H 型鋼生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的改造

張 慧

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司檢修事業(yè)部，山東濟(jì)南 271104）

0 引言

H 型鋼生產(chǎn)線設(shè)備出現(xiàn)了一些問題，例如：干式整流變壓器、主電機(jī)轉(zhuǎn)子和鋸機(jī)過負(fù)荷造成電機(jī)燒壞等故障。因此新上一套在線狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，在保證正常有序生產(chǎn)的前提下改造在線監(jiān)控系統(tǒng)，在反復(fù)研究與論證后確定是可行的，其可以滿足于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備在線監(jiān)控的需求及精度。

1 技術(shù)改造及實(shí)施

1.1 PLC 方面的改造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選報(bào)通信波特率為500 kbps，主站和從站分別采用西門子S7-400 PLC 和3 個(gè)ET200M，基于此來采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。S7-400 PLC 和ET200M 站分別安裝于PLC（Programmable Logical Controller，可編程序邏輯控制器）室內(nèi)和原UF 齒輪箱柜內(nèi)（地址5）、E 軋機(jī)整流變壓器室內(nèi)（地址10）、BD主傳動(dòng)整流柜室的輔助電源柜內(nèi)（地址11）。

1.2 WINCC 部分的改造

WINCC（Windows Control Center，視窗控制中心）與PLC間是采用CP5611 卡實(shí)現(xiàn)通信。畫面的右上角為系統(tǒng)時(shí)間、PLC 和通信狀態(tài)，在下面有報(bào)警、趨勢(shì)、電機(jī)和變壓器4 個(gè)選擇鍵，右下方有文本資料的鏈接鍵，通過此鍵可以進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)圖紙。

主電機(jī)畫面：對(duì)4 臺(tái)主電機(jī)的轉(zhuǎn)子溫度和冷卻水的流量進(jìn)行監(jiān)控。電機(jī)的冷卻水檢測(cè)對(duì)電機(jī)的冷卻背包的水流值加以檢測(cè)，相關(guān)部件安裝于回水管上，是由超聲波來實(shí)現(xiàn)檢測(cè)；轉(zhuǎn)子的測(cè)溫元件安裝在電機(jī)負(fù)荷側(cè)的側(cè)蓋板上，是一種紅外線測(cè)溫部件。冷卻水以百分比單位顯示，其百分百對(duì)應(yīng)背包的額定水量75 t/h，電機(jī)的溫度顯示值單位為攝氏度。

變壓器的溫度監(jiān)控顯示，分別是UR、BD、UF、ED 整流和勵(lì)磁變壓器的超溫報(bào)警與跳閘信號(hào)，正常運(yùn)行狀態(tài)則顯示綠色，超溫報(bào)警和跳閘時(shí)分別顯示黃色和紅色。二者信號(hào)來自現(xiàn)場(chǎng)變壓器主控器內(nèi)的開關(guān)量信號(hào)。具體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖1 所示。

除此以外還有趨勢(shì)和報(bào)警畫面，可以對(duì)開關(guān)量與模擬量的變化狀態(tài)與趨勢(shì)加以監(jiān)控，而且還具有聲光報(bào)警功能，使工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。為使系統(tǒng)更加可靠，專門設(shè)置了操作權(quán)限，保障操作系統(tǒng)安全。

1.3 PDA 參數(shù)的優(yōu)化

經(jīng)過3 個(gè)信號(hào)采集模塊來測(cè)量外部的開關(guān)量與模擬量數(shù)據(jù)，這一系列模塊由光纖通信實(shí)現(xiàn)彼此聯(lián)系，由PCMCA 卡來聯(lián)系電腦，可同時(shí)對(duì)32 個(gè)模擬量與開關(guān)量數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，模擬量測(cè)量時(shí)，模數(shù)控制器采用ADC 芯片，能實(shí)現(xiàn)1 ms 的精度。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成（-10～+10）V 標(biāo)準(zhǔn)電壓后即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的測(cè)量、記錄、統(tǒng)計(jì)等工作。

圖1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

信號(hào)采集內(nèi)部每通道的模擬量采集電路，其輸入電阻值Rin=1 MΩ，采集信號(hào)的電壓處于（-10～+10）V。

主傳動(dòng)模擬量輸出電壓處于（-5～+5）V，所以能夠直接測(cè)量鋸機(jī)的電壓、電流信號(hào)在轉(zhuǎn)換和標(biāo)幺化后，然后輸至信號(hào)采集模塊中。主傳動(dòng)模擬量輸出電壓測(cè)量電路如圖2 所示。

圖2 主傳動(dòng)模擬量輸出電壓測(cè)量電路

通過PDA（Personal Digital Assistant，波形記錄分析儀）的測(cè)量可以十分便捷的記錄軋機(jī)和鋸機(jī)負(fù)荷情況，并快捷高效的統(tǒng)計(jì)各鋼種的負(fù)荷。

2 效果評(píng)價(jià)

該項(xiàng)目實(shí)施后每年為廠節(jié)約300 萬元，通過畫面報(bào)警及時(shí)避免了主電機(jī)冷卻水流量不足的事故，減少停機(jī)時(shí)間60 min。

效益1=噸鋼效益（小時(shí)）×每小時(shí)產(chǎn)量×小時(shí)數(shù)=100×375×1=3.75 萬元。

通過波形分析解決了多次燒壞鋸機(jī)電機(jī)的問題，每次對(duì)鋸機(jī)電機(jī)更換需要120 min，按避免2 臺(tái)電機(jī)燒壞來計(jì)算。

效益2=電機(jī)的價(jià)格×臺(tái)數(shù)+噸鋼效益（小時(shí)）×每小時(shí)產(chǎn)量×小時(shí)數(shù)=180 000×2+100×375×4=51 萬元。

總經(jīng)濟(jì)效益=直接經(jīng)濟(jì)效益+間接經(jīng)濟(jì)效益=300+3.75+51=354.75 萬元。

另外，通過項(xiàng)目的實(shí)施提高了職工的技術(shù)水平，鍛煉了職工隊(duì)伍，對(duì)于其他廠的關(guān)鍵設(shè)備的在線監(jiān)控有推廣應(yīng)用價(jià)值。