精轧机轴瓦温度在线监测系统的设计改造

宣龙高线精轧机采用国产顶交45°轧机，设计最高速度为115m/s，保证速度90m/s。在高速运转的精轧机组中，轴承是关键部件之一，其中对电机轴承温升的实时监测能可靠地反映其运行的稳定性。但现有监测系统中没有轴承温度的实时监测，仅靠不定期的检查，很难及早发现轴承故障隐患。将轴承温度信号测取出来，通过轧机生产线自动化网络系统，将其输入到人机接口，以随时掌握轴承温度变化情况，作出适时判断并采取必要措施，是确保精轧机安全稳定运行的有效手段。

一、系统配置

宣龙高线的自动化系统由三级控制系统和两层通信网络构成。二级控制系统由人机接口(HMI)、基础自动化系统和调速传动控制系统构成，分别完成不同的控制功能在这项改造中，充分利用到人机接口和基础自动化系统。

1.人机接口(HMI)

由高性能微机组成，主要实现自动化系统的人机接口功能，将采集到的参数进行动态显示，进行故障报警并记录，对生产报表进行生成、存储及打印等。

2.基础自动化系统

采用西门子公司最新型PLC S7-400和PLCS7-300系列产品。SIEMENS S7系列产品功能强大，配置灵活，有如下突出特点：(1)高速。极短的指令执行时间使S7-400和S7-300在竞争中脱颖而出;(2)坚固。即使在恶劣、不稳定的工业环境下，全封闭的模板依然可正常工作，无风扇操作降低了安装费用;(3)功能完善、强大。允许多CPU配置，功能更强、速度更快，同时，配有品种齐全的功能模板，充分满足现场需求;(4)通信能力强。分布式的内部总线允许在CPU与中央I/O间进行快速的通信，P总线与输入/输出模板进行数据交换， K总线将大量数据传送到功能模板和通信模板。

本系统所选CPU装备了ProfiBus-DP接口，保证了对分布式I/O进行快速数据交换。强大的通信模板允许点对点通信，并可用工业以太网进行通信。

ET200M是一个模块化的I/O站，具有IP20的保护等级。它可以用S7-300可编程控制器的信号模板和功能模板进行扩展。由于它可安装的模板范围很广，因此，ET200M适合于特殊的和复杂的自动化任务。ET200M是ProfiBus-DP现场总线上的一个从站，最大的传输速率是12Mbps。

二、设计改造

1.温度检测

温度信号的测取通过放置在精轧机轴瓦内部测温孔中的铂热电阻PT100传感器完成。其测温范围可达一200~850℃，具有测量精度高、稳定性好的优点。

2.ET200M与PLC之间的信号传输

在精轧机附近的远程I/O站ET200M中增加一块模拟量输入模板，将铂热电阻连接到其任意通道中，以接收温度信号。由于PLC对远程I/O站模板信号状态的实时读取功能，能可靠的保证信号的快速传输，使温度信号实时不失真地传输到PLC中。

PLC与各自的远程I/O站之间和调速传动之间采用ProfiBus-DP通讯网络。ProfiBus网是一种实时、开放性工业现场总线网络。其特点是使用数字传输，易于正确接收和差错检验，保证了数据的可靠性和准确性，有利于降低工厂低层设备之间的电缆连接成本。易于安装、维修和扩充，能及时发现故障，便于及早处理，最大优点是能充分利用智能设备的能力。

ProfiBus网网卡的通信协议允许少量数据的高速循环通信，因而总线的循环扫描时间极短，在特定环境下可小于2ms。

3.PLC与人机接口之间的信号传输

PLC将从远程站读到的模拟量信号进行编程和处理，得到所需要的精轧机轴瓦温度的实际值，送到人机接口的显示屏。

人机接口与PLC之间用以太网通信，实现彼此的信息交换。

三、软件功能实现

本系统对精轧机轴瓦温度进行24h在线监测，并对数据进行有效管理，具有故障报警和初步自动应急处理功能。

l.实时信号采集、处理、报警及故障辅助处理功能

图形软件采用ifix监控软件，具有实时监控，提供历史趋势图、报表、故障信息，人机界面良好，图形库丰富，还有过程控制及数学函数等功能。

轴瓦温度的实际值用数字显示，并用大字体便于观看。在温度不正常的情况下，主画面的显著位置将出现温度报警和故障报警。当温度达到第一级报警值的设定温度时(报警温度可根据温度变化进行调节)，画面中弹出黄色报警闪烁灯;当温度达到第二级报警值的设定温度时，画面中弹出红色报警闪烁灯，并发出声音报警在温升极快，操作人员来不及反应的情况下，自动控制程序将联锁，实时启动精轧机高压油顶设备，使润滑油及时供给，冷却轴瓦，保护设备。

2.趋势分析功能

通过FIX画面系统，对实时反馈的温度值进行历史趋势记录、分析。

实时采集的在线监测数据除即时显示外并自动进行趋势记录，保存大约1个月的时间，根据其运行周期对每天的趋势数据及动态曲线存档保留，作为历史数据以便于今后进行分析比较。

趋势曲线可以较好地反映温升状态，画面还提供了对时间坐标轴的修改功能，可以在任意一个时间段内显示趋势曲线，便于分析比较。