工業(yè)4.0時代

通過對海量數(shù)據(jù)的分析

能幫助企業(yè)實現(xiàn)全方位監(jiān)測

及時發(fā)現(xiàn)潛在故障

把握最佳維護期

降低成本損失

實現(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理念，以及具備強大工況監(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)動器理念和FC變頻器工況監(jiān)控在工業(yè)生產(chǎn)中的實際應(yīng)用。

智能驅(qū)動器是什么？

在工業(yè)4.0網(wǎng)絡(luò)中，驅(qū)動器發(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)動器、PLC、傳感器和云端。

驅(qū)動器作用傳感器

驅(qū)動器采取電機電流和電壓信號分析來檢測電機和應(yīng)用性能。

驅(qū)動器用作傳感器中樞

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

驅(qū)動器用作控制器

只要符合應(yīng)用的限定條件，驅(qū)動器可以代替PLC。

引入自己的設(shè)備概念

無線連接智能設(shè)備（智能手機、平板電腦）。

可以識別驅(qū)動器中的以下信息：

瞬時信號

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

經(jīng)過處理的信號

由瞬時信號衍生而來的信號。例如，統(tǒng)計分布（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

指示驅(qū)動器、電機和應(yīng)用狀況的信號。這些信號用于觸發(fā)維護或促成系統(tǒng)設(shè)計的改進。

變速驅(qū)動，高效應(yīng)對復(fù)雜場景

基于工況的維護其中一個組成部分就是監(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，共振又會消失。

使用獨立的系統(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)動器進行工況監(jiān)測（“驅(qū)動器作為傳感器”或“驅(qū)動器作為傳感器集線器”），因為驅(qū)動器中已經(jīng)有了應(yīng)用的速度信息。此外，在驅(qū)動器中很容易獲得關(guān)于負(fù)載/電機轉(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)

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

人工建立基準(zhǔn)

運用以往的經(jīng)驗定義基線值，在驅(qū)動器中設(shè)定已知值。

基準(zhǔn)運行

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)進行速度掃描，確定每個速度點的狀況。但是，調(diào)試時在某些情況下，應(yīng)用可能沒有滿負(fù)荷運行，或者需要磨合期。遇到這些情況時，必須在磨合期之后執(zhí)行基準(zhǔn)運行，使工作狀態(tài)盡可能接近正常運行狀態(tài)。

在線基準(zhǔn)

這是一種非常先進的方法，可以在正常運行過程中捕獲基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)應(yīng)用不允許探究整個速度范圍，無法執(zhí)行基準(zhǔn)運行時，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)，工廠自動化工況監(jiān)控 VDMA 規(guī)范24582現(xiàn)場總線中性參考資料對此作了描述。

定義閾值

閾值的定義方法如下：

絕對值

這是設(shè)備值已知時的常用方法。閾值有一個固定的值，與基準(zhǔn)測量值無關(guān)。例如，操作員清楚設(shè)備的絕對限值，便可為報警閾值設(shè)置一個絕對值。在振動監(jiān)測方面，可以使用ISO10816/20816 等標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值作為報警閥值的絕對值。 

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)險是，設(shè)定值非常低或非常高會導(dǎo)致誤報。設(shè)置錯誤可能導(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，因為它不需要深入了解應(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)險是，閾值設(shè)定值會非常高。

執(zhí)行監(jiān)測

監(jiān)測是通過與閾值的連續(xù)對比來進行的。在正常運行過程中，將實際值與閾值進行對比。如果監(jiān)測到參數(shù)超出閾值達(dá)到預(yù)定義的時間，將激活警告或報警。計時器被配置成過濾器，短時瞬態(tài)不會觸發(fā)警告和報警。

實際監(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)特定的警告和報警。有些驅(qū)動器內(nèi)置web服務(wù)器，也可以用來讀取條件狀態(tài)。

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

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

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