一種基于PLC和遠程控制的輥壓機軸承潤滑智能系統

游銀濤 YOU Yin-tao；周健 ZHOU Jian；韋新鵬 WEI Xin-peng；戴新云 DAI Xin-yun

（無錫商業職業技術學院，無錫 214153）

0 引言

輥壓機是水泥粉磨系統的主要設備，是80年代中期發展起來的新型水泥節能粉磨設備[1]，由于其優越性能，在礦山、冶金等行業都有廣泛應用。輥壓機主要由機架、兩個輥系、傳動裝置、進料裝置、液壓系統、軸承及軸承潤滑系統等組成。其中主軸承尺寸大，精度高，價格昂貴，因此，軸承潤滑系統至關重要，決定著設備正常運行及企業經濟效益。

軸承潤滑方式主要有手動潤滑、單點自動潤滑、多點自動潤滑、集中自動潤滑及智能潤滑等多種方式。目前，廠家主要使用集中自動潤滑，本文依據海螺水泥廠實際改造項目，提出基于PLC和遠程控制的智能潤滑系統，在集中自動潤滑的基礎上，可以對每個潤滑點進行定制化潤滑管理，并結合設備應用工藝、在設備的不同狀態下自動調整潤滑量及潤滑周期，故障報警直接，排查方便，無需現場操作、巡檢、可遠程操作。

1 輥壓機新型智能潤滑系統

1.1 輥壓機新型智能潤滑系統及潤滑原理

提出改造需求的海螺水泥廠，其輥壓機潤滑系統采用的是老式遞進式潤滑系統，在系統設計時未能根據軸承的實際需求來分配潤滑量，大多數現有潤滑分配器每個出油口都是同一種排量；另外由于遞進式潤滑系統的特殊性，當出現潤滑故障時，故障點的排查和定位困難，容易造成后續一系列問題，影響企業生產效益。

本文提出的新型智能潤滑系統（以下簡稱智能潤滑系統）能夠根據不同軸承型號、工況、部位等信息實現定制化軸承潤滑方案，每個潤滑點都有獨立的潤滑量和潤滑周期。在設備需要潤滑的時候才會加油，不需要潤滑的時候少量加油或者不加油，根據設備的運行狀態來給出針對性的潤滑，并且故障排查精準，延長軸承使用壽命，最大限度地保障設備的安穩長期運行，提高企業生產效率，同時節能環保。智能潤滑系統與設備主控系統、整廠主控室間智能互聯。智能潤滑系統與設備主控系統通過光纖或者485接口通訊，完成控制命令下達和設備運行狀態反饋；主控系統與整廠主控室通過光纖或者4G網絡相連，可實現遠程監控。

智能潤滑系統的潤滑原理圖如圖1所示。設備運行時，主控系統發出控制信號到智能潤滑系統，PLC控制系統根據選擇的控制方式，發出對應的控制命令，泵開始工作，氣路電磁閥打開，油脂通過計量閥、壓力傳感器至1號電磁閥，1號電磁閥打開，軸承開始潤滑，按照設定的潤滑量完成潤滑后，1號電磁閥關閉；同時，2號電磁閥打開，依此類推，直到8號電磁閥工作結束，所有電磁閥打開時間可根據潤滑要求進行設定。設備停止，潤滑工作結束后，泵停止工作，系統卸壓后電磁斷電。每個潤滑點可根據實際需求設置單獨的潤滑周期和潤滑量。先到潤滑周期的點先工作，然后按照順序類推，實現每個潤滑點定制潤滑量和潤滑周期。同時，系統配備有相應的聲光報警裝置，流量傳感器實時檢測供油狀態，壓力傳感器實時檢測油壓狀態，并上報控制系統，控制系統根據油壓大小實時調節系統壓力，確保設備穩定運行。

1.2 輥壓機新型智能潤滑系統控制模式

智能潤滑系統采用西門子PLC控制器，根據實際需求共開發出兩種控制模式，分別為計時模式和計次模式，模式選擇可通過設定界面完成，控制模式設定界面如圖2所示。

1.2.1 計時模式

計時模式工作原理，當潤滑系統控制模式設置為計時模式時，需要在參數設置欄設置電磁閥的運行時間和間隙時間。設備工作時，潤滑電磁閥運行設定時間后停止，間隔一定時間后，下一個潤滑點電磁閥打開，依次循環，直至所有潤滑點完成潤滑。潤滑點供油量大小由電磁閥打開時間決定，在壓力恒定的條件下，兩者成線性關系。

1.2.2 計次模式

計次模式工作原理為當潤滑系統控制模式設置為計次模式時，需要在參數設置欄設置電磁閥的檢測次數和間隙時間。通過設定潤滑電磁閥開關動作的次數完成一個潤滑點加油量的控制，間隔一定時間，下一個潤滑點電磁閥打開，依次循環，直至所有潤滑點完成潤滑。計次模式下，當設備運行時，可以通過檢測潤滑電磁泵開關動作，判斷是否無油或者出現油路堵塞等故障。

無論計時模式還是計次模式，系統對每一個潤滑點的供油壓力進行實時檢測，根據采集到的供油壓力值，繪制壓力曲線，并自動保存，供后期查看。同時，具有高壓和低壓報警設置，當供油壓力高于或者低于正常范圍，發出報警信息。每個潤滑點可根據現場工藝定制供油量和供油周期，潤滑點之間互不干擾，如果某個潤滑點出現堵油或者漏油情況，檢測傳感器發出信號反饋給控制系統，系統發出報警提示，并控制此潤滑點停止工作，并不影響其他潤滑點。

計時模式和計次模式各有優勢。計時模式下根據電磁閥的打開時間來控制供油量，電磁閥不需要頻繁動作，可有效減少故障率，延長產品使用壽命。但是在實際工業現場，電磁閥運行時間和供油量并非成嚴格線性關系，比如在啟動或者換閥時等情況下，經常或出現供油壓力波動，導致供油量會有偏差。計次模式下根據電磁閥開關動作的次數來控制供油量，可有效避免供油壓力波動，供油量平穩，但是需要電磁閥頻繁動作，對電磁閥質量要求較高。計時模式和計次模式的選擇需要根據實際潤滑需求確定，潤滑系統運行界面如圖3。

2 遠程監控系統

隨著信息技術和計算機技術的快速發展[2]，工業物聯網已逐步滲透到各種工業現場，為遠程監控的實現提供技術基礎，實現從傳統工業到自動化和智能化階段的轉變。目前，工業物聯網技術已比較成熟，但在輥壓機領域中物聯網技術的應用尚處于起步階段，尤其在智能潤滑系統的遠程監控方面，大多數廠家并未實現。

本文基于實際改造項目，智能潤滑遠程監控系統可實現遠程PLC透傳，壓力和流量數據遠程監控，設備報警推送和歷史數據查詢，可以通過網頁或者手機APP第一時間了解設備運行監控狀態，足不出戶便可解決現場問題。本設計采用上海繁易物聯網解決方案，共分為三層，分別為數據采集層、連接層和平臺層。數據采集層主要包括物聯網終端產品和邊緣計算平臺FlexEdge，連接層主要包括終端連接平臺FlexHub、終端云端管理平臺FlexManager，平臺層主要包括物聯網平臺FlexCloud、平臺云FlexCloud-SCADA。

智能潤滑系統在供油總路和分油器后每條支路都裝有流量計和壓力傳感器，傳感器采集到的流量和壓力數據通過FBOX物聯網關，FBOX使用以太網或者手機卡上網，將數據傳輸到云端監控中心服務器，通過FlexEdge平臺的邊緣計算能力將采集數據模塊化和標注化，從而適配不同的控制系統，同時邊緣計算還可進行數據的訪問和控制，增加數據的安全性。通過FlexManager的管理功能，可以通過互聯網的方式遠程對終端進行配置、替換等操作，基于B/S架構的遠程監控軟件從服務器中獲取數據，實現智能潤滑系統的遠程監控和管理，可以在任何地方通過Web界面訪問。具有設備分布顯示功能，可以在地圖中顯示設備位置信息?？梢灾苯舆h程設定和修改設備參，同時也可以通過手機APP查看設備數據，通過手機設置設備運行參數，查看報警以及歷史數據等功能。支持視頻監控，可以遠程監控和查看現場視頻，實現智能潤滑系統的安全運行。遠程控制系統整體架構如圖4所示。

3 結語

本文所設計的智能潤滑系統相對于傳統集中潤滑系統具有以下優勢[3]：①通過智能終端實時遠程監控潤滑系統工作狀態，檢測各潤滑點，出現故障及時報警并可實現遠程控制；②整個潤滑系統統一協調控制各潤滑點，通過控制間隔周期和運行時間實現各潤滑點供油量按需供給，各潤滑點控制相互獨立，單個潤滑點出現故障，不影響整個潤滑系統運行；③通過智能終端可遠程設定和修改設備參數，訪問壓力和流量等歷史數據以及查看報警信息；④FlexCloud-SCADA云組態軟件具有良好的開發界面，可根據實際需求進行升級改造，有效降低成本。隨著物聯網技術的快速發展，具有遠程監控的輥壓機智能潤滑技術將在行業中逐步普及并不斷發展。