2005數據庫軟件保存讀取到XM模塊的所有數據。Emonitor軟件讀取數據庫中的測量數據記錄，具有數據繪圖顯示、報警設置、故障診斷等功能。

3 監測數據分析

3.1 數據顯示

Emonitor軟件通過繪制不同圖形分析顯示測量數據記錄。幅值趨勢圖分析設備振動的歷史變化趨勢。頻譜圖分析設備檢測點振動的頻率成分。時域波形分析設備檢測點振動的時域波形。頻段趨勢圖分析設備檢測點振動各頻段成分的變化趨勢。瀑布圖分析設備檢測點振動頻譜的變化趨勢。自動顯示圖分析設備檢測點所有測量定義的相關圖形，全面了解該測點的信息。

3.2 報警設置

Emonitor軟件可以設置幅值、頻譜、頻段和時域波形報警，數據記錄條會有文字和指示燈報警提示，圖形顯示有報警區域（見圖1頻譜報警圖）；也可以建立統計報警，統計當前數據序列中所有測量定義及設備分類中的最小值、最大值、平均值和標準方差，幫助設備管理人員研究設備檢修標準。報警功能具有數據過濾作用，使工作人員能夠快速分析采集回來的大量數據。

3.3 故障診斷

Entek監測系統采用峰值能量法及解調技術，提取深埋于正常振動中的軸承的故障沖擊信號，獲得與故障沖擊一一對應的譜線頻率，形成頻譜圖，提高故障診斷的靈敏度和可靠性。通過分析振動譜圖中存在明顯高幅值的頻譜分量，確定與監測機器的零部件對照關系，判斷設備故障原因。Emonitor利用設備及其部件的結構參數，根據工廠設備模型，計算出一組診斷特征的頻率。自動報警可對這些特征頻率的幅值及時預警，識別設備振動的可能原因。

4 結束語

在線監測系統改變了選煤廠原來主要依靠人工離線方式監測設備運行的狀態，建立了聯機監測管理方式。設備維護也由定期維修，事后維修的方式，向預測維修，計劃維修轉變，提高了生產效率和安全性。

參考文獻

[1]張鍵.機械故障診斷技術[M].北京：機械工業出版社，2008（10）.

[2]陽憲惠.現場總線技術及其應用[M].北京：清華大學出版社，2008（10）.

[3]任紫亭.大型振動篩激振器振動測試與故障分析[J].煤礦機械，2008（11）.

（通訊作者：王茂勵）

作者簡介

羅旋（1979-），男，碩士學位。山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算機網絡重點實驗室助理研究員，從事自動化控制、電子信息、嵌入式系統、物聯網方向研究。

作者單位

1.山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算機網絡重點實驗室 山東省濟南市 250101

2.中國電信濟寧分公司 山東省濟寧市 272000

3.山東常林集團 山東省臨沭縣 276700