监控电机周期润滑在自动化中的应用

唐建民

（陕西钢铁集团汉中钢铁公司轧钢厂，陕西汉中 724200）

0 引言

陕西钢铁集团汉中钢铁公司两条年产120 万吨棒材生产线，其轧线传动装置采用西门子S120 装置，电机使用三相异步交流变频电机，强制冷却方式；飞剪传动装置采用直流调速装置，电机使用直流电机。三相异步交流变频电机功率800～1500 kW。在运行中需对每条生产线18 台交流电机和3 台直流电机轴承周期性加润滑脂保养。

随着公司产量和设备作业率的提升，停机对每台电机加润滑脂，不能在统一时间内完成，造成个别电机漏加，重复加；并且需手工填写记录，造成员工工作量增大且工作效率低下。因在润滑周期内漏加润滑脂进一步影响电机轴承的使用寿命，甚至造成电机轴承缺润滑脂损坏轴承，严重时损坏电机；因在润滑周期内重复加润滑脂造成电机内部油脂污染，成本浪费，环境污染。

1 原因分析及解决思路

1.1 原因分析

出现个别电机漏加、重复加润滑脂的关键是对润滑周期管理不善，员工通过上次加润滑脂的大概时间，依据加润滑脂周期估计出本次加润滑脂的时间，到时间每条线检修时同时加润滑脂，因各种影响，本次不能全部一次性加完，后续择机再加。这样导致加润滑脂周期不确定，出现漏加、重复加。

1.2 解决思路

出现以上问题的主要问题是润滑周期混乱。按照电机维护保养规程，电机在连续运转一个周期内加入适量的润滑脂。确定了本次加入润滑脂的时间，根据电机连续运转的时间，到加入润滑脂时设置提前报警，超出加入润滑脂时设置故障。当某电机报警/故障时，安排加润滑脂，班组管理人员确认后，通过口令对报警/故障确认，自动计入下个润滑周期。通过自动化的监控，杜绝润滑周期管理混乱的问题，解决了漏加、重复加的问题。

2 自动化监控润滑周期

2.1 程序的设计

监控每个电机连续运行时间，只需通过读取电机运行时的转速，累加运行时间T（RUN_hour），和设置润滑周期的报警时间T1（set_alarm_hour），设置润滑周期的故障时间T2（set_fault_hour）作比较：当T≥T1 时，产生一个报警信号（Alarm），同时记录当前报警时的年（alarm_year）、月（alarm_month）、日（alarm_date）；当T≥T2 时，产生一个故障信号（Fault）；同时记录当前故障时的年（fault_year）、月（fault_month）、日（fault_date）。当报警或故障产生时，生成一个综合的报警/故障信号（alarm_fault）；当综合的报警/故障信号产生时，在HMI 画面上产生报警，并把报警产生的机架号显示出来；当润滑脂按规定重量给定后，通过授权复位；并记录复位时的年（Rest_year）、月（Rest_month）、日（Rest_date）。利用堆栈原理可以将上述报警、故障、复位时的年、月、日存储在数据块中，根据需要决定储存的长度。

2.2 程序的实现

（1）因两条轧线，需监控电机总计42 台，如每个电机写一个程序块，接口的输入，输出，数据工作量很大，不便于程序编辑。

（2）本系统采用西门子S7-400PLC，使用一个公用块（FB1113）实现程序的基本功能，再使用一个功能块（FB1114）把公用块（FB1113）当做一个变量调用；随后使用一个程序功能（FC169）实现堆栈原理储存各报警、故障、复位时的年、月、日。

（3）FB1113 的实现：①在FB1113 中要实现公用数据接口的输入，如轧机的编号、电机的转速、复位的输入等，最重要的是年、月、日的接入，为避免接口数太多，在公用的年、月、日等变量中，使用Struct 的数据类型，极大的简化了接口数据输入的量；②在FB1113 程序中，部分变量即做为输入有作为输出，量比较多，并且每个程序都要用，直接在IN_OUT 中将各变量以Struct的数据类型归到一块，方便调用；③在FB 功能块中，时间，上升沿等必须要有对应的实参，所以在STAT 静态变量中给上升沿等给予实参地址，同样使用Struct 的数据类型。

（4）FB1114 的实现：①在FB1114 中调用SFC1 读系统时钟，生成公用的年、月、日等公用数据，放在STAT 静态变量中名为STAT1，使用Struct 的数据类型；②在FB1114 中，其静态变量中生成ST1 的变量，其数据类型选择FB 类型，将FB1113 做为ST1 中的数据类型；③建立一个UDT 的数据类型UDT1114，如图1 所示，其包含需要在FB1113 中输出的变量，其内部使用Struct 的数据类型，如报警、故障、复位时的年、月、日；运行的小时、分钟等；④在FB1114 中，其静态变量中生成ST1_OUT 的变量，其数据类型选择UDT，将UDT1114 做为ST1_OUT 中的数据类型；⑤在功能块中，需对参数给于地址，在调用FC169 功能时，需用到上升沿，在FB1114 静态变量中生成名称为P 的变量，用于储存上升沿，因其包含的数据类型一样，使用Array 数组的数据类型；⑥当报警、故障、复位产生时用FC169 使用堆栈功能储存其对应的时间；⑦在FB1114 中，可以生成ST1-ST18，ST1_OUT-ST18_OUT 的变量，对应其编号的电机，如图2 所示，只需在FB1114 中作为一个对应的块调用，并在其输入接口中填入电机编号、电机转速、#STAT1、#ST1_OUT 等几个接口参数。

图1 UDT 用户自定义数据类型

图2 将FB1113 作为数据类型调用

2.3 HMI 的显示

在人机界面中加入对应编号电机的运行小时、分钟，当到达设定时间后，弹出报警/故障提示框，当加入润滑脂且输入正确的口令后，运行时间清零，提示框消失，进入下个计时周期。

3 延伸应用

根据输入的转速可以判断是否在运行，在增加电流后，可以作为判断是否在轧钢，根据轧制运行时间，可以计算出在一天、一个月、一年内该电机的作业率。同样为电机运行维护提供参考。

4 总结

虽然公用程序编写及算法很简单，但是需要在编写时要考虑电机数量众多，数据量大的难点，所以使用了功能块，及各类复杂的数据类型，不但简化了编写量，同时使数据结构清晰，方便使用，为后续再开发提供了基础。

随着程序块在轧线的使用，准确记录了电机的运行时间，为轴承保养提供了时间周期，降低了维护成本，提高了维修质量，同时向智能化发展更推进了一步。