解決方案｜遠(yuǎn)程預(yù)測性維護(hù)，提前一步阻斷故障

在無人的大型自動(dòng)化工廠中，“預(yù)測”是一件憑依據(jù)、講事實(shí)的科學(xué)事件，它可以幫助企業(yè)及時(shí)了解設(shè)備狀態(tài)，并在必要時(shí)進(jìn)行干預(yù)維護(hù)。

與常規(guī)或基于時(shí)間的預(yù)防性維護(hù)相比，遠(yuǎn)程預(yù)測性維護(hù)可減少停機(jī)時(shí)間，進(jìn)而節(jié)省大量成本并提高系統(tǒng)可靠性。瑞薩電子推出了遠(yuǎn)程預(yù)測性維護(hù)解決方案，其可通過人工智能算法對機(jī)器的振動(dòng)、聲音信號(hào)、溫度、濕度和其他參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，并通過LTE-M或NB-IoT和安全MQTT傳輸?shù)絻x表板，如果預(yù)測到可能發(fā)生的故障，則可以通過Web瀏覽器提醒工作人員提前進(jìn)行維護(hù)。

系統(tǒng)框圖

核心器件介紹

瑞薩遠(yuǎn)程預(yù)測性維護(hù)方案的核心采用的是RA6M5 MCU，其基于高性能的200MHz Arm? Cortex?-M33內(nèi)核，具有高達(dá)2MB代碼閃存（帶后臺(tái)和SWAP操作）、8KB數(shù)據(jù)閃存以及512KB SRAM（帶奇偶校驗(yàn)/ECC）。該MCU非常適合用于需要高安全性、豐富連接以及大容量嵌入式RAM（用于連接堆棧）的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。這些器件提供各種通信接口選項(xiàng)，包括CAN FD、帶DMA的以太網(wǎng)MAC、USB全速和高速以及各種串行接口。不僅如此，RA6M5由基于FreeRTOS的開放靈活的生態(tài)系統(tǒng)概念靈活軟件包（FSP）提供支持。這些器件還可以擴(kuò)展，使用其他實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）和中間件。

在電源的選型上，本方案采用ISL9008A LDO穩(wěn)壓器、ISL9110降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器以及ISL854102同步降壓穩(wěn)壓器。其中，ISL9008A LDO穩(wěn)壓器可提供持續(xù)150mA的負(fù)載電流，并具有低待機(jī)電流，能夠在1μF的MLCC輸出電容與高達(dá)200m?的ESR下保持穩(wěn)定。此外，ISL9008A具有65dB的高PSRR和小于45μVrms的輸出噪聲，是便攜式無線設(shè)備的理想選擇。

ISL9110是一款高度集成的降壓-升壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，其可以在工作模式之間自動(dòng)轉(zhuǎn)換，不會(huì)產(chǎn)生明顯的輸出擾動(dòng)。該產(chǎn)品可提供高達(dá)1.2A的輸出電流，并且由于采用完全同步的4開關(guān)架構(gòu)，因此具有出色的效率。并且僅35μA的空載靜態(tài)電流也優(yōu)化了輕負(fù)載條件下的效率。

ISL854102是一個(gè)1.2A同步降壓調(diào)節(jié)器，輸入范圍為3V至40V。它為各種應(yīng)用程序提供了一個(gè)易于使用、高效、低BOM計(jì)數(shù)的解決方案。ISL854102集成了高側(cè)和低側(cè)NMOSFET，并具有PFM模式，用于在輕負(fù)載下提高效率。ISL854102具有寬VIN范圍和較少BOM，可為各種應(yīng)用提供易于實(shí)施的解決方案，并提供出色的性能。

在連接方面，本方案選用了DA14531MOD和RYZ024A產(chǎn)品。其中，DA14531MOD是一款高性能、低功耗的藍(lán)牙模塊。它基于先進(jìn)的DA14531芯片，具有卓越的藍(lán)牙連接能力和豐富的功能。該模塊面向廣泛的市場需求，并在各個(gè)地區(qū)獲得認(rèn)證，大大節(jié)省了開發(fā)成本和上市時(shí)間。此外，它配備了集成天線和易于使用的軟件，使得Bluetooth Low Energy開發(fā)比以往更加簡便。

RYZ024A是一款一體化LTE模塊，支持M1類別，可升級(jí)至NB1/NB2，具有全球部署和漫游功能。該模塊包括LTE Cat-M1/NB1/NB2平臺(tái)以及完整LTE調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)所需的所有其他元件，這些組件全部被集成在一個(gè)緊湊的LGA封裝中，有助于空間敏感的設(shè)備使用。

除此之外，本方案還采用了AT25SF128A Flash用于存儲(chǔ)系統(tǒng)所需要的代碼；采用了HS3001傳感器用于系統(tǒng)溫濕度檢測。

在工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備變得更加高效與智能的今天，遠(yuǎn)程預(yù)測性維護(hù)扮演著重要的角色。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，結(jié)合先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和AI算法，可以幫助企業(yè)及時(shí)檢測潛在的故障和問題，并提前采取相應(yīng)的維護(hù)措施，從而避免設(shè)備故障造成的生產(chǎn)中斷或不必要的損失。