一种高压电气设备智能化绝缘在线监测系统

任海挺

[摘  要]为提高电气设备点检效率及电气设备的时效性及精准度，通过智能化网络监控对电气设备进行实时监控，有效提交了点检效率，减少了工人劳动强度，提交了设备维护效率。

[关键词]电气设备;PLC400控制器;传动设备

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0151-02

1、概述

莱钢1500热轧带钢生产线轧线主要电气设备包括32台大型电机、100余台套数控传动装置、9个配电室、12个液压站、6个稀油站。以上设备的运行状态直接影响整条热轧生产线的正常生产，所以，电气重点设备顺行是保障1500宽带线正常生产的关键。目前，保障电气重点设备顺行的主要措施是通过人工点检发现设备不正常状态，并及时加以解决，防止设备不正常状态发展成设备事故。但是此方式存在以下几点缺陷：

（1）电气重点设备分布区域广、数量多，设备点检工作量大，进行全面高效的设备点检非常困难，甚至是不可能;

（2）维护人员力量有限，难以满足设备需求的点检频次及范围;

（3）点检人员的点检水平不一，而且某些设备的运行状态及运行参数通过人工点检无法实现，所以设备点检质量难以保障;

（4）人工点检周期相对较长，对于突发性设备故障不能及时发现，容易导致设备故障影响范围扩大化，从而造成不必要的经济损失。

2、方案制定

针对以上问题，经过对每个设备运行情况认真分析、并组织技术研讨，制定了行之有效的解决方案。

通过搭建一个设备监控网络，把所有设备的运行状态通过各种网络传输介质采集到一台西门子PLC400控制器， 通过PLC400对设备运行状态数据进行处理、分析、判断。实现设备运行状态实时跟踪，同时，通过一台安装了西门子WICC软件的计算机实现设备运行状态、故障的显示，还实现了设备历史状态数据的归档、以便于用户对设备状态的趋势查询。

3、方案实施

3.1 网络搭建

根据电气设备的位置、功能、状态参数等因素，我们采取了以下几种网络搭建方式：

3.1.1 西门子数控传动装置，其本身挂靠在自动化DP控制网络上，所以其运行状态已传送到自动化控制器内，所以，我们采取的措施是，把电气设备状态监控PLC通过以太网卡挂靠到自动化一级控制网络上，通过与每个区域的自动化控制器建立通讯链接，实现对所有区域传动装置状态数据的采集。

3.1.2 液压站，由于液压站的控制器为西门子PLC300产品，而且都挂靠在自动化一级控制网络上，所以通过组建PLC间的以太网通讯链接很方便的实现液压站运行状态参数的采集。

3.1.3 稀油站，稀油站的控制也是由西门子PLC300实现，但是它未直接挂靠在自动化一级控制网络上，而是通过DP网实现与各区域的自动化控制器实现数据交流，由于，目前新型的西门子控制器都具有网络路由功能，所以，利用网络路由功能，状态检测PLC利用以太网经各区域控制器中转实现对稀油站控制器的数据访问。

3.1.4 大型电机、配电室，由于大型电机为非数字设备，所以无法直接通过通讯实现数据采集，在此，对大型电机的数据采集主要是运用的现场总线，即在设备附近安装一个ET200分站，每个分站可以根据采集的数据类型不同安装相应的数据采集模板，所有ET200分站及PLC主站都挂在一个DP网上，通过Profibus-DP通讯协议实现主站与从站间的数据交流，从而实现现场数据的采集。

3.2 数据处理

3.2.1 成套传动设备监控

成套传动设备监控主要指的是独立拖动的主电机及其传动系统，程序中通过编辑的一个标准功能块来实现，此标准功能块如图1所示：

此功能块号为FB1，有23个输入端口，其中13个电机现场温度接口、两个轴瓦温度接口、1个状态字接口、1个装置温度接口、5个风机运行状态接口及1个故障复位接口，还有一个故障输出接口。其内部工作原理是把标准的输入信号经规格化处理成实际的模拟数据，与设定的数据进行比较，然后与固定设定的去伪值比较得出此信号的报警信号，最后把所有故障信号综合成综合故障信号并作为故障信号输出。

3.2.2辅传动设备及传动室温监控

由于辅传动变频器及传动室温需检测的信号较少、台套较多，而且信号种类多样化，所以不具备制作标准的数据处理功能块的条件，而是分区域建立程序块进行批量信号处理，如（图2、3）所示：

3.3 设备状态显示

面向用户是此项目的一个亮点，本项目利用西门子WINCC软件实现设备状态的可视化，具体措施为，通过一台装有WICC软件的计算机与PLC通过以太网组成监控网路，通过WICC强大的组态功能实现设备状态的在线显示、状态参数归档、报警指示、报警值在线设定等功能，使用户直观的查看设备状态、历史趋势、实时报警，而且用户还可以通过查看历史数据实现设备状态劣化跟踪及故障分析，用户还可以根据环境温度、设备负载率、季节变化等因素的影响随时适应性调节报警参数，为单台设备量身定做报警数据，使设备故障报警更精确可靠。

3.3.1 设备参数在线监控

通过WICC画面组态，实现WINCC与PLC连接，把PLC处理后的设备运行参数实时的显示在计算机画面上，也可以利用每个状态参数下部的报警值设定窗口设定报警值，同时，通过画面组态，还可以实现报警参数的凸显，方便报警位置的查询。

3.3.2 历史数据查询

历史数据查询首先需在WINCC软件中对相应的状态参数进行归档，一般设定的归档周期为100ms，当然，也可以根据用户对数据的实时性需求进行设定，注意：设定周期越短、更能细腻的反映参数变化趋势，但占用的存储空间越大，记录的时间也就越短。建立好数据归档后，需组态趋势图或趋势表，以便用户对历史数据的方便查询。

4、实施效果

本项目实施后，运行稳定，完全达到了预期的使用效果，为设备点检、故障判断等工作起到了很大的促进作用，充分提高了设备点检质量及时效性，降低了因传动故障造成的堆钢事故次数，同时，这一项目的实施还提高了设备故障处理效率，为宽带生产争取了宝贵的时间。