一种设备运行数据在线监测方法的研究

唐宁

摘要：主要研讨罗克韦尔Controllogix 5561 PLC和Powerflex 700系列变频器和其他传感器之间数据通信的方法。通过网络组态，在线实时读取变频器运行数据，监测变频器设定的频率、功率、抱闸信号等参数，与电机实际运行参数作比较。分析实时检测参数的变化趋势，动态变化能够发现电机运行时潜在问题或者正在发生的故障，并及时进行针对性解决故障，有效预防设备发生重大故障，保证设备能够长时高效运行。本文主要研究采用DeviceNet网络组态的方法。

关键词：PLC;变频器;DeviceNet

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）05-0076-01

0引言

随着设备使用时间的积累，受各种因素影响，起重、行走设备在运行过程中出现输送不到位、超过给定位置的现象，造成货物歪斜、设备超差报警等故障。针对该现象，本文提出在使用变频器控制电机时，采用一种在线监控并控制的方法，实现对电机转速的精确检测和设备位置的精确监测，达到自动控制的目的。

1原因分析

起重、行走设备在长时运行中，经常发生设备行走、提升不到位的现象，具体几个方面的原因：

机械磨损，提升机在提升运行过程中，由于惯性作用，在减速停止后位置有微量偏差;抱闸装置的磨损或者失效，是造成设备停机位置不精准的有效因素。

电气故障，通信延时或者位置检测器损坏导致采集数据错误，造成行走、提升设备到达指定的位置时发生位置偏移。

其他故障，货物的重量不一，外形不规则，造成设备运行中发生碰撞损坏传感器，发生位置偏差。

综合分析上述三个方面的因素，起重和行走设备在运行中发生故障的主要原因具体现在设备运行参数不能得到有效的监测和反馈。

2措施和方案

2.1提出方案

对于上述问题，本文提出PLC与变频器之间通过以太网通讯的方式，采用DeviceNet网络组态，上位机监控，在线监测和微量调节电机速度的方案。采用罗克韦尔Rsnetworx for DeviceNet对硬件设备组态，依靠通信DNB模块读取变频器参数，根据采集数据反馈调节变频器给定参数，通过DNB通信模块写入变频器中。同样通过DNB模块读出位置检测器的值，与设备实际位置做对比，验证设备位置的准确性。

2.2 DeviceNet.组态配置

DeviceNet是罗克韦尔（AB）公司开发的一种CAN总线标准。DeviceNet使用控制器局域网络（CAN）为其底层的通讯协定。本文中DeviceNek组态包括控制器、人机界面、变频器、检测传感器、1756DNB模块等。

配置时各硬件设备有效可靠连接，PLC在内的各设备处于待机状态，各检测元件连接可靠。使用装有RSnetworx for DeviceNet软件的工业PC机扫描出Controllogix 5561 PLC、power flex 700变频器、编码器和位置检测器等设备。如果未能在Rsnetworx forDeviceNet软件中扫描出相关设备，需要检测线路是否连接正确，模块是否安装正确，设备是否损坏等。处理好后再次使用Rsnetworxfor DeviceNet软件重新扫描设备，如果有备份，也可以直接加载备份文件。扫描时出现设备未能识别的情况，需要进行相关配置，完成组态。

2.3 plc与变频器通讯

PLC通过1756 DNB模块与变频器进行通讯，采用循环扫描方式。通讯时使用Rsnetworx for DevioeNet软件扫描出设备层网络设备，对各设备分配节点地址和传输数据的宽度。1756 DNB模块将数据下载到变频器和其他设备中，同时也可以从D网设备中上载读取数据。值得注意的时，在数据信息传输时，需要选择合适的组建给不同设备分配有效的数据宽度，如果需要传输的数据字节小于组建的长度，数据传输会出现错误，因此在配置过程中要确定数据的有效性。

2.4数据处理

变频器、编码器和位置检测器的实时检测数据传输并保存于1756 DNB模块中。技术人员使用Logix5000或Studio 5000对PLC编程，将实际采集到的数据进陛标签化处理，通过PID算法进行有效的控制。有效监测变频器给定频率、变化频率和设备位置变化等信息，对给定参数进行反馈调节，解决设备提升行走不到位、发生故障等情况，及时解决问题。

3对策实施

通过采用DeviceNet网络组态和对PLC编程，在提升和行走设备实施方案，使用人工交互界面在线监测设备运行状况。收集现场作业人员反馈意见，记录方案效果，并完善在线监控调速方案，并且制定合理可行的维修流程，提高工作效率。

4效果验证

采用DeviceNet网络组态，采集设备运行数据，能够有效对设备位置信息、电机运行额定、运行转速、变频器给定参数、抱闸信号等进行有效监測。监测准确率达到98%以上，能够提供有效的数据。通过PID算法的编写，基本解决了设备行走和提升不到位的问题，降低了设备故障发生率，有效地解决了问题。

5结语

本文采用硬件连接方式，将变频器、位置传感器和编码器等设备通过以太网连接到D网上，组态简单可靠，是一种比较可靠的通讯方案。通过对变频器给定频率和对电机实时转速对比分析，使用控制算法优化程序，进行整定微量调节，达到通过DeviceNet网络通信的方式对电机实时控制的目的，为设备稳定运行提供信息支撑。采用基于DEⅥCENET组态的变频器运行监测的方法研究，改善了设备运行的效率，减少了设备发生重大事故故障率，同时也为对其他输送设备的运行的研究提供了实例依据。