1 機器制造與運行中的問題

　　對于機械制造商而言，它的機器開發(fā)及現(xiàn)場運營需要考慮兩 個常見的難題：

　　(1)便利的機器安裝出廠測試

　　在機械制造業(yè)，機器的安裝測試是復雜的過程，尤其是高速 運動的設(shè)備，像風力發(fā)電機組、大型印刷設(shè)備、飲料灌裝設(shè)備。其 安裝與測試傳統(tǒng)上往往特別依賴于經(jīng)驗豐富的技師。而在另一些大 型重值裝備如高鐵、船舶、航空發(fā)動機、燃氣輪機等會有大型測試 平臺，但是，這種平臺并非普通的機械制造企業(yè)可以投資的。因 此，需要考慮：

　　①是否有比較簡單的方法降低對人的經(jīng)驗依賴?

　?、?是否有較低投資的方法，讓中小型企業(yè)也可以使用的測試 系統(tǒng)?

　　(2)機器持續(xù)運行中的監(jiān)測

　　當機器制造商的機器發(fā)到了用戶現(xiàn)場，就會有兩個問題：

　?、偃绾螢闄C器設(shè)備出現(xiàn)故障之前發(fā)出預警，便于用戶的計劃 性維護，即，預測性維護問題;

　　②如何根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的反饋，來改善自身的機器機械設(shè)計環(huán) 節(jié)的問題。

　　貝加萊，作為長期專注機械自動化領(lǐng)域的方案提供商，不斷 響應行業(yè)用戶需求，提供產(chǎn)品、技術(shù)與平臺支撐。通過針對振動分 析的傳感器、信號處理與分析模塊、通信技術(shù)等為系統(tǒng)搭建一個具 有可擴展性極高的診斷平臺，為工廠內(nèi)部測試平臺的快速問題定 向、長周期的機械系統(tǒng)研發(fā)數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)的技術(shù)支撐。

　　2 為什么采用振動傳感器

　　其實，在各種測量方式都是可以分析機械系統(tǒng)的問題的，但 是，我們可以從表1看到，振動信號蘊藏豐富的數(shù)據(jù)，并能對各種

　　機械相關(guān)的故障進行分析。當然，另一方面，大部分的機械問題都 會以振動的形式反映出來，并且響應也快。

表 1 振動與機械故障的檢測

　　3 產(chǎn)品與技術(shù)組合

　　如圖1，簡單的描述振動分析的測試過程，首先，通過 振動傳感器的信號采樣，獲得時域的信號，經(jīng)由信號處理模 塊，內(nèi)含快速傅里葉變換，將時域轉(zhuǎn)化為頻域，在本地的工 業(yè)PC上運行的分析軟件，將對所對應的機械問題給出數(shù)據(jù)呈 現(xiàn)——對于簡單的現(xiàn)場測試來說，它能提供的相對簡單，但 非常有助于安裝人員的問題定位，以及改善。

圖 1 振動監(jiān)測分析過程

       (1)傳感器采樣

　　貝加萊提供的加速度傳感器，用于振動信號的檢測，其 為IP67防護等級，可靈活安裝于機器表面，采用表面粘裝或 永久性孔裝。其靈敏度可達+/-50mg，而采樣范圍到50g， 具有廣泛的適用性。

　　(2)信號處理

圖 2 振動信號處理模塊

　　圖2為貝加萊X20系列中用于振動信號的處理專用的模 塊。4個IEPE通道輸入的X20CM4810，以及X20CM4800XX 的模塊，可以用于處理范圍達51.562kHz的信號，并內(nèi)嵌24 位分辨率的轉(zhuǎn)換器。在振動分析模塊里，可以進行信號的預 處理，通過Automation Studio即可對其進行配置。包括調(diào) 節(jié)算法、濾波、包絡(luò)曲線、FFT(如圖3所示)，均可配置， 且無需編程。

圖 3 快速傅里葉變換將時域轉(zhuǎn)為頻域

圖 4 預測性維護的方法

　　在X20CM4810進行時域到頻域轉(zhuǎn)換，并進行預處理， 包括去除異常值，單位與比例換算、零漂校正等，然后會提 供給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)來分析。在獲得頻域信號后，即可進行分 析，對于不同的頻譜，會對應不同的故障判斷-當然，這也會 需要一定的人員經(jīng)驗配合，以獲得更為精準的問題分析。

　　當然，貝加萊的檢測、處理與分析針對信號本身，而對 于機械制造商，若需要構(gòu)建長期的預測性分析。則需要根據(jù) 自身行業(yè)的特征，結(jié)合物理建模及數(shù)據(jù)驅(qū)動建模方法，來實 現(xiàn)長周期的預測性模型的構(gòu)建，如圖4所示。

　　在這里，貝加萊主要提供傳感器、檢測模塊、通信傳輸 方面的支持，而對于長期的數(shù)據(jù)分析，則需要機械制造商進 行自主構(gòu)建或采用第三方的專家系統(tǒng)。對于機器的振動分析 而言，這是一個長期的過程，可以借助數(shù)據(jù)的持續(xù)積累，構(gòu) 建自身的機械安裝分析、設(shè)計改善、運營維護服務，以構(gòu)筑 自身的機器附加值——提升市場競爭力。

圖 5 印刷色組傳動機構(gòu)振動分析

圖 6 工廠運營管理的系統(tǒng)搭建

       4 應用場景分析

　　在一些傳統(tǒng)的領(lǐng)域，貝加萊的這些產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)被用 戶應用于工廠內(nèi)的出廠前測試，例如印刷設(shè)備、飲料灌裝設(shè) 備、制藥機械、鋰電等領(lǐng)域的裝備現(xiàn)場。僅舉例說明。

　　例1：印刷機械的安裝測試

　　當機器在工廠時候，我們可以構(gòu)建一個測試平臺，對機 器本身的狀態(tài)進行分析，這有助于安裝人員判斷系統(tǒng)運行中 的問題，可以解決非常多的設(shè)備安裝問題：

　　? 聯(lián)軸器存在的問題;

　　? 底座是否出現(xiàn)松動?

　　? 版輥是否產(chǎn)生不對中?

　　? 軸承是否出現(xiàn)損壞?

　　? 特殊位置安裝，以獲得其他所需的共振、偏心、負載 不均衡等問題的處理數(shù)據(jù)支持。

　　如圖5所示，在機器的聯(lián)軸器、軸承(垂直與水平)安 裝傳感器，并連接至X20CM4810并通過網(wǎng)絡(luò)連接至機器的 控制器，或經(jīng)由OPC UA被PC訪問-查看數(shù)據(jù)，工程師進行問題的可視化分析。

       例2：到客戶工廠的機器集群管理

　　繼續(xù)擴展，延伸到印刷工廠，多條產(chǎn)線的集群數(shù)據(jù)管 理， 這里包括了圖6所示的架構(gòu)，對于用戶而言， 其可以實現(xiàn) 以下商業(yè)開發(fā)：

　　(1)基于振動分析的預測性維護;

　　(2)長周期的預測模型分析;

　　(3)自身機器遠程診斷與分析;

　　(4)預測性的機器增值服務。

　　5 總結(jié)

　　借助于新興的數(shù)字采樣、處理與傳輸，貝加萊為機械制 造商提供了基礎(chǔ)分析的技術(shù)支撐，并為邊緣側(cè)的分析、云端 預測性模型訓練，提供便利快捷的技術(shù)支持。其設(shè)計靈活簡 單、易于配置、開放連接，可支持機械制造商從工廠內(nèi)測試 到運營端增值服務的長期系統(tǒng)運行。