一種基于PLC和遠(yuǎn)程控制的輥壓機(jī)軸承潤滑智能系統(tǒng)

游銀濤 YOU Yin-tao；周健 ZHOU Jian；韋新鵬 WEI Xin-peng；戴新云 DAI Xin-yun

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，無錫 214153）

0 引言

輥壓機(jī)是水泥粉磨系統(tǒng)的主要設(shè)備，是80年代中期發(fā)展起來的新型水泥節(jié)能粉磨設(shè)備[1]，由于其優(yōu)越性能，在礦山、冶金等行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。輥壓機(jī)主要由機(jī)架、兩個(gè)輥系、傳動裝置、進(jìn)料裝置、液壓系統(tǒng)、軸承及軸承潤滑系統(tǒng)等組成。其中主軸承尺寸大，精度高，價(jià)格昂貴，因此，軸承潤滑系統(tǒng)至關(guān)重要，決定著設(shè)備正常運(yùn)行及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

軸承潤滑方式主要有手動潤滑、單點(diǎn)自動潤滑、多點(diǎn)自動潤滑、集中自動潤滑及智能潤滑等多種方式。目前，廠家主要使用集中自動潤滑，本文依據(jù)海螺水泥廠實(shí)際改造項(xiàng)目，提出基于PLC和遠(yuǎn)程控制的智能潤滑系統(tǒng)，在集中自動潤滑的基礎(chǔ)上，可以對每個(gè)潤滑點(diǎn)進(jìn)行定制化潤滑管理，并結(jié)合設(shè)備應(yīng)用工藝、在設(shè)備的不同狀態(tài)下自動調(diào)整潤滑量及潤滑周期，故障報(bào)警直接，排查方便，無需現(xiàn)場操作、巡檢、可遠(yuǎn)程操作。

1 輥壓機(jī)新型智能潤滑系統(tǒng)

1.1 輥壓機(jī)新型智能潤滑系統(tǒng)及潤滑原理

提出改造需求的海螺水泥廠，其輥壓機(jī)潤滑系統(tǒng)采用的是老式遞進(jìn)式潤滑系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)未能根據(jù)軸承的實(shí)際需求來分配潤滑量，大多數(shù)現(xiàn)有潤滑分配器每個(gè)出油口都是同一種排量；另外由于遞進(jìn)式潤滑系統(tǒng)的特殊性，當(dāng)出現(xiàn)潤滑故障時(shí)，故障點(diǎn)的排查和定位困難，容易造成后續(xù)一系列問題，影響企業(yè)生產(chǎn)效益。

本文提出的新型智能潤滑系統(tǒng)（以下簡稱智能潤滑系統(tǒng)）能夠根據(jù)不同軸承型號、工況、部位等信息實(shí)現(xiàn)定制化軸承潤滑方案，每個(gè)潤滑點(diǎn)都有獨(dú)立的潤滑量和潤滑周期。在設(shè)備需要潤滑的時(shí)候才會加油，不需要潤滑的時(shí)候少量加油或者不加油，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)來給出針對性的潤滑，并且故障排查精準(zhǔn)，延長軸承使用壽命，最大限度地保障設(shè)備的安穩(wěn)長期運(yùn)行，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，同時(shí)節(jié)能環(huán)保。智能潤滑系統(tǒng)與設(shè)備主控系統(tǒng)、整廠主控室間智能互聯(lián)。智能潤滑系統(tǒng)與設(shè)備主控系統(tǒng)通過光纖或者485接口通訊，完成控制命令下達(dá)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)反饋；主控系統(tǒng)與整廠主控室通過光纖或者4G網(wǎng)絡(luò)相連，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

智能潤滑系統(tǒng)的潤滑原理圖如圖1所示。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，主控系統(tǒng)發(fā)出控制信號到智能潤滑系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)選擇的控制方式，發(fā)出對應(yīng)的控制命令，泵開始工作，氣路電磁閥打開，油脂通過計(jì)量閥、壓力傳感器至1號電磁閥，1號電磁閥打開，軸承開始潤滑，按照設(shè)定的潤滑量完成潤滑后，1號電磁閥關(guān)閉；同時(shí)，2號電磁閥打開，依此類推，直到8號電磁閥工作結(jié)束，所有電磁閥打開時(shí)間可根據(jù)潤滑要求進(jìn)行設(shè)定。設(shè)備停止，潤滑工作結(jié)束后，泵停止工作，系統(tǒng)卸壓后電磁斷電。每個(gè)潤滑點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置單獨(dú)的潤滑周期和潤滑量。先到潤滑周期的點(diǎn)先工作，然后按照順序類推，實(shí)現(xiàn)每個(gè)潤滑點(diǎn)定制潤滑量和潤滑周期。同時(shí)，系統(tǒng)配備有相應(yīng)的聲光報(bào)警裝置，流量傳感器實(shí)時(shí)檢測供油狀態(tài)，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測油壓狀態(tài)，并上報(bào)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)油壓大小實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 輥壓機(jī)新型智能潤滑系統(tǒng)控制模式

智能潤滑系統(tǒng)采用西門子PLC控制器，根據(jù)實(shí)際需求共開發(fā)出兩種控制模式，分別為計(jì)時(shí)模式和計(jì)次模式，模式選擇可通過設(shè)定界面完成，控制模式設(shè)定界面如圖2所示。

1.2.1 計(jì)時(shí)模式

計(jì)時(shí)模式工作原理，當(dāng)潤滑系統(tǒng)控制模式設(shè)置為計(jì)時(shí)模式時(shí)，需要在參數(shù)設(shè)置欄設(shè)置電磁閥的運(yùn)行時(shí)間和間隙時(shí)間。設(shè)備工作時(shí)，潤滑電磁閥運(yùn)行設(shè)定時(shí)間后停止，間隔一定時(shí)間后，下一個(gè)潤滑點(diǎn)電磁閥打開，依次循環(huán)，直至所有潤滑點(diǎn)完成潤滑。潤滑點(diǎn)供油量大小由電磁閥打開時(shí)間決定，在壓力恒定的條件下，兩者成線性關(guān)系。

1.2.2 計(jì)次模式

計(jì)次模式工作原理為當(dāng)潤滑系統(tǒng)控制模式設(shè)置為計(jì)次模式時(shí)，需要在參數(shù)設(shè)置欄設(shè)置電磁閥的檢測次數(shù)和間隙時(shí)間。通過設(shè)定潤滑電磁閥開關(guān)動作的次數(shù)完成一個(gè)潤滑點(diǎn)加油量的控制，間隔一定時(shí)間，下一個(gè)潤滑點(diǎn)電磁閥打開，依次循環(huán)，直至所有潤滑點(diǎn)完成潤滑。計(jì)次模式下，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，可以通過檢測潤滑電磁泵開關(guān)動作，判斷是否無油或者出現(xiàn)油路堵塞等故障。

無論計(jì)時(shí)模式還是計(jì)次模式，系統(tǒng)對每一個(gè)潤滑點(diǎn)的供油壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，根據(jù)采集到的供油壓力值，繪制壓力曲線，并自動保存，供后期查看。同時(shí)，具有高壓和低壓報(bào)警設(shè)置，當(dāng)供油壓力高于或者低于正常范圍，發(fā)出報(bào)警信息。每個(gè)潤滑點(diǎn)可根據(jù)現(xiàn)場工藝定制供油量和供油周期，潤滑點(diǎn)之間互不干擾，如果某個(gè)潤滑點(diǎn)出現(xiàn)堵油或者漏油情況，檢測傳感器發(fā)出信號反饋給控制系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警提示，并控制此潤滑點(diǎn)停止工作，并不影響其他潤滑點(diǎn)。

計(jì)時(shí)模式和計(jì)次模式各有優(yōu)勢。計(jì)時(shí)模式下根據(jù)電磁閥的打開時(shí)間來控制供油量，電磁閥不需要頻繁動作，可有效減少故障率，延長產(chǎn)品使用壽命。但是在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場，電磁閥運(yùn)行時(shí)間和供油量并非成嚴(yán)格線性關(guān)系，比如在啟動或者換閥時(shí)等情況下，經(jīng)常或出現(xiàn)供油壓力波動，導(dǎo)致供油量會有偏差。計(jì)次模式下根據(jù)電磁閥開關(guān)動作的次數(shù)來控制供油量，可有效避免供油壓力波動，供油量平穩(wěn)，但是需要電磁閥頻繁動作，對電磁閥質(zhì)量要求較高。計(jì)時(shí)模式和計(jì)次模式的選擇需要根據(jù)實(shí)際潤滑需求確定，潤滑系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖3。

2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展[2]，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已逐步滲透到各種工業(yè)現(xiàn)場，為遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)工業(yè)到自動化和智能化階段的轉(zhuǎn)變。目前，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已比較成熟，但在輥壓機(jī)領(lǐng)域中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用尚處于起步階段，尤其在智能潤滑系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控方面，大多數(shù)廠家并未實(shí)現(xiàn)。

本文基于實(shí)際改造項(xiàng)目，智能潤滑遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程PLC透傳，壓力和流量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控，設(shè)備報(bào)警推送和歷史數(shù)據(jù)查詢，可以通過網(wǎng)頁或者手機(jī)APP第一時(shí)間了解設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控狀態(tài)，足不出戶便可解決現(xiàn)場問題。本設(shè)計(jì)采用上海繁易物聯(lián)網(wǎng)解決方案，共分為三層，分別為數(shù)據(jù)采集層、連接層和平臺層。數(shù)據(jù)采集層主要包括物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品和邊緣計(jì)算平臺FlexEdge，連接層主要包括終端連接平臺FlexHub、終端云端管理平臺FlexManager，平臺層主要包括物聯(lián)網(wǎng)平臺FlexCloud、平臺云FlexCloud-SCADA。

智能潤滑系統(tǒng)在供油總路和分油器后每條支路都裝有流量計(jì)和壓力傳感器，傳感器采集到的流量和壓力數(shù)據(jù)通過FBOX物聯(lián)網(wǎng)關(guān)，F(xiàn)BOX使用以太網(wǎng)或者手機(jī)卡上網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫吮O(jiān)控中心服務(wù)器，通過FlexEdge平臺的邊緣計(jì)算能力將采集數(shù)據(jù)模塊化和標(biāo)注化，從而適配不同的控制系統(tǒng)，同時(shí)邊緣計(jì)算還可進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問和控制，增加數(shù)據(jù)的安全性。通過FlexManager的管理功能，可以通過互聯(lián)網(wǎng)的方式遠(yuǎn)程對終端進(jìn)行配置、替換等操作，基于B/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件從服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能潤滑系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，可以在任何地方通過Web界面訪問。具有設(shè)備分布顯示功能，可以在地圖中顯示設(shè)備位置信息?？梢灾苯舆h(yuǎn)程設(shè)定和修改設(shè)備參，同時(shí)也可以通過手機(jī)APP查看設(shè)備數(shù)據(jù)，通過手機(jī)設(shè)置設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，查看報(bào)警以及歷史數(shù)據(jù)等功能。支持視頻監(jiān)控，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和查看現(xiàn)場視頻，實(shí)現(xiàn)智能潤滑系統(tǒng)的安全運(yùn)行。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖4所示。

3 結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的智能潤滑系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)集中潤滑系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢[3]：①通過智能終端實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控潤滑系統(tǒng)工作狀態(tài)，檢測各潤滑點(diǎn)，出現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；②整個(gè)潤滑系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制各潤滑點(diǎn)，通過控制間隔周期和運(yùn)行時(shí)間實(shí)現(xiàn)各潤滑點(diǎn)供油量按需供給，各潤滑點(diǎn)控制相互獨(dú)立，單個(gè)潤滑點(diǎn)出現(xiàn)故障，不影響整個(gè)潤滑系統(tǒng)運(yùn)行；③通過智能終端可遠(yuǎn)程設(shè)定和修改設(shè)備參數(shù)，訪問壓力和流量等歷史數(shù)據(jù)以及查看報(bào)警信息；④FlexCloud-SCADA云組態(tài)軟件具有良好的開發(fā)界面，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行升級改造，有效降低成本。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控的輥壓機(jī)智能潤滑技術(shù)將在行業(yè)中逐步普及并不斷發(fā)展。