基于網(wǎng)絡通信的狀態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)在設備故障診斷中的應用

1、    基于網(wǎng)絡通信的狀態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)在設備故障診斷中的應用    羅旋+王茂勵+李成攻+王釗+程振摘 要 分析了某選煤廠現(xiàn)狀，提出建立以太網(wǎng)和光纖通信網(wǎng)絡，集中在線監(jiān)測關鍵設備狀態(tài)參數(shù)，通過恩泰克emonitor監(jiān)測系統(tǒng)分析診斷，給出設備運行報警信息，提高設備維護效率和質量?！娟P鍵詞】狀態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng) 故障診斷 網(wǎng)絡通信 加速度傳感器選煤廠是典型的流程型企業(yè)，使用機械化、連續(xù)工作的自動化生產(chǎn)線，有多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)生產(chǎn)車間及設備坐落位置分散。為保障生產(chǎn)線能正常連續(xù)工作，車間采取人工定時巡檢，定期維修關鍵設備的管理方式。人工檢測主要依靠感官感覺觀測關鍵

2、設備運行狀態(tài)，對設備故障診斷存在經(jīng)驗性、不及時等較大的局限性。針對選煤廠現(xiàn)狀，設計對關鍵設備建立在線狀態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)，實時監(jiān)測記錄設備運行狀態(tài)參數(shù)。1 在線監(jiān)測系統(tǒng)方案在線監(jiān)測系統(tǒng)由振動傳感器，振動監(jiān)測模塊，網(wǎng)關通訊模塊，以太網(wǎng)光纖交換機，上位機構成。原煤分級振動篩安裝2個通用振動加速度傳感器，測量振動參數(shù)。振動傳感器信號接入振動監(jiān)測模塊，振動監(jiān)測模塊通過devicenet總線接入到網(wǎng)關通訊模塊，網(wǎng)關通訊模塊通過以太網(wǎng)接入到以太網(wǎng)交換機，以太網(wǎng)交換機之間通過光纖通信，監(jiān)測主機通過以太網(wǎng)接入到以太網(wǎng)交換機，狀態(tài)監(jiān)測軟件通過以太網(wǎng)讀取振動監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)。2 監(jiān)測系統(tǒng)功能2.1 振動狀態(tài)檢測加速度傳

3、感器采用螺栓固定在振動篩安裝支架上。加速度傳感器把振動篩的機械振動量轉換成電信號輸出， 實現(xiàn)對機械振動信息的檢測。xm122振動監(jiān)測模塊采用24位模數(shù)轉換器，對接入傳感器信號進行處理，根據(jù)加速度電壓轉換關系，計算振動頻率、幅值、速度等測量參數(shù)。xm122模塊是雙通道監(jiān)測器，同時接入2路傳感器信號，通過devicenet總線接口輸出測量數(shù)據(jù)。2.2 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸多個xm模塊之間通過devicenet協(xié)議進行通訊。devicenet網(wǎng)絡里的每個模塊配置不同的網(wǎng)絡節(jié)點地址，最多可支持操作64 個節(jié)點。devicenet網(wǎng)絡通過xm-500以太網(wǎng)關模塊連接到工業(yè)以太網(wǎng)絡，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡層之間協(xié)議轉換。x

4、m-500作為devicenet的主站和其他 xm模塊建立連接，采集xm模塊的測量數(shù)據(jù)和報警/繼電器數(shù)據(jù)。為洗煤車間傳感器采集網(wǎng)絡提供高速信息通道。2.3 數(shù)據(jù)監(jiān)測管理狀態(tài)監(jiān)測軟件emonitor正常工作需要配置和運行facctroytalk activation、rslinx、xm emonitor gateway、sqlserver 2005等應用程序。facctroytalk activation用于申請和管理軟件授權。rslinx建立計算機系統(tǒng)與xm模塊之間的通信聯(lián)系。xm emonitor gateway將xm模塊中的數(shù)據(jù)打包成文件傳到計算機中指定的目錄下。sqlserver 200

5、5數(shù)據(jù)庫軟件保存讀取到xm模塊的所有數(shù)據(jù)。emonitor軟件讀取數(shù)據(jù)庫中的測量數(shù)據(jù)記錄，具有數(shù)據(jù)繪圖顯示、報警設置、故障診斷等功能。3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析3.1 數(shù)據(jù)顯示emonitor軟件通過繪制不同圖形分析顯示測量數(shù)據(jù)記錄。幅值趨勢圖分析設備振動的歷史變化趨勢。頻譜圖分析設備檢測點振動的頻率成分。時域波形分析設備檢測點振動的時域波形。頻段趨勢圖分析設備檢測點振動各頻段成分的變化趨勢。瀑布圖分析設備檢測點振動頻譜的變化趨勢。自動顯示圖分析設備檢測點所有測量定義的相關圖形，全面了解該測點的信息。3.2 報警設置emonitor軟件可以設置幅值、頻譜、頻段和時域波形報警，數(shù)據(jù)記錄條會有文字和指示燈報

6、警提示，圖形顯示有報警區(qū)域（見圖1頻譜報警圖）；也可以建立統(tǒng)計報警，統(tǒng)計當前數(shù)據(jù)序列中所有測量定義及設備分類中的最小值、最大值、平均值和標準方差，幫助設備管理人員研究設備檢修標準。報警功能具有數(shù)據(jù)過濾作用，使工作人員能夠快速分析采集回來的大量數(shù)據(jù)。3.3 故障診斷entek監(jiān)測系統(tǒng)采用峰值能量法及解調技術，提取深埋于正常振動中的軸承的故障沖擊信號，獲得與故障沖擊一一對應的譜線頻率，形成頻譜圖，提高故障診斷的靈敏度和可靠性。通過分析振動譜圖中存在明顯高幅值的頻譜分量，確定與監(jiān)測機器的零部件對照關系，判斷設備故障原因。emonitor利用設備及其部件的結構參數(shù)，根據(jù)工廠設備模型，計算出一組診斷特征

7、的頻率。自動報警可對這些特征頻率的幅值及時預警，識別設備振動的可能原因。4 結束語在線監(jiān)測系統(tǒng)改變了選煤廠原來主要依靠人工離線方式監(jiān)測設備運行的狀態(tài)，建立了聯(lián)機監(jiān)測管理方式。設備維護也由定期維修，事后維修的方式，向預測維修，計劃維修轉變，提高了生產(chǎn)效率和安全性。參考文獻1張鍵.機械故障診斷技術m.北京：機械工業(yè)出版社，2008（10）.2陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及其應用m.北京：清華大學出版社，2008（10）.3任紫亭.大型振動篩激振器振動測試與故障分析j.煤礦機械，2008（11）.（通訊作者：王茂勵）作者簡介羅旋（1979-），男，碩士學位。山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算

8、機網(wǎng)絡重點實驗室助理研究員，從事自動化控制、電子信息、嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)方向研究。作者單位1.山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算機網(wǎng)絡重點實驗室 山東省濟南市 2501012.中國電信濟寧分公司 山東省濟寧市 2720003.山東常林集團 山東省臨沭縣 276700 摘 要 分析了某選煤廠現(xiàn)狀，提出建立以太網(wǎng)和光纖通信網(wǎng)絡，集中在線監(jiān)測關鍵設備狀態(tài)參數(shù)，通過恩泰克emonitor監(jiān)測系統(tǒng)分析診斷，給出設備運行報警信息，提高設備維護效率和質量。【關鍵詞】狀態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng) 故障診斷 網(wǎng)絡通信 加速度傳感器選煤廠是典型的流程型企業(yè)，使用機械化、連續(xù)工作的自動化生產(chǎn)線，有多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，

9、各環(huán)節(jié)生產(chǎn)車間及設備坐落位置分散。為保障生產(chǎn)線能正常連續(xù)工作，車間采取人工定時巡檢，定期維修關鍵設備的管理方式。人工檢測主要依靠感官感覺觀測關鍵設備運行狀態(tài)，對設備故障診斷存在經(jīng)驗性、不及時等較大的局限性。針對選煤廠現(xiàn)狀，設計對關鍵設備建立在線狀態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)，實時監(jiān)測記錄設備運行狀態(tài)參數(shù)。1 在線監(jiān)測系統(tǒng)方案在線監(jiān)測系統(tǒng)由振動傳感器，振動監(jiān)測模塊，網(wǎng)關通訊模塊，以太網(wǎng)光纖交換機，上位機構成。原煤分級振動篩安裝2個通用振動加速度傳感器，測量振動參數(shù)。振動傳感器信號接入振動監(jiān)測模塊，振動監(jiān)測模塊通過devicenet總線接入到網(wǎng)關通訊模塊，網(wǎng)關通訊模塊通過以太網(wǎng)接入到以太網(wǎng)交換機，以太網(wǎng)交換機之

10、間通過光纖通信，監(jiān)測主機通過以太網(wǎng)接入到以太網(wǎng)交換機，狀態(tài)監(jiān)測軟件通過以太網(wǎng)讀取振動監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)。2 監(jiān)測系統(tǒng)功能2.1 振動狀態(tài)檢測加速度傳感器采用螺栓固定在振動篩安裝支架上。加速度傳感器把振動篩的機械振動量轉換成電信號輸出， 實現(xiàn)對機械振動信息的檢測。xm122振動監(jiān)測模塊采用24位模數(shù)轉換器，對接入傳感器信號進行處理，根據(jù)加速度電壓轉換關系，計算振動頻率、幅值、速度等測量參數(shù)。xm122模塊是雙通道監(jiān)測器，同時接入2路傳感器信號，通過devicenet總線接口輸出測量數(shù)據(jù)。2.2 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸多個xm模塊之間通過devicenet協(xié)議進行通訊。devicenet網(wǎng)絡里的每個模塊配置不同

11、的網(wǎng)絡節(jié)點地址，最多可支持操作64 個節(jié)點。devicenet網(wǎng)絡通過xm-500以太網(wǎng)關模塊連接到工業(yè)以太網(wǎng)絡，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡層之間協(xié)議轉換。xm-500作為devicenet的主站和其他 xm模塊建立連接，采集xm模塊的測量數(shù)據(jù)和報警/繼電器數(shù)據(jù)。為洗煤車間傳感器采集網(wǎng)絡提供高速信息通道。2.3 數(shù)據(jù)監(jiān)測管理狀態(tài)監(jiān)測軟件emonitor正常工作需要配置和運行facctroytalk activation、rslinx、xm emonitor gateway、sqlserver 2005等應用程序。facctroytalk activation用于申請和管理軟件授權。rslinx建立計算機系統(tǒng)

12、與xm模塊之間的通信聯(lián)系。xm emonitor gateway將xm模塊中的數(shù)據(jù)打包成文件傳到計算機中指定的目錄下。sqlserver 2005數(shù)據(jù)庫軟件保存讀取到xm模塊的所有數(shù)據(jù)。emonitor軟件讀取數(shù)據(jù)庫中的測量數(shù)據(jù)記錄，具有數(shù)據(jù)繪圖顯示、報警設置、故障診斷等功能。3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析3.1 數(shù)據(jù)顯示emonitor軟件通過繪制不同圖形分析顯示測量數(shù)據(jù)記錄。幅值趨勢圖分析設備振動的歷史變化趨勢。頻譜圖分析設備檢測點振動的頻率成分。時域波形分析設備檢測點振動的時域波形。頻段趨勢圖分析設備檢測點振動各頻段成分的變化趨勢。瀑布圖分析設備檢測點振動頻譜的變化趨勢。自動顯示圖分析設備檢測點所有測

13、量定義的相關圖形，全面了解該測點的信息。3.2 報警設置emonitor軟件可以設置幅值、頻譜、頻段和時域波形報警，數(shù)據(jù)記錄條會有文字和指示燈報警提示，圖形顯示有報警區(qū)域（見圖1頻譜報警圖）；也可以建立統(tǒng)計報警，統(tǒng)計當前數(shù)據(jù)序列中所有測量定義及設備分類中的最小值、最大值、平均值和標準方差，幫助設備管理人員研究設備檢修標準。報警功能具有數(shù)據(jù)過濾作用，使工作人員能夠快速分析采集回來的大量數(shù)據(jù)。3.3 故障診斷entek監(jiān)測系統(tǒng)采用峰值能量法及解調技術，提取深埋于正常振動中的軸承的故障沖擊信號，獲得與故障沖擊一一對應的譜線頻率，形成頻譜圖，提高故障診斷的靈敏度和可靠性。通過分析振動譜圖中存在明顯高幅

14、值的頻譜分量，確定與監(jiān)測機器的零部件對照關系，判斷設備故障原因。emonitor利用設備及其部件的結構參數(shù)，根據(jù)工廠設備模型，計算出一組診斷特征的頻率。自動報警可對這些特征頻率的幅值及時預警，識別設備振動的可能原因。4 結束語在線監(jiān)測系統(tǒng)改變了選煤廠原來主要依靠人工離線方式監(jiān)測設備運行的狀態(tài)，建立了聯(lián)機監(jiān)測管理方式。設備維護也由定期維修，事后維修的方式，向預測維修，計劃維修轉變，提高了生產(chǎn)效率和安全性。參考文獻1張鍵.機械故障診斷技術m.北京：機械工業(yè)出版社，2008（10）.2陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及其應用m.北京：清華大學出版社，2008（10）.3任紫亭.大型振動篩激振器振動測試與故障分析

15、j.煤礦機械，2008（11）.（通訊作者：王茂勵）作者簡介羅旋（1979-），男，碩士學位。山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算機網(wǎng)絡重點實驗室助理研究員，從事自動化控制、電子信息、嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)方向研究。作者單位1.山東省計算中心（國家超級計算濟南中心） 山東省計算機網(wǎng)絡重點實驗室 山東省濟南市 2501012.中國電信濟寧分公司 山東省濟寧市 2720003.山東常林集團 山東省臨沭縣 276700 摘 要 分析了某選煤廠現(xiàn)狀，提出建立以太網(wǎng)和光纖通信網(wǎng)絡，集中在線監(jiān)測關鍵設備狀態(tài)參數(shù)，通過恩泰克emonitor監(jiān)測系統(tǒng)分析診斷，給出設備運行報警信息，提高設備維護效率和

16、質量?！娟P鍵詞】狀態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng) 故障診斷 網(wǎng)絡通信 加速度傳感器選煤廠是典型的流程型企業(yè)，使用機械化、連續(xù)工作的自動化生產(chǎn)線，有多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)生產(chǎn)車間及設備坐落位置分散。為保障生產(chǎn)線能正常連續(xù)工作，車間采取人工定時巡檢，定期維修關鍵設備的管理方式。人工檢測主要依靠感官感覺觀測關鍵設備運行狀態(tài)，對設備故障診斷存在經(jīng)驗性、不及時等較大的局限性。針對選煤廠現(xiàn)狀，設計對關鍵設備建立在線狀態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)，實時監(jiān)測記錄設備運行狀態(tài)參數(shù)。1 在線監(jiān)測系統(tǒng)方案在線監(jiān)測系統(tǒng)由振動傳感器，振動監(jiān)測模塊，網(wǎng)關通訊模塊，以太網(wǎng)光纖交換機，上位機構成。原煤分級振動篩安裝2個通用振動加速度傳感器，測量振動參數(shù)。振

17、動傳感器信號接入振動監(jiān)測模塊，振動監(jiān)測模塊通過devicenet總線接入到網(wǎng)關通訊模塊，網(wǎng)關通訊模塊通過以太網(wǎng)接入到以太網(wǎng)交換機，以太網(wǎng)交換機之間通過光纖通信，監(jiān)測主機通過以太網(wǎng)接入到以太網(wǎng)交換機，狀態(tài)監(jiān)測軟件通過以太網(wǎng)讀取振動監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)。2 監(jiān)測系統(tǒng)功能2.1 振動狀態(tài)檢測加速度傳感器采用螺栓固定在振動篩安裝支架上。加速度傳感器把振動篩的機械振動量轉換成電信號輸出， 實現(xiàn)對機械振動信息的檢測。xm122振動監(jiān)測模塊采用24位模數(shù)轉換器，對接入傳感器信號進行處理，根據(jù)加速度電壓轉換關系，計算振動頻率、幅值、速度等測量參數(shù)。xm122模塊是雙通道監(jiān)測器，同時接入2路傳感器信號，通過devic

18、enet總線接口輸出測量數(shù)據(jù)。2.2 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸多個xm模塊之間通過devicenet協(xié)議進行通訊。devicenet網(wǎng)絡里的每個模塊配置不同的網(wǎng)絡節(jié)點地址，最多可支持操作64 個節(jié)點。devicenet網(wǎng)絡通過xm-500以太網(wǎng)關模塊連接到工業(yè)以太網(wǎng)絡，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡層之間協(xié)議轉換。xm-500作為devicenet的主站和其他 xm模塊建立連接，采集xm模塊的測量數(shù)據(jù)和報警/繼電器數(shù)據(jù)。為洗煤車間傳感器采集網(wǎng)絡提供高速信息通道。2.3 數(shù)據(jù)監(jiān)測管理狀態(tài)監(jiān)測軟件emonitor正常工作需要配置和運行facctroytalk activation、rslinx、xm emonitor gate

19、way、sqlserver 2005等應用程序。facctroytalk activation用于申請和管理軟件授權。rslinx建立計算機系統(tǒng)與xm模塊之間的通信聯(lián)系。xm emonitor gateway將xm模塊中的數(shù)據(jù)打包成文件傳到計算機中指定的目錄下。sqlserver 2005數(shù)據(jù)庫軟件保存讀取到xm模塊的所有數(shù)據(jù)。emonitor軟件讀取數(shù)據(jù)庫中的測量數(shù)據(jù)記錄，具有數(shù)據(jù)繪圖顯示、報警設置、故障診斷等功能。3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析3.1 數(shù)據(jù)顯示emonitor軟件通過繪制不同圖形分析顯示測量數(shù)據(jù)記錄。幅值趨勢圖分析設備振動的歷史變化趨勢。頻譜圖分析設備檢測點振動的頻率成分。時域波形分析設備檢測點振動的時域波形。頻段趨勢圖分析設備檢測點振動各頻段成分的變化趨勢。瀑布圖分析設備檢測點振動頻譜的變化趨勢。自動顯示圖分析設備檢測點所有測量定義的相關圖形，全面了解該測點的信息。3.2 報警設置emonitor軟件可以設置幅值、頻譜、頻段和時域波形報警，數(shù)據(jù)記錄條會有文字和指示燈報警提示，圖形顯示有報警區(qū)域（見圖1頻譜報警圖）；也可以建立統(tǒng)計報警，統(tǒng)計當前數(shù)據(jù)序列中所有測量定義及設備分類中的最小值、最大值、平均值和標準方差，幫助設備管理人員研究設備檢修標準。報警功能具