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
及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障
把握維護(hù)期
降低成本損失
實(shí)現(xiàn)工業(yè)效益更大化
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)測功能的智能監(jiān)測系統(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、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)雜場景
基于工況的維護(hù)其中一個(gè)組成部分就是監(jiān)測設(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(“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,三步直達(dá)
建立基準(zhǔn)
對(duì)于一個(gè)高效的工況監(jiān)測系統(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)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
監(jiān)測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)測值可以通過 LCP、現(xiàn)場總線通信或物聯(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)!