傳動設備智能檢測平臺系統開發與應用

宋凱

（萊蕪鋼鐵股份有限公司寬厚板事業部，山東 萊蕪 271104）

ABB主輔傳動設備在寬厚板生產線電氣傳動系統裝機量和設備投資方面都屬于生產線之最。所使用的變頻器數量多，安裝地點較分散，其中中壓及低壓傳動系統近500臺套，分布于ER1~ER6電氣室。寬厚板生產線電氣傳動系統自投入使用已經10年，設備性能呈逐步下降態勢，故障率在逐步提高，由于電氣值班人員少，極大的影響了設備狀態檢測效率，值班人員不能及時發現設備狀態隱患、預警信息，使設備故障未能在第一時間發現、解決，給日常變頻器的維護帶來了麻煩，且電氣室之間的網絡相對獨立，所以目前無法實現集中遠程監控。近幾年生產使用中電氣傳動設備相關故障停機較多，對生產影響較大，同時在線損壞傳動模塊修復及更換費用高昂。做好寬厚板生產線電氣傳動系統管控是電氣專業主要研究方向和工作要點。

針對寬厚板生產線電氣傳動系統點多面廣現狀，通過寬厚板生產線設備智能信息管理系統，以ABB DriveWindow系統為基礎，在軋區建立智能信息管理終端。將傳動設備運行狀態、故障告警信息采集，滿足維護人員在設備故障第一時間就可以對變頻器的狀態進行監控，并可以通過HMI客戶端對變頻器進行部分參數修改及報警、故障復位等操作。

1 ABB傳動智能狀態檢測平臺系統基本架構及功能介紹

1.1 系統基本架構（圖1）

本項目在設計時考慮到所使用軟件的穩定性、可靠性、可擴展性和將來的維護方便性，所以在ABB系列變頻器的數據采集時選用ABB公司提供的DriveWindow軟件作為數據采集軟件，增加其可靠性；后臺數據服務器通過OPC通訊協議將所有數據采集到數據服務器中，供前端顯示和操作。

網絡部分。在網絡機柜中增加交換機作為主線6個電氣室的網絡數據匯總交換機，分別敷設網絡機柜到主線6個電氣室主電氣室的光纜將現場所有變頻器的連接網絡打通。前端顯示采用西門子WinCC作為人機界面，WinCC通過OPC通訊協議從后臺數據服務器中讀寫數據，然后將數據在前端顯示給操作員，前端顯示的數據還包括電流、故障代碼、報警代碼的歷史曲線圖，供操作員查詢，并提供變頻器故障報警語音提醒功能；同時操作員可以通過WinCC人機界面設置變頻器的常用參數。

通過整體網絡布局可以實現：（1）對全線電氣傳動系統進行全時段、全方位監控，第一時間了解故障信息，通過故障信息對設備隱患加以診斷分析，制定改善措施，避免長時間故障停機及事故擴大化；（2）遠程監控診斷功能，利用互聯網電氣專業人員可以進行遠程數據監控，通過數據分析進行遠程參數修改調試。

圖1 系統網絡圖

1.2 系統功能說明

網絡互通。各電氣室網絡相互獨立是遠程集中監控的瓶頸，若要實現遠程集中監控必須把各個電氣室的網絡（以太網）打通。

集中監控。集中監控是將所有變頻器的數據：（1）設備狀態數據，主要包括變頻器設備名稱、相應編號、運行電流、運行電壓、實際轉矩、實際轉速、給定轉速、變頻器溫度等實時狀態；（2）報警數據，實時采集變頻器報警信息、故障信息、故障代碼、故障參數等，通過DriveWindow將變頻器數據采集到本電氣室的調試工具中，然后通過以太網將數據傳送到數據服務器中（位于ER2或ER4值班室，便于值班電工、相應管理人員實時查看)，數據服務器通過不同的設備管理模塊對數據進行功能類型梳理分類，主要包含以下功能：①設備類型，管理設備的類型，如按傳動分類，按輥道電機、關鍵區域電機分類。每個類型有圖標、名稱、權重（用以排序）；②設備列表，頁面頂部有篩選工具，按區域、設備類型、運行狀態、關鍵詞查找，可以添加新設備，輸入設備代碼、名稱、類型、變頻器型號、安裝位置，添加成功的新設備，根據設備代碼與監控巡檢硬件傳給服務器的數據記錄匹配，得到運行監測實時數據、歷史數據折線圖和報警記錄，從App客戶端創建的工單可在運維記錄中查看；③變頻器型號，通過錄入的設備列表關聯出所有的變頻器型號，點擊一個變頻器型號，可以反查出使用該變頻器的已入庫的設備，查出此類變頻器備件現存數量及放置區域，查出該變頻器上機時間，同時通過事先提供變頻器配置信息，在后臺頁面編輯界面，管理員可再次編輯變頻器的品牌、設備型號、額定電壓、額定功率等展示用的信息。

數據服務器將這些數據共享之后，遠程控制中心的電腦就可以查看和修改所有計算機的相關參數。

2 該傳動智能狀態檢測平臺系統的技術先進性

（1）實現遠程狀態監控。前端顯示采用西門子WinCC作為人機界面，WinCC通過OPC通訊協議從后臺數據服務器中讀寫數據，然后將這些數據在前端顯示給操作員，前端顯示的數據還包括電流、故障代碼、報警代碼的歷史曲線圖，供操作員查詢，并提供變頻器故障報警時的語音提醒功能；同時操作員可以通過WinCC人機界面設置變頻器的常用參數。

（2）實現遠程故障診斷。通過設備故障診斷技術與計算機網絡技術相結合，對設備的運行狀況進行診斷分析，并可通過軟件進行遠程參數修改調試。

3 結語

生產線設備智能信息管理系統開發能夠快速準確了解設備運行狀態，第一時間處理設備故障問題，對設備智能管控技術的發展和完善有著重要意義，相關研究正在國內廣泛開展。該項目為生產線信息化建設即大數據平臺建設的第一步，以實現設備集中監控為基礎，實現設備的日常維護、故障查詢、故障推送為依托，建立健全設備日常生產過程中的大數據庫。