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电机智能管理系统研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-07-09  浏览次数:170
核心提示:采用集中管理、综合监控、分散控制的管理模式,采用工业现场总线技术,组建设备控制层、数据监控层。各层控制系统及子系统具备统一性、先进性、可靠性、可操作性、可维护性、可扩展性、安全性功能要求。

一、立项背景

制丝车间主要设备分为:滚筒类设备(如松散回潮机、加料机、加香机、薄板烘丝机等);贮柜类设备(如贮叶柜、贮丝柜);输送带类设备(如风机、单向输送、振槽)。对于这三大类设备的主要动力输送源为电机输出,然而在电机运转检测方面还是不够重视,具体原因如下:①在生产过程中,主要以生产为主。对产品质量的监控非常严格,电机的实时检测就略显不足;②人力资源有限。不可能对厂内的每个电机都循环查看检测;③在生产车间电机存放位置相对狭小,人员现场观察不方便;④部分电机所处位置环境相对恶劣,不利于人为观察检测;⑤无法在线实时获取有效数据,无法形成有效的分析数据。

鉴于上述原因,对电机检测的局限性造成如下问题:①车间电气设备已使用多年,健康状态不够明确;②电机备件型号的储备无法预估;③机械设备最佳维修时间无法预判或掌握;④设备一旦在生产中发生故障影响生产和质量导致经济损失。制丝车间生产线是一个连续的生产流程,生产线某个主要电机设备故障,会导致该相应工艺段停机,造成物料工艺标准(如加香精度、加料精度、出口含水率)不达标,同时伴随物料堵料、能源浪费等问题。

二、项目实施

采用集中管理、综合监控、分散控制的管理模式,采用工业现场总线技术,组建设备控制层、数据监控层。各层控制系统及子系统具备统一性、先进性、可靠性、可操作性、可维护性、可扩展性、安全性功能要求。

1、项目目标分析

①实现电机设备状态出现问题的报警;

②实现电机设备出现故障的预警;

③实现减少维修人员对电机重复排查的工作量;

④达到检测根源、预判检修、避免浪费、保证正常生产的顺利进行。

2、项目开发过程

电动机智能检测系统如图:

图2. 电动机智能检测流程图

采用工业总线集中方式对现场数据统一汇总到处理中心进行分析处理,通过数据存储机制对电机信息建立档案。

电机检测现场PLC部署如图:

图3. 现场PLC部署

系统控制采用一套西门子公司S7 315-2 PN/DP PLC作为主控制器,通过模拟量输入模块采集现场设备电机振动和温度信号,经PLC处理后通过工业以太网(CP343-1)与中控室监控计算机相连,计算机对采集的数据进行分析处理,实时反映现场设备的状态。

电动机智能管理系统构成模型如图所示:

图4. 电动机智能管理系统构成模型图

系统采用OPC与PLC进行通信,OPC(OLE for Process Control,用于过程控制的OLE)是一个工业标准。基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集,用于过程控制和制造业自动化系统。

图5. 电动机智能管理通信系统

图6. 电动机智能管理通信系统设置

系统使用微软开发软件VS2012开发跟随启动Windows服务自行启动的实时检测数据服务系统,进行检测系统动态信息。

7. 电动机智能管理系统实时检测数据点

所有配置的待检测数据点自动添加到实时检测系统中。

图8. 待检测数据点添加

采用海量实时数据库对检测点建立历史档案库方便对其生命周期的追溯历程,具体如下图:

图9. 电动机智能管理系统历史数据归集

在采集到足够多的电机档案信息后对其进行SPC统计分析工作。在实际的生产运行中结合理论、实践、技术等三方面来综合考虑电机的特性特点。在已有精确的传感器数据分析中发现电机在实际工作中电流(A)、温度(℃)、振动(nm/s)的大致工作模型进行报警预警工作。

图10. 电动机智能管理系统模型建立

电机在工作中电流、温度、振动是同时显示本身不同项目的观测点。通过SPSS相关性分析,三者之间必定有一定相关性。电机的检测单纯的考虑某一项指数指标超出一定范围对其检测无法达到预测效果。

图11. 温度、电流、振动三者拟合

电动机智能管理系统实时监控如图所示:

图12. 系统实时监控图

在电机自身相关性的关联下,还有电机外部设备对其电流、温度和振动的影响。所以在电机的检测分析中还需要计算自身以外因素的影响。

图13. 电机轴承相关性引进

依照现场检测内容建立电机轴承与风机轴承中相关参数的关联性分析。

图14. 电机智能管理系统相关性分析

3、项目测试运行

相比生产的关注程度,电机检测的人员实时关注性就不会很高,在计算出电机需要维修时,人员很难在报警中看到或过滤掉一些不必要的信息。所以在预测出设备将要出现问题时,系统会自动生成一条维修任务计划方便维修人员关注和维修,过滤掉不必要的信息提高工作效率。

图15. 电机智能管理系统相比之前系统的高效性比较

三、成果

该成果属于科技创新领域,主要研究电动机的智能管理技术。其技术创新点在现场总线、异步检测、相关性分析、维修闭环技术的研究应用,实现了电动机电流、振动、温度的数据的实时自动检测、归档、分析、预警、维护计划自动生成,建立了维修闭环的电机智能管理系统,减少了备件与人力资源浪费,并提高生产的顺利运行保证能力。

文章来源第30期《设备管理大视野》杂志,作者:河南中烟工业有限责任公司洛阳卷烟厂,本文内容为原作者观点,并不代表本公众号立场。

 
关键词: 电机输出 电机智能 设备控制
 
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