基于WinCC的电动机电流监控系统

基于WinCC的电动机电流监控系统

王劲鹏 刘伟

云南中烟红塔集团楚雄卷烟厂 云南楚雄 675000

摘要：本文介绍了一种基于WinCC的电动机电流监控系统，旨在预防云南中烟楚雄卷烟厂预处理段电动机长期过载运行。系统通过实时监控，避免电机长时间处于大电流过载状态，确保近千台电动机的平稳运行，从而降低电机故障停机率，提高设备连续生产效率。

关键词 wincc 电动机 电流监控

引言

楚雄卷烟厂复烤生产线，分为真空回潮、主辅线预处理、主辅线打叶段、烤片段、打包段等主要工艺段，以及除尘段、异味处理等其余工段。预处理段电机设备在正常过料生产时，其电机启停频繁，特别在空机运行转生产运行时会造成瞬时大电流冲击。目前，复烤生产线上有近千台电机，特别是备料段和预处理段，电机数量占据了车间电机总数的60%以上。在实际的工作现场，电机的运行状况不能直观显示，通常只能通过温度、声音和味道来对电机运行状况进行判断，不仅误差大且不能及时发现异常状况，设备在经历频繁启停或长时间的大电流过载运行后必然造成电机的损伤导致故障的发生，目前亟需一套针对电机电流行之有效的监测方式。基于WinCC的电机电流监测系统就是为了实现对车间预处理段电机的电流监测，对长时间处于大电流过载运行的电机进行预警提示，保证预处理段电机的平稳运行，保障生产。

1系统设计与实现

此控制系统主要是对预处理段各个电机电流进行实时监控，通过电机电流情况反映实际设备运行情况，优化电机的运行方式，增强各电机间的状态交互，与此同时，对预处理段各个电机，加入算法检测电机电流情况，并通过多种手段实现自主检测自动调节电机电流，避免电机长时间处于大电流过载状态，从而降低电机故障停机率，提高设备连续生产效率。

1.1 系统运行环境

操作系统：Microsoft Windows 7；后台数据库：Microsoft SQL Server 2005；计算机：仅提供本系统运行的满足生产环境要求的工控计算机，拥有网络接口。

1.2 系统软件安装

在工控机安装Windows 2003以及其他安全软件，安装人机界面软件WinCC建立快捷方式，配置工控机TCP/IP属性，建立网络连接。在开机状况下，检测网络连接状况，例如使用命令模式输入“Ping xxx.xxx.xxx.xxx”来检测。启动软件，由复烤车间技术人员配置目标工控机，观察软件检测工控机状况。所有安装及检测过程完成后即可在生产过程中投入使用。

2 PLC程序编写

首先，检查了预处理段所有203台减速电机在PLC模块中已经使用和尚未使用的接口点位，并根据减速电机的不同位置分配不同输入输出IO点。

电机的过流保护是在电机工作过程中发现电流超过额定时，通过控制器向电机发送停机信号，以避免电机因大电流而受损害。按照I=（1.1-1.3）Ie将过流值设定为电机额定电流的1.3倍。根据控制器接口分配表，把每一台电机的控制器电流输出信号都接入至PLC变量表中，并进行了程序的编译测试。

3 WinCC图形界面的设计

首先将减速电机根据电机编号以及实际所在位置将其分配到不同的工序段，后根据电机实际用途将其重新命名并合理分配界面布局，在画面中加入了空机运行设定频率、生效频率、运行频率以及运行电流的数值显示。

4 系统功能

查看WinCC界面，由变频器控制的电机可以看到实际运行电流以及生效频率，由馈电器控制的电机可以看到实际运行电流。当实际运行电流超出电机控制器设定范围时，在WinCC界面上方会出现报警消息。电机电流监测预警系统对预处理段电机监测覆盖率100%，对电机电流预警准确率100%。

4.1备料段

工控机一旦通电，进入到Windows操作系统后WinCC就会自动加载已经设定好的程序，无需人工操作，出现数据采集系统界面，此时说明系统启动成功，可以进行备料段启动操作。系统启动后，备料段电机运行电流默认是设定电流。当需要生产进行时，可在“主线设备参数”画面中进行调节。当电机实际运行电流超出设定值30%且连续运行超过一分钟时，监测页面电流显示数值变为红色，并在页面上方发出报警消息进行及时提醒。

4.2主线预处理段

系统启动后，主线一润单元、主线二润单元电机运行电流默认是设定电流。当需要人工更改运行电流时，可在“设备控制”画面中对常用电机运行电流更改，或在“主线设备参数→控制器参数”中进行修改。

主线预处理段除润叶机热风电机、回风电机和排潮风机电机的运行电流有固定要求，其余的皮带电机或振槽电机等的运行电流都没有固定要求，当各光电开关检测到物料信号时，本设备启动并开始监测各电机电流，当电机实际运行电流超出设定值30%且连续运行超过一分钟时，监测页面电流显示数值变为红色，并在页面上方发出报警消息进行及时提醒。

4.2辅线预处理段

辅线预处理段同理，除润叶机热风电机、回风电机和排潮风机电机的运行电流有固定要求，其余的皮带电机或振槽电机等的运行电流都没有固定要求，当各光电开关检测到物料信号时，本设备启动并开始监测各电机电流，当电机实际运行电流超出设定值30%且连续运行超过一分钟时，监测页面电流显示数值变为红色，并在页面上方发出报警消息进行及时提醒。

系统启动后，辅线一润单元、辅线二润单元电机运行电流默认是设定电流。当需要人工更改运行电流时，可在“设备控制”画面中对常用电机运行电流更改，或在“辅线设备参数→控制器参数”中进行修改。

结束语

通过改进，大大减少了因故障停机而导致的设备空机运行时间，实现了降本增效的目的。预处理段减速电机电流监测预警系统对降低电机故障以及电机控制器故障具有显著作用，可以在行业内对所有电机设备推广应用，具备很高的推广运用价值，对于国内国外、行业内外对于电机运行状态有监测预警需求的企业或部门均具备推广价值和借鉴意义。

参考文献

[1] 沈标正编著 沈标正编著. 电机故障诊断技术 [M].机械工业出版社,1996.

[2] (德) Raimond Pigan, (德) Mark Metter著 汤亚锋等译. 西门子PROFINET工业通信指南 [M].人民邮电出版社

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[4]杜晓冬,李晓晨,张天亮. 基于PROFINET除尘房电动机实时监控系统[J]. 科学与财富,2015,7