核心词：
RS485 专用 电缆 辊道 电机 绝缘 系统 研究 现场运行的G辊道电机设备往往由于工况比较恶劣(如水汽、喷淋、油污等),其本体以及电缆的绝缘等级也在不断劣化。因此,为了合理制定电机设备的维护策略,有效规避故障风险,G辊道电机设备需要周期进行绝缘水平的测量。传统测量电机绝缘状况的方法数据或无法自动记录,或仅提供报警输出,尤其是当电机数量较多时,数据的测量和统计工作量较大,效率不高。
1、传统方法要么基于人工 此外,传统方法或基于人工,或基于单独的设备。由于人工读取时,必然会造成读数误差,甚至测量仪表损坏或操作失误时造成误读,数据的准确性得不到有效保障。另外,传统测量模式无法满足较大数据量的实时存储和分析,数据不便追溯,测量工作的操作也比较繁琐。本文介绍一种操作简便的电机设备绝缘检测系统,使电机设备维护人员在日常工作中能够便捷地对在线电机设备的绝缘情况进行测量并自动进行数据记录和归档,从而实现既降低工作强度,又能够高效掌控电机设备的劣化趋势。本系统通过测量电路和信号变换电路将电机及其电缆绝缘值转换为PLC控制器可读的电压信号,然后输入控制器的AI模板进行数据的采集,通过控制器内部数据处理程序完成计算,并在人机交互画面中显示和归档。操作人员通过HMI画面或与测量主机无线互联的移动终端进行测试操作。画面服务器还可以通过TCP/IP通讯与设备管理网相连,成为设备管理网络体系的一个分支。其中,系统硬件部分包括逻辑测量电路、测量控制器等,通过以太网或无线热点通讯与测量终端连接,也可以通过以太网与设备系统管理网实现数据交换;软件部分包括数据采样、处理、通讯程序及测量终端的HMI画面程序等。
2、隔离模块和若干逻辑继电器电路组成 逻辑测量电路主要由电控兆欧表、隔离模块及若干逻辑继电回路组成。
3、包括250V 电控兆欧表由一直流9V稳压电源供电,包含250V、500V和1000V三个电压测量等级,测量时,随着其指针的偏转,指针两端产生0～800mV电压信号,通过100mV/10V的隔离模块后,可放大为PLC控制器可读的电压信号作为控制器的信号输入。
4、绝缘测试仪通电 测量开始时,绝缘测试仪得电,测量启动信号继电器K1吸合,控制器控制所需测量回路的逻辑继电器吸合,如图中的K110。测试仪输出信号经隔离模块转换为PLC可识别的电压信号,输入AI模板进行采样。
测量控制器采用西门子S7-300PLC架构,包含SITOP24V直流电源作为控制器供电,315-2CPU作为数据处理器,CP343模板用于与测量终端通讯,8位4通道AI模板334用于接收测量电路的检测信号,以及两块32DO模板作为测量命令控制信号的输出组件。终端安装有Step7及WinCC软件。Step7软件可用于系统软件的编写、修改及软硬件的状态监控;WinCC软件主要用来编写和运行系统的HMI画面。终端网卡基于TCP/IPv4协议,经无线路由器与测量控制器的CP模板相连,实现系统的有线通讯,同时通过无线路由器的热点信号,实现与移动控制终端的无线通讯。系统的测量终端HMI画面使用西门子WinCC软件编写,以G1辊道测试画面为例。其中左侧按钮区域包括变频器组别选择按钮、绝缘模式选择按钮、相间电阻测试模式选择按钮(待扩展)、测量仪表开启按钮和测量操作取消按钮;下方按钮区域则组要用于切换不同组别辊道的测量画面。在测量工作准备阶段,首先在画面下方选择进入待测目标辊道组别的测量页面,如图中的G1辊道测试页面,然后依次点击测试允许、绝缘模式、仪表开启按钮,点击后相应的按钮会变为绿色,表明按钮生效,当再次点击按钮时,按钮会变为灰色,表示该按钮功能失效。从左至右依次为辊道组别及电机号、电机测试状态指示灯、测量开始按钮、绝缘值记录框以及扩展功能记录框。在前述测量准备阶段工作就绪后,电机测量按钮功能会被自动激活,点击目标待测电机对应的测试开始按钮,相应的测量状态指示灯点亮为绿色,表明该电机处于被测量状态,约4秒后,测量值将记录在相应的绝缘测值记录窗口,而后测试状态指示灯恢复为灰色,表明一次测量动作结束。测量记录的数值变化将自动进行数据归档,以便进行历史数据查询和趋势分析。测量控制PLC的程序使用西门子Step7软件编写,程序按照不同的功能和被测目标进行了分块编写,以便修改、扩展和故障查询。通讯包含两条电文,一收一发。
5、主要用于接收从画面传输到PLC的各种按钮命令；2930字节的传输报文主要用于向屏端发送测量状态指示信号和测量值 其中接收电文长度为46个字节,主要用来接收画面传递给PLC的各种按钮指令;发送电文2930个字节,主要用于将测量状态指示信号和测量数值发送给画面终端,每台电机对应四个数据,即绝缘测试数值及AB、BC、CA三相绝缘数值(长度预留,待扩展),数据格式为整型。
6、设备管理平台可以从测量终端的PC机中提取WinCC中存储的数据 同时,设备管理平台能够从测量终端PC机内提取WinCC储存的数据,进行自动数据统计和趋势分析。
7、控制PLC通过AI模板获取逻辑测量电路发送给PLC的电压信号 控制PLC通过AI模板获取逻辑测量电路发送至PLC的电压信号,将其读取为十进制数,不同的电压对应不同数值即对应不同的绝缘阻值。
8、我们使用虚线模拟采样信号与电阻之间的函数关系 鉴于兆欧表上示数的非线性关系,我们采用分断折线模拟采样信号与阻值的函数关系,通过对固定电阻的阻值测量,我们绘制了0～2.5MΩ的对应曲线,并据此进行了算法设置。如前文画面说明所述,当画面中对应辊道测试按钮、绝缘模式、仪表电源等按钮点击为绿色后,测量逻辑条件具备。此时,点击待测电机的测试按钮,程序逻辑自动进入一次测量循环,即程序输出仪表测试允许指令接通K1,此时测试仪表被激活;程序输出绝缘测试模式,绝缘测试继电器吸合;程序输出指令激活被测电机测试回路的主接触器,此时仪表、测试母排、变频器输出端及被测电机形成测量回路,2秒后,程序开始读仪表测量数值,4秒后数值锁定,测量程序结束,测试继电器分断,画面对应电机测量指示灯熄灭,
RS485专用电缆锁定后的数值将显示在对应电机的绝缘测试值显示区域内,数据格式为整型,单位为MΩ,并同时记录进入数据归档列表。
9、对预防G辊电机故障起到了积极作用 G辊道电机自动绝缘测量值经过与传统摇表测量出电机绝缘值相比较,其测量值基本一致;G辊道电机自动测量系统的投入和使用显着的降低辊道电机维护人员的劳动强度,并且有效统计和掌控电机设备的劣化趋势,对于G辊道电机故障的预防起到了积极的作用。
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