工業(yè)4.0時(shí)代

通過對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析

能幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)測(cè)

及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障

把握最佳維護(hù)期

降低成本損失

實(shí)現(xiàn)工業(yè)效益最大化

那如何從龐大數(shù)據(jù)中

提煉出能指導(dǎo)生產(chǎn)的關(guān)鍵信息？

這就需要基于工況的維護(hù)理念，以及具備強(qiáng)大工況監(jiān)測(cè)功能的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本期我們將深入剖析智能工況監(jiān)控系統(tǒng)，解讀智能驅(qū)動(dòng)器理念和FC變頻器工況監(jiān)控在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。

智能驅(qū)動(dòng)器是什么？

在工業(yè)4.0網(wǎng)絡(luò)中，驅(qū)動(dòng)器發(fā)揮著重要作用，并且具有一些使能特性：

安全鏈接

驅(qū)動(dòng)器可以通過安全的方式連接至其他元素。網(wǎng)絡(luò)中的其他元素可能包括驅(qū)動(dòng)器、PLC、傳感器和云端。

驅(qū)動(dòng)器作用傳感器

驅(qū)動(dòng)器采取電機(jī)電流和電壓信號(hào)分析來檢測(cè)電機(jī)和應(yīng)用性能。

驅(qū)動(dòng)器用作傳感器中樞

驅(qū)動(dòng)器從與驅(qū)動(dòng)器控制進(jìn)程相關(guān)的外部傳感器獲取數(shù)據(jù)。

驅(qū)動(dòng)器用作控制器

只要符合應(yīng)用的限定條件，驅(qū)動(dòng)器可以代替PLC。

引入自己的設(shè)備概念

無線連接智能設(shè)備（智能手機(jī)、平板電腦）。

可以識(shí)別驅(qū)動(dòng)器中的以下信息：

瞬時(shí)信號(hào)

由內(nèi)置傳感器的驅(qū)動(dòng)器直接測(cè)量的信號(hào)。電機(jī)電流、電壓、驅(qū)動(dòng)器溫度及其導(dǎo)數(shù)，及電流和電壓的乘積，或電機(jī)轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)。此外，驅(qū)動(dòng)器可用作集線器來連接外部傳感器，提供瞬時(shí)信號(hào)。

經(jīng)過處理的信號(hào)

由瞬時(shí)信號(hào)衍生而來的信號(hào)。例如，統(tǒng)計(jì)分布（最大值、最小值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差值）、頻域分析或任務(wù)剖面指標(biāo)。

分析信號(hào)

指示驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)和應(yīng)用狀況的信號(hào)。這些信號(hào)用于觸發(fā)維護(hù)或促成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)。

變速驅(qū)動(dòng)，高效應(yīng)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景

基于工況的維護(hù)其中一個(gè)組成部分就是監(jiān)測(cè)設(shè)備狀況。在變速應(yīng)用中，應(yīng)用的工況通常取決于速度。例如，速度越高，振動(dòng)水平越高，雖然這種關(guān)系不是線性的。在特定的速度下甚至?xí)l(fā)生共振，速度提高后，共振又會(huì)消失。

使用獨(dú)立的系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)變速應(yīng)用的工況非常復(fù)雜，需要知道速度及與速度相關(guān)的監(jiān)測(cè)值。有利的解決方案就是使用驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行工況監(jiān)測(cè)（“驅(qū)動(dòng)器作為傳感器”或“驅(qū)動(dòng)器作為傳感器集線器”），因?yàn)轵?qū)動(dòng)器中已經(jīng)有了應(yīng)用的速度信息。此外，在驅(qū)動(dòng)器中很容易獲得關(guān)于負(fù)載/電機(jī)轉(zhuǎn)矩和加速度的信息。

精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，三步直達(dá)

建立基準(zhǔn)

對(duì)于一個(gè)高效的工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，首先要明確和定義正常運(yùn)行工況。建立基準(zhǔn)是指定義應(yīng)用的正常運(yùn)行工況，即基準(zhǔn)。定義基準(zhǔn)值的方式有多種。

人工建立基準(zhǔn)

運(yùn)用以往的經(jīng)驗(yàn)定義基線值，在驅(qū)動(dòng)器中設(shè)定已知值。

基準(zhǔn)運(yùn)行

基準(zhǔn)可以在調(diào)試期間確定。利用該方法，在相關(guān)速度范圍內(nèi)進(jìn)行速度掃描，確定每個(gè)速度點(diǎn)的狀況。但是，調(diào)試時(shí)在某些情況下，應(yīng)用可能沒有滿負(fù)荷運(yùn)行，或者需要磨合期。遇到這些情況時(shí)，必須在磨合期之后執(zhí)行基準(zhǔn)運(yùn)行，使工作狀態(tài)盡可能接近正常運(yùn)行狀態(tài)。

在線基準(zhǔn)

這是一種非常先進(jìn)的方法，可以在正常運(yùn)行過程中捕獲基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)應(yīng)用不允許探究整個(gè)速度范圍，無法執(zhí)行基準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)，這種方式就非常有用。

建立基準(zhǔn)之后，下一步是生成警告和報(bào)警的閾值。閾值表示必須通知用戶應(yīng)用的工況。設(shè)備工況的表示方法多種多樣，業(yè)內(nèi)最流行的是采用四色紅綠燈狀態(tài)，工廠自動(dòng)化工況監(jiān)控 VDMA 規(guī)范24582現(xiàn)場(chǎng)總線中性參考資料對(duì)此作了描述。

定義閾值

閾值的定義方法如下：

絕對(duì)值

這是設(shè)備值已知時(shí)的常用方法。閾值有一個(gè)固定的值，與基準(zhǔn)測(cè)量值無關(guān)。例如，操作員清楚設(shè)備的絕對(duì)限值，便可為報(bào)警閾值設(shè)置一個(gè)絕對(duì)值。在振動(dòng)監(jiān)測(cè)方面，可以使用ISO10816/20816 等標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值作為報(bào)警閥值的絕對(duì)值。 

偏移

這種閾值設(shè)置方法需要了解應(yīng)用和基準(zhǔn)值。閾值取決于用戶選擇的定義偏移所依據(jù)的基準(zhǔn)值。這種情況的風(fēng)險(xiǎn)是，設(shè)定值非常低或非常高會(huì)導(dǎo)致誤報(bào)。設(shè)置錯(cuò)誤可能導(dǎo)致即使發(fā)生故障，監(jiān)測(cè)卻毫無響應(yīng)。 

因數(shù)

與偏移相比，該方法更容易使用，因?yàn)樗恍枰钊肓私鈶?yīng)用。閾值取決于基準(zhǔn)值所乘的因數(shù)。例如，閾值可能是基準(zhǔn)的150%。這種情況的風(fēng)險(xiǎn)是，閾值設(shè)定值會(huì)非常高。

執(zhí)行監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)是通過與閾值的連續(xù)對(duì)比來進(jìn)行的。在正常運(yùn)行過程中，將實(shí)際值與閾值進(jìn)行對(duì)比。如果監(jiān)測(cè)到參數(shù)超出閾值達(dá)到預(yù)定義的時(shí)間，將激活警告或報(bào)警。計(jì)時(shí)器被配置成過濾器，短時(shí)瞬態(tài)不會(huì)觸發(fā)警告和報(bào)警。

實(shí)際監(jiān)測(cè)值可以通過 LCP、現(xiàn)場(chǎng)總線通信或物聯(lián)網(wǎng)通信從驅(qū)動(dòng)器中讀取。此外，可以配置數(shù)字輸出來響應(yīng)特定的警告和報(bào)警。有些驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置web服務(wù)器，也可以用來讀取條件狀態(tài)。

而今，驅(qū)動(dòng)器不僅僅是簡單的動(dòng)力處理器。驅(qū)動(dòng)器能夠用作傳感器和傳感器集線器，處理、存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)，并具有連接功能，是現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中的重要元素。自動(dòng)化裝置中往往已經(jīng)配備驅(qū)動(dòng)器，這為升級(jí)為工業(yè)4.0創(chuàng)造了大好機(jī)會(huì)。

由此帶來了執(zhí)行維護(hù)的全新方式，例如基于工況的維護(hù)。有些驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)具備上述功能，先行者也已開始將驅(qū)動(dòng)器用作傳感器。

隨著工況監(jiān)控智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展，相信在未來的工業(yè)升級(jí)中必將扮演重要角色，為工業(yè)生產(chǎn)賦能，助力工業(yè)升級(jí)