一种基于PLC和远程控制的辊压机轴承润滑智能系统

游银涛 YOU Yin-tao；周健 ZHOU Jian；韦新鹏 WEI Xin-peng；戴新云 DAI Xin-yun

（无锡商业职业技术学院，无锡 214153）

0 引言

辊压机是水泥粉磨系统的主要设备，是80年代中期发展起来的新型水泥节能粉磨设备[1]，由于其优越性能，在矿山、冶金等行业都有广泛应用。辊压机主要由机架、两个辊系、传动装置、进料装置、液压系统、轴承及轴承润滑系统等组成。其中主轴承尺寸大，精度高，价格昂贵，因此，轴承润滑系统至关重要，决定着设备正常运行及企业经济效益。

轴承润滑方式主要有手动润滑、单点自动润滑、多点自动润滑、集中自动润滑及智能润滑等多种方式。目前，厂家主要使用集中自动润滑，本文依据海螺水泥厂实际改造项目，提出基于PLC和远程控制的智能润滑系统，在集中自动润滑的基础上，可以对每个润滑点进行定制化润滑管理，并结合设备应用工艺、在设备的不同状态下自动调整润滑量及润滑周期，故障报警直接，排查方便，无需现场操作、巡检、可远程操作。

1 辊压机新型智能润滑系统

1.1 辊压机新型智能润滑系统及润滑原理

提出改造需求的海螺水泥厂，其辊压机润滑系统采用的是老式递进式润滑系统，在系统设计时未能根据轴承的实际需求来分配润滑量，大多数现有润滑分配器每个出油口都是同一种排量；另外由于递进式润滑系统的特殊性，当出现润滑故障时，故障点的排查和定位困难，容易造成后续一系列问题，影响企业生产效益。

本文提出的新型智能润滑系统（以下简称智能润滑系统）能够根据不同轴承型号、工况、部位等信息实现定制化轴承润滑方案，每个润滑点都有独立的润滑量和润滑周期。在设备需要润滑的时候才会加油，不需要润滑的时候少量加油或者不加油，根据设备的运行状态来给出针对性的润滑，并且故障排查精准，延长轴承使用寿命，最大限度地保障设备的安稳长期运行，提高企业生产效率，同时节能环保。智能润滑系统与设备主控系统、整厂主控室间智能互联。智能润滑系统与设备主控系统通过光纤或者485接口通讯，完成控制命令下达和设备运行状态反馈；主控系统与整厂主控室通过光纤或者4G网络相连，可实现远程监控。

智能润滑系统的润滑原理图如图1所示。设备运行时，主控系统发出控制信号到智能润滑系统，PLC控制系统根据选择的控制方式，发出对应的控制命令，泵开始工作，气路电磁阀打开，油脂通过计量阀、压力传感器至1号电磁阀，1号电磁阀打开，轴承开始润滑，按照设定的润滑量完成润滑后，1号电磁阀关闭；同时，2号电磁阀打开，依此类推，直到8号电磁阀工作结束，所有电磁阀打开时间可根据润滑要求进行设定。设备停止，润滑工作结束后，泵停止工作，系统卸压后电磁断电。每个润滑点可根据实际需求设置单独的润滑周期和润滑量。先到润滑周期的点先工作，然后按照顺序类推，实现每个润滑点定制润滑量和润滑周期。同时，系统配备有相应的声光报警装置，流量传感器实时检测供油状态，压力传感器实时检测油压状态，并上报控制系统，控制系统根据油压大小实时调节系统压力，确保设备稳定运行。

1.2 辊压机新型智能润滑系统控制模式

智能润滑系统采用西门子PLC控制器，根据实际需求共开发出两种控制模式，分别为计时模式和计次模式，模式选择可通过设定界面完成，控制模式设定界面如图2所示。

1.2.1 计时模式

计时模式工作原理，当润滑系统控制模式设置为计时模式时，需要在参数设置栏设置电磁阀的运行时间和间隙时间。设备工作时，润滑电磁阀运行设定时间后停止，间隔一定时间后，下一个润滑点电磁阀打开，依次循环，直至所有润滑点完成润滑。润滑点供油量大小由电磁阀打开时间决定，在压力恒定的条件下，两者成线性关系。

1.2.2 计次模式

计次模式工作原理为当润滑系统控制模式设置为计次模式时，需要在参数设置栏设置电磁阀的检测次数和间隙时间。通过设定润滑电磁阀开关动作的次数完成一个润滑点加油量的控制，间隔一定时间，下一个润滑点电磁阀打开，依次循环，直至所有润滑点完成润滑。计次模式下，当设备运行时，可以通过检测润滑电磁泵开关动作，判断是否无油或者出现油路堵塞等故障。

无论计时模式还是计次模式，系统对每一个润滑点的供油压力进行实时检测，根据采集到的供油压力值，绘制压力曲线，并自动保存，供后期查看。同时，具有高压和低压报警设置，当供油压力高于或者低于正常范围，发出报警信息。每个润滑点可根据现场工艺定制供油量和供油周期，润滑点之间互不干扰，如果某个润滑点出现堵油或者漏油情况，检测传感器发出信号反馈给控制系统，系统发出报警提示，并控制此润滑点停止工作，并不影响其他润滑点。

计时模式和计次模式各有优势。计时模式下根据电磁阀的打开时间来控制供油量，电磁阀不需要频繁动作，可有效减少故障率，延长产品使用寿命。但是在实际工业现场，电磁阀运行时间和供油量并非成严格线性关系，比如在启动或者换阀时等情况下，经常或出现供油压力波动，导致供油量会有偏差。计次模式下根据电磁阀开关动作的次数来控制供油量，可有效避免供油压力波动，供油量平稳，但是需要电磁阀频繁动作，对电磁阀质量要求较高。计时模式和计次模式的选择需要根据实际润滑需求确定，润滑系统运行界面如图3。

2 远程监控系统

随着信息技术和计算机技术的快速发展[2]，工业物联网已逐步渗透到各种工业现场，为远程监控的实现提供技术基础，实现从传统工业到自动化和智能化阶段的转变。目前，工业物联网技术已比较成熟，但在辊压机领域中物联网技术的应用尚处于起步阶段，尤其在智能润滑系统的远程监控方面，大多数厂家并未实现。

本文基于实际改造项目，智能润滑远程监控系统可实现远程PLC透传，压力和流量数据远程监控，设备报警推送和历史数据查询，可以通过网页或者手机APP第一时间了解设备运行监控状态，足不出户便可解决现场问题。本设计采用上海繁易物联网解决方案，共分为三层，分别为数据采集层、连接层和平台层。数据采集层主要包括物联网终端产品和边缘计算平台FlexEdge，连接层主要包括终端连接平台FlexHub、终端云端管理平台FlexManager，平台层主要包括物联网平台FlexCloud、平台云FlexCloud-SCADA。

智能润滑系统在供油总路和分油器后每条支路都装有流量计和压力传感器，传感器采集到的流量和压力数据通过FBOX物联网关，FBOX使用以太网或者手机卡上网，将数据传输到云端监控中心服务器，通过FlexEdge平台的边缘计算能力将采集数据模块化和标注化，从而适配不同的控制系统，同时边缘计算还可进行数据的访问和控制，增加数据的安全性。通过FlexManager的管理功能，可以通过互联网的方式远程对终端进行配置、替换等操作，基于B/S架构的远程监控软件从服务器中获取数据，实现智能润滑系统的远程监控和管理，可以在任何地方通过Web界面访问。具有设备分布显示功能，可以在地图中显示设备位置信息。可以直接远程设定和修改设备参，同时也可以通过手机APP查看设备数据，通过手机设置设备运行参数，查看报警以及历史数据等功能。支持视频监控，可以远程监控和查看现场视频，实现智能润滑系统的安全运行。远程控制系统整体架构如图4所示。

3 结语

本文所设计的智能润滑系统相对于传统集中润滑系统具有以下优势[3]：①通过智能终端实时远程监控润滑系统工作状态，检测各润滑点，出现故障及时报警并可实现远程控制；②整个润滑系统统一协调控制各润滑点，通过控制间隔周期和运行时间实现各润滑点供油量按需供给，各润滑点控制相互独立，单个润滑点出现故障，不影响整个润滑系统运行；③通过智能终端可远程设定和修改设备参数，访问压力和流量等历史数据以及查看报警信息；④FlexCloud-SCADA云组态软件具有良好的开发界面，可根据实际需求进行升级改造，有效降低成本。随着物联网技术的快速发展，具有远程监控的辊压机智能润滑技术将在行业中逐步普及并不断发展。