一種設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)方法的研究

唐寧

摘要：主要研討羅克韋爾Controllogix 5561 PLC和Powerflex 700系列變頻器和其他傳感器之間數(shù)據(jù)通信的方法。通過網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，在線實(shí)時(shí)讀取變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)變頻器設(shè)定的頻率、功率、抱閘信號(hào)等參數(shù)，與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)作比較。分析實(shí)時(shí)檢測(cè)參數(shù)的變化趨勢(shì)，動(dòng)態(tài)變化能夠發(fā)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)潛在問題或者正在發(fā)生的故障，并及時(shí)進(jìn)行針對(duì)性解決故障，有效預(yù)防設(shè)備發(fā)生重大故障，保證設(shè)備能夠長時(shí)高效運(yùn)行。本文主要研究采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)的方法。

關(guān)鍵詞：PLC;變頻器;DeviceNet

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）05-0076-01

0引言

隨著設(shè)備使用時(shí)間的積累，受各種因素影響，起重、行走設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)輸送不到位、超過給定位置的現(xiàn)象，造成貨物歪斜、設(shè)備超差報(bào)警等故障。針對(duì)該現(xiàn)象，本文提出在使用變頻器控制電機(jī)時(shí)，采用一種在線監(jiān)控并控制的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確檢測(cè)和設(shè)備位置的精確監(jiān)測(cè)，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

1原因分析

起重、行走設(shè)備在長時(shí)運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生設(shè)備行走、提升不到位的現(xiàn)象，具體幾個(gè)方面的原因：

機(jī)械磨損，提升機(jī)在提升運(yùn)行過程中，由于慣性作用，在減速停止后位置有微量偏差;抱閘裝置的磨損或者失效，是造成設(shè)備停機(jī)位置不精準(zhǔn)的有效因素。

電氣故障，通信延時(shí)或者位置檢測(cè)器損壞導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，造成行走、提升設(shè)備到達(dá)指定的位置時(shí)發(fā)生位置偏移。

其他故障，貨物的重量不一，外形不規(guī)則，造成設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生碰撞損壞傳感器，發(fā)生位置偏差。

綜合分析上述三個(gè)方面的因素，起重和行走設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生故障的主要原因具體現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行參數(shù)不能得到有效的監(jiān)測(cè)和反饋。

2措施和方案

2.1提出方案

對(duì)于上述問題，本文提出PLC與變頻器之間通過以太網(wǎng)通訊的方式，采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，上位機(jī)監(jiān)控，在線監(jiān)測(cè)和微量調(diào)節(jié)電機(jī)速度的方案。采用羅克韋爾Rsnetworx for DeviceNet對(duì)硬件設(shè)備組態(tài)，依靠通信DNB模塊讀取變頻器參數(shù)，根據(jù)采集數(shù)據(jù)反饋調(diào)節(jié)變頻器給定參數(shù)，通過DNB通信模塊寫入變頻器中。同樣通過DNB模塊讀出位置檢測(cè)器的值，與設(shè)備實(shí)際位置做對(duì)比，驗(yàn)證設(shè)備位置的準(zhǔn)確性。

2.2 DeviceNet.組態(tài)配置

DeviceNet是羅克韋爾（AB）公司開發(fā)的一種CAN總線標(biāo)準(zhǔn)。DeviceNet使用控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）為其底層的通訊協(xié)定。本文中DeviceNek組態(tài)包括控制器、人機(jī)界面、變頻器、檢測(cè)傳感器、1756DNB模塊等。

配置時(shí)各硬件設(shè)備有效可靠連接，PLC在內(nèi)的各設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)，各檢測(cè)元件連接可靠。使用裝有RSnetworx for DeviceNet軟件的工業(yè)PC機(jī)掃描出Controllogix 5561 PLC、power flex 700變頻器、編碼器和位置檢測(cè)器等設(shè)備。如果未能在Rsnetworx forDeviceNet軟件中掃描出相關(guān)設(shè)備，需要檢測(cè)線路是否連接正確，模塊是否安裝正確，設(shè)備是否損壞等。處理好后再次使用Rsnetworxfor DeviceNet軟件重新掃描設(shè)備，如果有備份，也可以直接加載備份文件。掃描時(shí)出現(xiàn)設(shè)備未能識(shí)別的情況，需要進(jìn)行相關(guān)配置，完成組態(tài)。

2.3 plc與變頻器通訊

PLC通過1756 DNB模塊與變頻器進(jìn)行通訊，采用循環(huán)掃描方式。通訊時(shí)使用Rsnetworx for DevioeNet軟件掃描出設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對(duì)各設(shè)備分配節(jié)點(diǎn)地址和傳輸數(shù)據(jù)的寬度。1756 DNB模塊將數(shù)據(jù)下載到變頻器和其他設(shè)備中，同時(shí)也可以從D網(wǎng)設(shè)備中上載讀取數(shù)據(jù)。值得注意的時(shí)，在數(shù)據(jù)信息傳輸時(shí)，需要選擇合適的組建給不同設(shè)備分配有效的數(shù)據(jù)寬度，如果需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)小于組建的長度，數(shù)據(jù)傳輸會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此在配置過程中要確定數(shù)據(jù)的有效性。

2.4數(shù)據(jù)處理

變頻器、編碼器和位置檢測(cè)器的實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸并保存于1756 DNB模塊中。技術(shù)人員使用Logix5000或Studio 5000對(duì)PLC編程，將實(shí)際采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)陛標(biāo)簽化處理，通過PID算法進(jìn)行有效的控制。有效監(jiān)測(cè)變頻器給定頻率、變化頻率和設(shè)備位置變化等信息，對(duì)給定參數(shù)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，解決設(shè)備提升行走不到位、發(fā)生故障等情況，及時(shí)解決問題。

3對(duì)策實(shí)施

通過采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和對(duì)PLC編程，在提升和行走設(shè)備實(shí)施方案，使用人工交互界面在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況。收集現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員反饋意見，記錄方案效果，并完善在線監(jiān)控調(diào)速方案，并且制定合理可行的維修流程，提高工作效率。

4效果驗(yàn)證

采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，能夠有效對(duì)設(shè)備位置信息、電機(jī)運(yùn)行額定、運(yùn)行轉(zhuǎn)速、變頻器給定參數(shù)、抱閘信號(hào)等進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到98%以上，能夠提供有效的數(shù)據(jù)。通過PID算法的編寫，基本解決了設(shè)備行走和提升不到位的問題，降低了設(shè)備故障發(fā)生率，有效地解決了問題。

5結(jié)語

本文采用硬件連接方式，將變頻器、位置傳感器和編碼器等設(shè)備通過以太網(wǎng)連接到D網(wǎng)上，組態(tài)簡單可靠，是一種比較可靠的通訊方案。通過對(duì)變頻器給定頻率和對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速對(duì)比分析，使用控制算法優(yōu)化程序，進(jìn)行整定微量調(diào)節(jié)，達(dá)到通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)通信的方式對(duì)電機(jī)實(shí)時(shí)控制的目的，為設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行提供信息支撐。采用基于DEⅥCENET組態(tài)的變頻器運(yùn)行監(jiān)測(cè)的方法研究，改善了設(shè)備運(yùn)行的效率，減少了設(shè)備發(fā)生重大事故故障率，同時(shí)也為對(duì)其他輸送設(shè)備的運(yùn)行的研究提供了實(shí)例依據(jù)。