基于网络通信的状态监测信息系统在设备故障诊断中的应用
2014-11-19罗旋王茂励李成攻王钊程振
罗旋+王茂励+李成攻+王钊+程振
摘 要 分析了某选煤厂现状，提出建立以太网和光纤通信网络，集中在线监测关键设备状态参数，通过恩泰克EMONITOR监测系统分析诊断，给出设备运行报警信息，提高设备维护效率和质量。
【关键词】状态监测信息系统 故障诊断 网络通信 加速度传感器
选煤厂是典型的流程型企业，使用机械化、连续工作的自动化生产线，有多个生产环节，各环节生产车间及设备坐落位置分散。为保障生产线能正常连续工作，车间采取人工定时巡检，定期维修关键设备的管理方式。人工检测主要依靠感官感觉观测关键设备运行状态，对设备故障诊断存在经验性、不及时等较大的局限性。针对选煤厂现状，设计对关键设备建立在线状态监测信息系统，实时监测记录设备运行状态参数。
1 在线监测系统方案
在线监测系统由振动传感器，振动监测模块，网关通讯模块，以太网光纤交换机，上位机构成。原煤分级振动筛安装2个通用振动加速度传感器，测量振动参数。振动传感器信号接入振动监测模块，振动监测模块通过DeviceNet总线接入到网关通讯模块，网关通讯模块通过以太网接入到以太网交换机，以太网交换机之间通过光纤通信，监测主机通过以太网接入到以太网交换机，状态监测软件通过以太网读取振动监测模块的数据。
2 监测系统功能
2.1 振动状态检测
加速度传感器采用螺栓固定在振动筛安装支架上。加速度传感器把振动筛的机械振动量转换成电信号输出， 实现对机械振动信息的检测。XM122振动监测模块采用24位模数转换器，对接入传感器信号进行处理，根据加速度电压转换关系，计算振动频率、幅值、速度等测量参数。XM122模块是双通道监测器，同时接入2路传感器信号，通过DeviceNet总线接口输出测量数据。
2.2 数据网络传输
多个XM模块之间通过DeviceNet协议进行通讯。DeviceNet网络里的每个模块配置不同的网络节点地址，最多可支持操作64 个节点。DeviceNet网络通过XM-500以太网关模块连接到工业以太网络，实现不同网络层之间协议转换。XM-500作为DeviceNet的主站和其他 XM模块建立连接，采集XM模块的测量数据和报警/继电器数据。为洗煤车间传感器采集网络提供高速信息通道。
2.3 数据监测管理
状态监测软件Emonitor正常工作需要配置和运行FacctroyTalk Activation、RSLinx、XM Emonitor Gateway、SQLServer 2005等应用程序。FacctroyTalk Activation用于申请和管理软件授权。RSLinx建立计算机系统与XM模块之间的通信联系。XM Emonitor Gateway将XM模块中的数据打包成文件传到计算机中指定的目录下。SQLServer 2005数据库软件保存读取到XM模块的所有数据。Emonitor软件读取数据库中的测量数据记录，具有数据绘图显示、报警设置、故障诊断等功能。
3 监测数据分析
3.1 数据显示
Emonitor软件通过绘制不同图形分析显示测量数据记录。幅值趋势图分析设备振动的历史变化趋势。频谱图分析设备检测点振动的频率成分。时域波形分析设备检测点振动的时域波形。频段趋势图分析设备检测点振动各频段成分的变化趋势。瀑布图分析设备检测点振动频谱的变化趋势。自动显示图分析设备检测点所有测量定义的相关图形，全面了解该测点的信息。
3.2 报警设置
Emonitor软件可以设置幅值、频谱、频段和时域波形报警，数据记录条会有文字和指示灯报警提示，图形显示有报警区域（见图1频谱报警图）；也可以建立统计报警，统计当前数据序列中所有测量定义及设备分类中的最小值、最大值、平均值和标准方差，帮助设备管理人员研究设备检修标准。报警功能具有数据过滤作用，使工作人员能够快速分析采集回来的大量数据。
3.3 故障诊断
Entek监测系统采用峰值能量法及解调技术，提取深埋于正常振动中的轴承的故障冲击信号，获得与故障冲击一一对应的谱线频率，形成频谱图，提高故障诊断的灵敏度和可靠性。通过分析振动谱图中存在明显高幅值的频谱分量，确定与监测机器的零部件对照关系，判断设备故障原因。Emonitor利用设备及其部件的结构参数，根据工厂设备模型，计算出一组诊断特征的频率。自动报警可对这些特征频率的幅值及时预警，识别设备振动的可能原因。
4 结束语
在线监测系统改变了选煤厂原来主要依靠人工离线方式监测设备运行的状态，建立了联机监测管理方式。设备维护也由定期维修，事后维修的方式，向预测维修，计划维修转变，提高了生产效率和安全性。
参考文献
[1]张键.机械故障诊断技术[M].北京：机械工业出版社，2008（10）.
[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，2008（10）.
[3]任紫亭.大型振动筛激振器振动测试与故障分析[J].煤矿机械，2008（11）.
（通讯作者：王茂励）
作者简介
罗旋（1979-），男，硕士学位。山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 山东省计算机网络重点实验室助理研究员，从事自动化控制、电子信息、嵌入式系统、物联网方向研究。
作者单位
1.山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 山东省计算机网络重点实验室 山东省济南市 250101
2.中国电信济宁分公司 山东省济宁市 272000
3.山东常林集团 山东省临沭县 276700
摘 要 分析了某选煤厂现状，提出建立以太网和光纤通信网络，集中在线监测关键设备状态参数，通过恩泰克EMONITOR监测系统分析诊断，给出设备运行报警信息，提高设备维护效率和质量。
【关键词】状态监测信息系统 故障诊断 网络通信 加速度传感器
选煤厂是典型的流程型企业，使用机械化、连续工作的自动化生产线，有多个生产环节，各环节生产车间及设备坐落位置分散。为保障生产线能正常连续工作，车间采取人工定时巡检，定期维修关键设备的管理方式。人工检测主要依靠感官感觉观测关键设备运行状态，对设备故障诊断存在经验性、不及时等较大的局限性。针对选煤厂现状，设计对关键设备建立在线状态监测信息系统，实时监测记录设备运行状态参数。
1 在线监测系统方案
在线监测系统由振动传感器，振动监测模块，网关通讯模块，以太网光纤交换机，上位机构成。原煤分级振动筛安装2个通用振动加速度传感器，测量振动参数。振动传感器信号接入振动监测模块，振动监测模块通过DeviceNet总线接入到网关通讯模块，网关通讯模块通过以太网接入到以太网交换机，以太网交换机之间通过光纤通信，监测主机通过以太网接入到以太网交换机，状态监测软件通过以太网读取振动监测模块的数据。
2 监测系统功能
2.1 振动状态检测
加速度传感器采用螺栓固定在振动筛安装支架上。加速度传感器把振动筛的机械振动量转换成电信号输出， 实现对机械振动信息的检测。XM122振动监测模块采用24位模数转换器，对接入传感器信号进行处理，根据加速度电压转换关系，计算振动频率、幅值、速度等测量参数。XM122模块是双通道监测器，同时接入2路传感器信号，通过DeviceNet总线接口输出测量数据。
2.2 数据网络传输
多个XM模块之间通过DeviceNet协议进行通讯。DeviceNet网络里的每个模块配置不同的网络节点地址，最多可支持操作64 个节点。DeviceNet网络通过XM-500以太网关模块连接到工业以太网络，实现不同网络层之间协议转换。XM-500作为DeviceNet的主站和其他 XM模块建立连接，采集XM模块的测量数据和报警/继电器数据。为洗煤车间传感器采集网络提供高速信息通道。
2.3 数据监测管理
状态监测软件Emonitor正常工作需要配置和运行FacctroyTalk Activation、RSLinx、XM Emonitor Gateway、SQLServer 2005等应用程序。FacctroyTalk Activation用于申请和管理软件授权。RSLinx建立计算机系统与XM模块之间的通信联系。XM Emonitor Gateway将XM模块中的数据打包成文件传到计算机中指定的目录下。SQLServer 2005数据库软件保存读取到XM模块的所有数据。Emonitor软件读取数据库中的测量数据记录，具有数据绘图显示、报警设置、故障诊断等功能。
3 监测数据分析
3.1 数据显示
Emonitor软件通过绘制不同图形分析显示测量数据记录。幅值趋势图分析设备振动的历史变化趋势。频谱图分析设备检测点振动的频率成分。时域波形分析设备检测点振动的时域波形。频段趋势图分析设备检测点振动各频段成分的变化趋势。瀑布图分析设备检测点振动频谱的变化趋势。自动显示图分析设备检测点所有测量定义的相关图形，全面了解该测点的信息。
3.2 报警设置
Emonitor软件可以设置幅值、频谱、频段和时域波形报警，数据记录条会有文字和指示灯报警提示，图形显示有报警区域（见图1频谱报警图）；也可以建立统计报警，统计当前数据序列中所有测量定义及设备分类中的最小值、最大值、平均值和标准方差，帮助设备管理人员研究设备检修标准。报警功能具有数据过滤作用，使工作人员能够快速分析采集回来的大量数据。
3.3 故障诊断
Entek监测系统采用峰值能量法及解调技术，提取深埋于正常振动中的轴承的故障冲击信号，获得与故障冲击一一对应的谱线频率，形成频谱图，提高故障诊断的灵敏度和可靠性。通过分析振动谱图中存在明显高幅值的频谱分量，确定与监测机器的零部件对照关系，判断设备故障原因。Emonitor利用设备及其部件的结构参数，根据工厂设备模型，计算出一组诊断特征的频率。自动报警可对这些特征频率的幅值及时预警，识别设备振动的可能原因。
4 结束语
在线监测系统改变了选煤厂原来主要依靠人工离线方式监测设备运行的状态，建立了联机监测管理方式。设备维护也由定期维修，事后维修的方式，向预测维修，计划维修转变，提高了生产效率和安全性。
参考文献
[1]张键.机械故障诊断技术[M].北京：机械工业出版社，2008（10）.
[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，2008（10）.
[3]任紫亭.大型振动筛激振器振动测试与故障分析[J].煤矿机械，2008（11）.
（通讯作者：王茂励）
作者简介
罗旋（1979-），男，硕士学位。山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 山东省计算机网络重点实验室助理研究员，从事自动化控制、电子信息、嵌入式系统、物联网方向研究。
作者单位
1.山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 山东省计算机网络重点实验室 山东省济南市 250101
2.中国电信济宁分公司 山东省济宁市 272000
3.山东常林集团 山东省临沭县 276700
摘 要 分析了某选煤厂现状，提出建立以太网和光纤通信网络，集中在线监测关键设备状态参数，通过恩泰克EMONITOR监测系统分析诊断，给出设备运行报警信息，提高设备维护效率和质量。
【关键词】状态监测信息系统 故障诊断 网络通信 加速度传感器
选煤厂是典型的流程型企业，使用机械化、连续工作的自动化生产线，有多个生产环节，各环节生产车间及设备坐落位置分散。为保障生产线能正常连续工作，车间采取人工定时巡检，定期维修关键设备的管理方式。人工检测主要依靠感官感觉观测关键设备运行状态，对设备故障诊断存在经验性、不及时等较大的局限性。针对选煤厂现状，设计对关键设备建立在线状态监测信息系统，实时监测记录设备运行状态参数。
1 在线监测系统方案
在线监测系统由振动传感器，振动监测模块，网关通讯模块，以太网光纤交换机，上位机构成。原煤分级振动筛安装2个通用振动加速度传感器，测量振动参数。振动传感器信号接入振动监测模块，振动监测模块通过DeviceNet总线接入到网关通讯模块，网关通讯模块通过以太网接入到以太网交换机，以太网交换机之间通过光纤通信，监测主机通过以太网接入到以太网交换机，状态监测软件通过以太网读取振动监测模块的数据。
2 监测系统功能
2.1 振动状态检测
加速度传感器采用螺栓固定在振动筛安装支架上。加速度传感器把振动筛的机械振动量转换成电信号输出， 实现对机械振动信息的检测。XM122振动监测模块采用24位模数转换器，对接入传感器信号进行处理，根据加速度电压转换关系，计算振动频率、幅值、速度等测量参数。XM122模块是双通道监测器，同时接入2路传感器信号，通过DeviceNet总线接口输出测量数据。
2.2 数据网络传输
多个XM模块之间通过DeviceNet协议进行通讯。DeviceNet网络里的每个模块配置不同的网络节点地址，最多可支持操作64 个节点。DeviceNet网络通过XM-500以太网关模块连接到工业以太网络，实现不同网络层之间协议转换。XM-500作为DeviceNet的主站和其他 XM模块建立连接，采集XM模块的测量数据和报警/继电器数据。为洗煤车间传感器采集网络提供高速信息通道。
2.3 数据监测管理
状态监测软件Emonitor正常工作需要配置和运行FacctroyTalk Activation、RSLinx、XM Emonitor Gateway、SQLServer 2005等应用程序。FacctroyTalk Activation用于申请和管理软件授权。RSLinx建立计算机系统与XM模块之间的通信联系。XM Emonitor Gateway将XM模块中的数据打包成文件传到计算机中指定的目录下。SQLServer 2005数据库软件保存读取到XM模块的所有数据。Emonitor软件读取数据库中的测量数据记录，具有数据绘图显示、报警设置、故障诊断等功能。
3 监测数据分析
3.1 数据显示
Emonitor软件通过绘制不同图形分析显示测量数据记录。幅值趋势图分析设备振动的历史变化趋势。频谱图分析设备检测点振动的频率成分。时域波形分析设备检测点振动的时域波形。频段趋势图分析设备检测点振动各频段成分的变化趋势。瀑布图分析设备检测点振动频谱的变化趋势。自动显示图分析设备检测点所有测量定义的相关图形，全面了解该测点的信息。
3.2 报警设置
Emonitor软件可以设置幅值、频谱、频段和时域波形报警，数据记录条会有文字和指示灯报警提示，图形显示有报警区域（见图1频谱报警图）；也可以建立统计报警，统计当前数据序列中所有测量定义及设备分类中的最小值、最大值、平均值和标准方差，帮助设备管理人员研究设备检修标准。报警功能具有数据过滤作用，使工作人员能够快速分析采集回来的大量数据。
3.3 故障诊断
Entek监测系统采用峰值能量法及解调技术，提取深埋于正常振动中的轴承的故障冲击信号，获得与故障冲击一一对应的谱线频率，形成频谱图，提高故障诊断的灵敏度和可靠性。通过分析振动谱图中存在明显高幅值的频谱分量，确定与监测机器的零部件对照关系，判断设备故障原因。Emonitor利用设备及其部件的结构参数，根据工厂设备模型，计算出一组诊断特征的频率。自动报警可对这些特征频率的幅值及时预警，识别设备振动的可能原因。
4 结束语
在线监测系统改变了选煤厂原来主要依靠人工离线方式监测设备运行的状态，建立了联机监测管理方式。设备维护也由定期维修，事后维修的方式，向预测维修，计划维修转变，提高了生产效率和安全性。
参考文献
[1]张键.机械故障诊断技术[M].北京：机械工业出版社，2008（10）.
[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，2008（10）.
[3]任紫亭.大型振动筛激振器振动测试与故障分析[J].煤矿机械，2008（11）.
（通讯作者：王茂励）
作者简介
罗旋（1979-），男，硕士学位。山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 山东省计算机网络重点实验室助理研究员，从事自动化控制、电子信息、嵌入式系统、物联网方向研究。
作者单位
1.山东省计算中心（国家超级计算济南中心） 山东省计算机网络重点实验室 山东省济南市 250101
2.中国电信济宁分公司 山东省济宁市 272000
3.山东常林集团 山东省临沭县 276700
