監(jiān)控電機(jī)周期潤滑在自動化中的應(yīng)用

唐建民

（陜西鋼鐵集團(tuán)漢中鋼鐵公司軋鋼廠，陜西漢中 724200）

0 引言

陜西鋼鐵集團(tuán)漢中鋼鐵公司兩條年產(chǎn)120 萬噸棒材生產(chǎn)線，其軋線傳動裝置采用西門子S120 裝置，電機(jī)使用三相異步交流變頻電機(jī)，強(qiáng)制冷卻方式；飛剪傳動裝置采用直流調(diào)速裝置，電機(jī)使用直流電機(jī)。三相異步交流變頻電機(jī)功率800～1500 kW。在運(yùn)行中需對每條生產(chǎn)線18 臺交流電機(jī)和3 臺直流電機(jī)軸承周期性加潤滑脂保養(yǎng)。

隨著公司產(chǎn)量和設(shè)備作業(yè)率的提升，停機(jī)對每臺電機(jī)加潤滑脂，不能在統(tǒng)一時間內(nèi)完成，造成個別電機(jī)漏加，重復(fù)加；并且需手工填寫記錄，造成員工工作量增大且工作效率低下。因在潤滑周期內(nèi)漏加潤滑脂進(jìn)一步影響電機(jī)軸承的使用壽命，甚至造成電機(jī)軸承缺潤滑脂損壞軸承，嚴(yán)重時損壞電機(jī)；因在潤滑周期內(nèi)重復(fù)加潤滑脂造成電機(jī)內(nèi)部油脂污染，成本浪費(fèi)，環(huán)境污染。

1 原因分析及解決思路

1.1 原因分析

出現(xiàn)個別電機(jī)漏加、重復(fù)加潤滑脂的關(guān)鍵是對潤滑周期管理不善，員工通過上次加潤滑脂的大概時間，依據(jù)加潤滑脂周期估計出本次加潤滑脂的時間，到時間每條線檢修時同時加潤滑脂，因各種影響，本次不能全部一次性加完，后續(xù)擇機(jī)再加。這樣導(dǎo)致加潤滑脂周期不確定，出現(xiàn)漏加、重復(fù)加。

1.2 解決思路

出現(xiàn)以上問題的主要問題是潤滑周期混亂。按照電機(jī)維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程，電機(jī)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一個周期內(nèi)加入適量的潤滑脂。確定了本次加入潤滑脂的時間，根據(jù)電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時間，到加入潤滑脂時設(shè)置提前報警，超出加入潤滑脂時設(shè)置故障。當(dāng)某電機(jī)報警/故障時，安排加潤滑脂，班組管理人員確認(rèn)后，通過口令對報警/故障確認(rèn)，自動計入下個潤滑周期。通過自動化的監(jiān)控，杜絕潤滑周期管理混亂的問題，解決了漏加、重復(fù)加的問題。

2 自動化監(jiān)控潤滑周期

2.1 程序的設(shè)計

監(jiān)控每個電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時間，只需通過讀取電機(jī)運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速，累加運(yùn)行時間T（RUN_hour），和設(shè)置潤滑周期的報警時間T1（set_alarm_hour），設(shè)置潤滑周期的故障時間T2（set_fault_hour）作比較：當(dāng)T≥T1 時，產(chǎn)生一個報警信號（Alarm），同時記錄當(dāng)前報警時的年（alarm_year）、月（alarm_month）、日（alarm_date）；當(dāng)T≥T2 時，產(chǎn)生一個故障信號（Fault）；同時記錄當(dāng)前故障時的年（fault_year）、月（fault_month）、日（fault_date）。當(dāng)報警或故障產(chǎn)生時，生成一個綜合的報警/故障信號（alarm_fault）；當(dāng)綜合的報警/故障信號產(chǎn)生時，在HMI 畫面上產(chǎn)生報警，并把報警產(chǎn)生的機(jī)架號顯示出來；當(dāng)潤滑脂按規(guī)定重量給定后，通過授權(quán)復(fù)位；并記錄復(fù)位時的年（Rest_year）、月（Rest_month）、日（Rest_date）。利用堆棧原理可以將上述報警、故障、復(fù)位時的年、月、日存儲在數(shù)據(jù)塊中，根據(jù)需要決定儲存的長度。

2.2 程序的實(shí)現(xiàn)

（1）因兩條軋線，需監(jiān)控電機(jī)總計42 臺，如每個電機(jī)寫一個程序塊，接口的輸入，輸出，數(shù)據(jù)工作量很大，不便于程序編輯。

（2）本系統(tǒng)采用西門子S7-400PLC，使用一個公用塊（FB1113）實(shí)現(xiàn)程序的基本功能，再使用一個功能塊（FB1114）把公用塊（FB1113）當(dāng)做一個變量調(diào)用；隨后使用一個程序功能（FC169）實(shí)現(xiàn)堆棧原理儲存各報警、故障、復(fù)位時的年、月、日。

（3）FB1113 的實(shí)現(xiàn)：①在FB1113 中要實(shí)現(xiàn)公用數(shù)據(jù)接口的輸入，如軋機(jī)的編號、電機(jī)的轉(zhuǎn)速、復(fù)位的輸入等，最重要的是年、月、日的接入，為避免接口數(shù)太多，在公用的年、月、日等變量中，使用Struct 的數(shù)據(jù)類型，極大的簡化了接口數(shù)據(jù)輸入的量；②在FB1113 程序中，部分變量即做為輸入有作為輸出，量比較多，并且每個程序都要用，直接在IN_OUT 中將各變量以Struct的數(shù)據(jù)類型歸到一塊，方便調(diào)用；③在FB 功能塊中，時間，上升沿等必須要有對應(yīng)的實(shí)參，所以在STAT 靜態(tài)變量中給上升沿等給予實(shí)參地址，同樣使用Struct 的數(shù)據(jù)類型。

（4）FB1114 的實(shí)現(xiàn)：①在FB1114 中調(diào)用SFC1 讀系統(tǒng)時鐘，生成公用的年、月、日等公用數(shù)據(jù)，放在STAT 靜態(tài)變量中名為STAT1，使用Struct 的數(shù)據(jù)類型；②在FB1114 中，其靜態(tài)變量中生成ST1 的變量，其數(shù)據(jù)類型選擇FB 類型，將FB1113 做為ST1 中的數(shù)據(jù)類型；③建立一個UDT 的數(shù)據(jù)類型UDT1114，如圖1 所示，其包含需要在FB1113 中輸出的變量，其內(nèi)部使用Struct 的數(shù)據(jù)類型，如報警、故障、復(fù)位時的年、月、日；運(yùn)行的小時、分鐘等；④在FB1114 中，其靜態(tài)變量中生成ST1_OUT 的變量，其數(shù)據(jù)類型選擇UDT，將UDT1114 做為ST1_OUT 中的數(shù)據(jù)類型；⑤在功能塊中，需對參數(shù)給于地址，在調(diào)用FC169 功能時，需用到上升沿，在FB1114 靜態(tài)變量中生成名稱為P 的變量，用于儲存上升沿，因其包含的數(shù)據(jù)類型一樣，使用Array 數(shù)組的數(shù)據(jù)類型；⑥當(dāng)報警、故障、復(fù)位產(chǎn)生時用FC169 使用堆棧功能儲存其對應(yīng)的時間；⑦在FB1114 中，可以生成ST1-ST18，ST1_OUT-ST18_OUT 的變量，對應(yīng)其編號的電機(jī)，如圖2 所示，只需在FB1114 中作為一個對應(yīng)的塊調(diào)用，并在其輸入接口中填入電機(jī)編號、電機(jī)轉(zhuǎn)速、#STAT1、#ST1_OUT 等幾個接口參數(shù)。

圖1 UDT 用戶自定義數(shù)據(jù)類型

圖2 將FB1113 作為數(shù)據(jù)類型調(diào)用

2.3 HMI 的顯示

在人機(jī)界面中加入對應(yīng)編號電機(jī)的運(yùn)行小時、分鐘，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時間后，彈出報警/故障提示框，當(dāng)加入潤滑脂且輸入正確的口令后，運(yùn)行時間清零，提示框消失，進(jìn)入下個計時周期。

3 延伸應(yīng)用

根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)速可以判斷是否在運(yùn)行，在增加電流后，可以作為判斷是否在軋鋼，根據(jù)軋制運(yùn)行時間，可以計算出在一天、一個月、一年內(nèi)該電機(jī)的作業(yè)率。同樣為電機(jī)運(yùn)行維護(hù)提供參考。

4 總結(jié)

雖然公用程序編寫及算法很簡單，但是需要在編寫時要考慮電機(jī)數(shù)量眾多，數(shù)據(jù)量大的難點(diǎn)，所以使用了功能塊，及各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，不但簡化了編寫量，同時使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)清晰，方便使用，為后續(xù)再開發(fā)提供了基礎(chǔ)。

隨著程序塊在軋線的使用，準(zhǔn)確記錄了電機(jī)的運(yùn)行時間，為軸承保養(yǎng)提供了時間周期，降低了維護(hù)成本，提高了維修質(zhì)量，同時向智能化發(fā)展更推進(jìn)了一步。