村田無線振動傳感器在預測性維護中的應用

1 預測性維護的重要性

轉動設備被廣泛地應用于工業(yè)環(huán)境中，而由于設備磨損、老化等原因造成的設備停機給企業(yè)帶來的損失，這不僅僅包括設備的維修成本，而且因為設備停機造成的產(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，可以在設備故障的早期階段偵測設備潛在故障，為設備的維修保養(yǎng)做提前預判，大幅度增加企業(yè)的生產(chǎn)效率及OEE （Overall Equipment Effectiveness，設備總體效能）。

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

轉動設備被廣泛地應用于工業(yè)環(huán)境中，而由于設備磨損、老化等原因造成的設備停機給企業(yè)帶來的損失，這不僅僅包括設備的維修成本，而且因為設備停機造成的產(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，可以在設備故障的早期階段偵測設備潛在故障，為設備的維修保養(yǎng)做提前預判，大幅度增加企業(yè)的生產(chǎn)效率及OEE （Overall Equipment Effectiveness，設備總體效能）。

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中，預測性維護是最受全球制造業(yè)CEO（首席執(zhí)行官）關注的一項技術。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，對包括預測性分析在內(nèi)的多個先進工業(yè)技術進行了排序，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)花費在設備維護上的費用開支巨大，但是依舊無法避免設備的停機或是因為設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%的預測性維護系統(tǒng)使用振動傳感器抓取設備的振動頻率，并對振動頻譜分析從而做出預判。

2 村田的解決方案 

村田電子通過向后一體化整合戰(zhàn)略，結合村田電子在壓電陶瓷振動敏感元件的技術經(jīng)驗和遍布全球的先進制造能力，推出了可用于工業(yè)設備預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，在工業(yè)現(xiàn)場復雜環(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)關使用，可以應對各種復雜的工業(yè)現(xiàn)場，在100 m的范圍內(nèi)，可支持多達50個傳感器節(jié)點接入，為智能化工廠轉型助力。表2為村田電子無線振動傳感器的詳細數(shù)據(jù)指標。

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