安全、高效、节能、联通，设备状态监控的正确打开方式

周一, 15 一月 2018 - 09:12

一月，一年的初始，各种总结、行业发展趋势预测吸引着大家的眼球，该评奖的评奖、该颁奖的颁奖，好不热闹！

这不，『2018 智能制造&中国运动控制行业发展高峰论坛暨颁奖盛典』已经拉开了帷幕，大会聚焦当前新形式下，就伺服与运动控制产业的发展、行业走势、国内外品牌动态等热点议题展开了热烈的讨论。

ADI 亚太区市场经理于常涛（Roger）在今天下午的分论坛一『智能时代的使命-技术应用篇』为参展者带来主题演讲【ADI设备状态监控解决方案】，以下我们要分享的是 Roger 演讲的部分内容，很精彩不要走开哦~

以工业4.0和物联网为核心概念推动的产业升级促使半导体技术的迁移和升级。其中工业4.0对于传统的工业控制与自动化方案提出了安全、高效、节能、联通的要求，这也是这个行业的普遍发展趋势。ADI也是从这几个方面来提供有差异化的解决方案的。

ADI正在与客户密切合作，帮助设计工程师开发能效和产量最高的电机驱动和伺服控制系统，提供丰富的连接解决方案，同时满足最严格的安全标准，并可加快产品上市时间。

<center>ADI 工业自动化解决方案的关注方向</center>

在工业制造运营中，被动的设备维修是造成生产能力丧失的一个主要因素，这种维修本来是可以避免的。平均售价仅几美元的零部件，一旦发生故障，维修成本和由此导致的收入损失可能是其售价的好多倍。在最不利的情况下，未检测到的故障可能在系统中引起连锁反应，导致大面积损坏，触发生产停运，造成惨痛损失。传统上，制造商借助预防措施来保持生产现场正常运转。

相比事后维修，预防维护是一大进步。机械健康监测 / 诊断（MHM/D：Machine Health Monitoring /Diagnostics），一种监测机械系统或机电系统的工作状态或健康状态的手段，用以向用户提供设备维护、保养和潜在危险的预测信息，以及发生故障后的诊断信息。

机械健康监测 / 诊断（MHM/D）

MHM/D监测方式的目标有两个——

确定潜在的设备故障或失效风险，从而提前对设备进行主动的维护和保养；
基于对监测数据的分析提前进行维护和调整，使设备始终工作于最优状态。

<center>MHM监测手段、内容</center>

MHM监测手段振动分析

振动分析常用于旋转机械中，用以检测可能引起振动变化的轴承松动或磨损、设备未对准、液位偏低等。通常，这种振动的频率介于6 kHz到10 kHz。在更高频率也有一些数据可用，但受限于响应幅度而非常难以测量，并且需要超声等成本高昂的技术。通过测量该频率范围并监控响应的变化，制造商可以安排维护时间，或者在零部件损坏达到一定程度之前的最有利时间关停设备，防止损失引起更大的次生系统故障。

实现工业振动检测的最常见方式有两种：一是用传感器系统改造现有设备；二是与第三方服务商签约，按照计划定期执行设备测试。后一种方案的成本可能很高，而且定期检查的效果比不上直接将传感器安装在设备上。

业界越来越需要其它能够更早检测到预测维护征兆且成本更低的方法，因此，基于微机电系统(MEMS)的振动传感器正在成为替代常规检测的重要方法。更重要的是，任何替代方案都必须以更高和更宽的频率范围工作，这是早期检测的关健。

ADI提供一系列宽带宽MEMS传感器(ADXL001、ADIS16220、ADIS16223和ADIS16227)，其具有22 kHz谐振带宽和高采样速率，是机器健康检测应用的理想选择。

<center>基于振动分析（设备指纹）的故障预测与报警</center>

MHM监测手段趋势分析

我们都清楚，大型机械 / 机电设备的生产成本很高，所以要求其有最优的寿命，但昂贵的监测设备往往使得运营商增加了成本，而且其确保设备连续正常运行的能力也是有限的。所以，高可靠性，高安全性的机械 / 机电设备正在成为市场的必备需求。

目前，人工定期检查和基于手动布线的方式仍然是市场主流方案，高性价比的“Smart Sensor (智能传感器)” 往往由具备MEMS生产能力的厂家提供。一种新兴的解决方案的就是组件级OEM厂商正将传感器集成到其监测组件中，这样 “Smart Sensor” 可以极大降低监测设备成本。

<center>市场现有产品</center>

<center>新兴Smart Sensor</center>

状态监控必不可少的“MEMS”

市场上出现了很多采用微型机电系统(MEMS)加速度计作为核心传感器的高度集成和易于部署的状态监控产品。这些经济产品有助于减少总体部署和拥有成本，并且可在该过程中扩展受益于状态监控项目的通用设施和设备。

与传统压电式加速度传感器（PZT)相比，MEMS具有低频响应性能（可测量0.1 Hz时的1/f）；对于风轮机等超低频率机器，需要关注此点（它还支持更快速地从饱和状态恢复），其先进的功能集成和出色的适应能力，在新型监控应用中获得了越来越多的关注。放眼未来，关键性能指标（噪声、带宽和动态范围）的发展，再加上高度的功能集成，必将促使这种趋势继续向前发展。

<center>传统压电式加速度传感器pk MEMS加速度传感器</center>

<center>MEMS的应用场景&ADI 用于状态监测的MEMS加速度计</center>

SmartMesh，针对工业 IoT 的现场验证

SmartMesh 是凌力尔特 Dust Networks 产品部开发的业界最低功耗、最可靠和基于安全标准的无线传感器网络产品。该技术的核心是一种采用先进算法和节能技术的智能网格网络，可实现其他 WSN 供应商无法提供的强大功能，包括：超低功耗、确定性的电源管理和优化、用于自愈型和自保持型网络的自形成网格技术、动态带宽支持、负载平衡和优化、网络管理和配置、零冲突低功耗数据包交换等。

<center>于常涛正在介绍 SmartMesh</center>

凌力尔特已在位于加州 Milpitas 的半导体晶圆厂中导入无线感知网路，以监控气体的使用状态。在晶圆制造过程中，必须使用超过 175 种的特殊气体。这些气体的稳定供应正是 IC 晶片制造的关键。因此，所有的气瓶必须密切监测，确保其供应过程不间断，一旦供应意外中断，将使晶圆报废而需付出高额代价。

<center>SmartMesh 改善 Global Foundries 半导体晶圆厂的运转效率</center>

SmartMesh 网络的特点是运用了无线网格技术的“三重奏”——时间分集、频率分集和物理分集，可确保可靠性、适应性、可扩展性、电源灵活性及易用性。当嵌入到客户的传感器和网关产品中时，形成的无线连接可实现＞99.999%的数据可靠性和超低功耗，从而使得传感器可以安放在严酷的工业物联网环境中。

<center>SmartMesh应用实例：工业过程监测</center>

<center>SmartMesh应用实例：水 / 废水处理厂</center>

<center>SmartMesh应用实例：Streetline 泊车管理</center>

<center>SmartMesh应用实例：IONX 货运铁路监视</center>

于常涛的演讲内容就分享到这里啦，最后推荐您下载ADI的产品与信号链解决方案——【用于电机控制系统与设计】↓↓↓

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