摘要：介紹宣龍高速線材有限責任公司將狀態監測、故障預知及遠程診斷技術應用于軸瓦的維護，通過對精軋機前后軸瓦溫度進行網絡化自動監測和在線診斷實現了對軸瓦的事故預知與實時監控。
關鍵詞：軋機；軸瓦；數據采集；實時監測；診斷；設計改造
中圖分類號：TG333.15 文獻標識碼：B
宣龍高線精軋機采用國產頂交45°軋機，設計最高速度為115m/s，保證速度90m/s。在高速運轉的精軋機組中，軸承是關鍵部件之一，其中對電機軸承溫升的實時監測能可靠地反映其運行的穩定性。但現有監測系統中沒有軸承溫度的實時監測，僅靠不定期的檢查，很難及早發現軸承故障隱患。將軸承溫度信號測取出來，通過軋機生產線自動化網絡系統，將其輸入到人機接口，以隨時掌握軸承溫度變化情況，作出適時判斷并采取必要措施，是確保精軋機安全穩定運行的有效手段。
一、系統配置
宣龍高線的自動化系統由三級控制系統和兩層通信網絡構成。二級控制系統由人機接口（HMI）、基礎自動化系統和調速傳動控制系統構成，分別完成不同的控制功能在這項改造中，充分利用到人機接口和基礎自動化系統。
1．人機接口（HMI）
由高性能微機組成，主要實現自動化系統的人機接口功能，將采集到的參數進行動態顯示，進行故障報警并記錄，對生產報表進行生成、存儲及打印等。
2．基礎自動化系統
采用西門子公司最新型PLC S7-400和PLCS7-300系列產品。SIEMENS S7系列產品功能強大，配置靈活，有如下突出特點：(1)高速。極短的指令執行時間使S7-400和S7-300在競爭中脫穎而出；(2)堅固。即使在惡劣、不穩定的工業環境下，全封閉的模板依然可正常工作，無風扇操作降低了安裝費用；(3)功能完善、強大。允許多CPU配置，功能更強、速度更快，同時，配有品種齊全的功能模板，充分滿足現場需求；(4)通信能力強。分布式的內部總線允許在CPU與中央I/O間進行快速的通信，P總線與輸入／輸出模板進行數據交換， K總線將大量數據傳送到功能模板和通信模板。
本系統所選CPU裝備了ProfiBus-DP接口，保證了對分布式I/O進行快速數據交換。強大的通信模板允許點對點通信，并可用工業以太網進行通信。
ET200M是一個模塊化的I/O站，具有IP20的保護等級。它可以用S7-300可編程控制器的信號模板和功能模板進行擴展。由于它可安裝的模板范圍很廣，因此，ET200M適合于特殊的和復雜的自動化任務。ET200M是ProfiBus-DP現場總線上的一個從站，最大的傳輸速率是12Mbps。
二、設計改造
1．溫度檢測
溫度信號的測取通過放置在精軋機軸瓦內部測溫孔中的鉑熱電阻PT100傳感器完成。其測溫范圍可達一200~850℃，具有測量精度高、穩定性好的優點。
2．ET200M與PLC之間的信號傳輸
在精軋機附近的遠程I/O站ET200M中增加一塊模擬量輸入模板，將鉑熱電阻連接到其任意通道中，以接收溫度信號。由于PLC對遠程I/O站模板信號狀態的實時讀取功能，能可靠的保證信號的快速傳輸，使溫度信號實時不失真地傳輸到PLC中。
PLC與各自的遠程I/O站之間和調速傳動之間采用ProfiBus-DP通訊網絡。ProfiBus網是一種實時、開放性工業現場總線網絡。其特點是使用數字傳輸，易于正確接收和差錯檢驗，保證了數據的可靠性和準確性，有利于降低工廠低層設備之間的電纜連接成本。易于安裝、維修和擴充，能及時發現故障，便于及早處理，最大優點是能充分利用智能設備的能力。
ProfiBus網網卡的通信協議允許少量數據的高速循環通信，因而總線的循環掃描時間極短，在特定環境下可小于2ms。
3．PLC與人機接口之間的信號傳輸
PLC將從遠程站讀到的模擬量信號進行編程和處理，得到所需要的精軋機軸瓦溫度的實際值，送到人機接口的顯示屏。
人機接口與PLC之間用以太網通信，實現彼此的信息交換。
三、軟件功能實現
本系統對精軋機軸瓦溫度進行24h在線監測，并對數據進行有效管理，具有故障報警和初步自動應急處理功能。
l．實時信號采集、處理、報警及故障輔助處理功能
圖形軟件采用ifix監控軟件，具有實時監控，提供歷史趨勢圖、報表、故障信息，人機界面良好，圖形庫豐富，還有過程控制及數學函數等功能。
軸瓦溫度的實際值用數字顯示，并用大字體便于觀看。在溫度不正常的情況下，主畫面的顯著位置將出現溫度報警和故障報警。當溫度達到第一級報警值的設定溫度時（報警溫度可根據溫度變化進行調節），畫面中彈出黃色報警閃爍燈；當溫度達到第二級報警值的設定溫度時，畫面中彈出紅色報警閃爍燈，并發出聲音報警在溫升極快，操作人員來不及反應的情況下，自動控制程序將聯鎖，實時啟動精軋機高壓油頂設備，使潤滑油及時供給，冷卻軸瓦，保護設備。
2．趨勢分析功能
通過FIX畫面系統，對實時反饋的溫度值進行歷史趨勢記錄、分析。
實時采集的在線監測數據除即時顯示外并自動進行趨勢記錄，保存大約1個月的時間，根據其運行周期對每天的趨勢數據及動態曲線存檔保留，作為歷史數據以便于今后進行分析比較。
趨勢曲線可以較好地反映溫升狀態，畫面還提供了對時間坐標軸的修改功能，可以在任意一個時間段內顯示趨勢曲線，便于分析比較。
