村田無線振動傳感器在預(yù)測性維護中的應(yīng)用

1 預(yù)測性維護的重要性

轉(zhuǎn)動設(shè)備被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境中，而由于設(shè)備磨損、老化等原因造成的設(shè)備停機給企業(yè)帶來的損失，這不僅僅包括設(shè)備的維修成本，而且因為設(shè)備停機造成的產(chǎn)線停滯會給企業(yè)造成更大的經(jīng)濟損失。通過振動信號的分析，可以在設(shè)備故障的早期階段偵測設(shè)備潛在故障，為設(shè)備的維修保養(yǎng)做提前預(yù)判，大幅度增加企業(yè)的生產(chǎn)效率及OEE （Overall Equipment Effectiveness，設(shè)備總體效能）。

村田制作所,賽芯電子技術(shù)（上海）有限公司,技術(shù)市場部,高級硬件工程師,孔德正

轉(zhuǎn)動設(shè)備被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境中，而由于設(shè)備磨損、老化等原因造成的設(shè)備停機給企業(yè)帶來的損失，這不僅僅包括設(shè)備的維修成本，而且因為設(shè)備停機造成的產(chǎn)線停滯會給企業(yè)造成更大的經(jīng)濟損失。通過振動信號的分析，可以在設(shè)備故障的早期階段偵測設(shè)備潛在故障，為設(shè)備的維修保養(yǎng)做提前預(yù)判，大幅度增加企業(yè)的生產(chǎn)效率及OEE （Overall Equipment Effectiveness，設(shè)備總體效能）。

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中，預(yù)測性維護是最受全球制造業(yè)CEO（首席執(zhí)行官）關(guān)注的一項技術(shù)。表1中的數(shù)據(jù)是由德勤與美國競爭力委員會在2016年做的調(diào)查，通過對全球制造業(yè)CEO訪問，對包括預(yù)測性分析在內(nèi)的多個先進(jìn)工業(yè)技術(shù)進(jìn)行了排序，排序1到11，1為最高排序，11為最低排序。

表1 2016年全球制造業(yè)競爭指數(shù)

數(shù)據(jù)來源：德勤與美國競爭力委員會，《2016年全球制造業(yè)競爭力指數(shù)》

從表1可見，預(yù)測性維護在美國和中國市場均排在首位。其背后的原因在于，每年制造業(yè)企業(yè)花費在設(shè)備維護上的費用開支巨大，但是依舊無法避免設(shè)備的停機或是因為設(shè)備老化而造成的生產(chǎn)良品率下降。據(jù)ISA數(shù)據(jù)顯示，全球制造商每年因停機遭受的損失總計約為6 470 億美元。而在預(yù)測性維護的產(chǎn)業(yè)中，占市場份額最大的是振動傳感器，66%的預(yù)測性維護系統(tǒng)使用振動傳感器抓取設(shè)備的振動頻率，并對振動頻譜分析從而做出預(yù)判。

2 村田的解決方案 

村田電子通過向后一體化整合戰(zhàn)略，結(jié)合村田電子在壓電陶瓷振動敏感元件的技術(shù)經(jīng)驗和遍布全球的先進(jìn)制造能力，推出了可用于工業(yè)設(shè)備預(yù)測性故障維護的無線振動傳感器。圖1所示是村田電子的無線振動傳感器。

村田電子推出的無線振動傳感器LBAC0ZZ1LZ使用433 MHz無線通信技術(shù)，在工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境下可實現(xiàn)100 m的穩(wěn)定通信距離。傳感器采用電池供電，小巧靈活，易于現(xiàn)場安裝，避免了現(xiàn)場布設(shè)數(shù)據(jù)線或電源線的困難。傳感器的敏感元件采用的是村田電子的陶瓷壓電元件，體積小巧，可檢測最高10 kHz的振動信號。結(jié)合超低功耗MCU（微控制器），對采集的振動信號在傳感器端做快速傅里葉變換（FFT）算法。配合村田電子的智能無線網(wǎng)關(guān)使用，可以應(yīng)對各種復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場，在100 m的范圍內(nèi)，可支持多達(dá)50個傳感器節(jié)點接入，為智能化工廠轉(zhuǎn)型助力。表2為村田電子無線振動傳感器的詳細(xì)數(shù)據(jù)指標(biāo)。

圖1 村田電子無線振動傳感器

表2 村田電子無線振動傳感器規(guī)格指標(biāo)