來自維護的挑戰
對于生產系統而言,傳統上的系統維護都是屬于一種事后控制,即在故障已經發生時候予以處理,這意味著停機時間,以及因此而帶來的不良品率上升,和生產效率的下降,另一個方面則在于,傳統的生產現場機械系統的故障往往依賴于技師的豐富經驗。那些有著豐富經驗的老師傅可以通過諸如軸承、電機的聲音對潛在的故障做出判斷,或者把螺絲刀搭接在被診斷設備(如電機)上,借助回饋的振動變化來判斷。但是,問題是這必須依賴于人的經驗。
設備的故障通常由以下幾個方面的原因造成:首先是人員的誤操作;其次是設備運行環境的問題,例如機械系統的震動、溫度對設備的疲勞造成的潛在設備故障;第三是運行的磨損,例如,齒輪、軸承、皮帶、減速機構等長時間處于工作狀態下的磨損。這種事后維護往往是被動的,必須通過停機檢修來實現。如今的生產系統設備越來越多,為了滿足靈活的市場需求而使得設備互聯,某個環節的當機會給整個生產帶來災難。自動化系統的作用就在于此,它依賴于一個完整的系統來解決這一問題,并且不依賴于某個操作人員的經驗。
從自動化技術的角度來看,如果我們能夠預先判斷設備的潛在損壞可能,及時準備備件,就可以在其出現故障時及時解決。問題是如何精確判斷哪些設備會出現故障?如何概率分布?
為了健康,通常人們都會定期參加體檢,那么對于設備是否可以同樣如此呢?貝加萊正是基于這一理念設計了新的生產維護系統解決方案——通過定期對來自設備的信息進行采樣,對設備的狀態進行分析判斷,給出維護報警與報告,以便于維護人員及時發現問題并改善生產過程。這一被稱為“預防性維護”的解決方案由幾個部分組成:
● 感知&診斷——機器的健康體檢:通過對設備的電流、震動、壓力、偏差等變量的測量來實現判斷。所謂能觀能控,即預先的控制首先依賴于在線的測量,給出機器相關的參數。它會監測到參數包括:機器的不平衡,軸承和減速機構的偏差,和刀具磨損。
● 推理與計算——維護控制:在獲得機器設備的身體狀態后,通過推理和計算可以判斷出未來的設備潛在的損壞趨勢和可能,通過建模計算來做出判斷,從而給出系統警報,來做出預防性維護的準備。這包括分析:動態的維護間隔,和機器發展的趨勢。
● 有效的改善:這些參數將提供生產人員設備預計會出現的潛在問題,并得以預先的示警從而獲得預先的改善系統性能和準備,例如:降低系統的負荷、進行預先的更換和準備備件、改善機械系統工作狀態使得恢復至一個可靠的工作狀態,例如,可以通過更換軸承或為軸承添加潤滑油,或者調整機械的安裝水平等。
“預防性維護”方案設計
這一解決方案包含了由硬件采樣模塊、傳感器、軟件系統,它可以有多種形式設計架構,考慮到具體的情況,例如:原有系統獨立的“預防性維護”方案,基于B&R的整套方案——維護作為整個控制系統中的一個獨立子系統。

這一模塊由4個IEPE通道用于加速度傳感器的信號接入,能夠實現對重力加速度的高精度測量:
- 24位分辨率;
- 采樣頻率20kHz;
- 監控多達32種損壞方式的頻率信號。
除了硬件本身的設計外,在模塊內部的智能處理芯片能夠在本地處理信號,并計算和分析采樣數據,提供系統最終獲得的振動狀態信息。
- 集成的標簽曲線計算;
- 內部特性值計算能力。
● 加速度傳感器
包括頂端和側面接口的兩種不同傳感器檢測模式,提供高速的采樣能力;同時也具有對參數進行設置的能力,可以按照要求對現場的數據進行多種模式的采樣。

- 采樣精度達到200ug;
- 測量范圍+/-50g。
系統架構
通過對整個生產系統的重要和關鍵設備進行監控(例如:那些長期處于高速工作狀態的機械件如紡機里的羅拉、印刷的版輥驅動軸、負荷較重的支撐移動平臺、反復的運動機構等),安裝傳感器,并連接至X20CM4810模塊。通過傳輸給X20處理器進行分析——可以運行在Windows系統也可以在RTOS上運行分析軟件。由于X20系統本身也提供基于IT技術的訪問,因此,它可以被遠程的計算機通過互聯網來訪問VNC、Web Server的方式進行,甚至可以通過iPhone、iPAD這樣的流行遠程終端設備來訪問。

環境監測模塊X20CM4810
新理念之收益
這一維護的新理念帶給不同的應用者不同的收益,對于系統生產者而言,這是一個非常重要的功能和解決方案。它能夠使得生產的當機時間得到大幅度的降低、設備的綜合利用率得到提高,產品質量也可以得到保障,對于這筆投資而言,其潛在的產出顯然是巨大的。

在貝加萊集成架構設計下,預防性維護可以被完美集成到Automation Studio 中,
可以對系統的維護提供開放軟件開發。
顯然,對于機械制造商而言,預防性的維護使得設備更具競爭力。這不僅僅在理念的意義,而在于現實的意義,提高設備的預防性維護能力必然贏得客戶。
對于系統集成商,通過B&R系統的IT-Based維護,集成商可以通過VNC Server、Web Server對這些遠程機器的數據進行訪問,預先地判斷到機器的潛在故障,從而提供預防性維護建議與提供更好的服務來贏得客戶的信任。
此解決方案的使用范圍極廣,它完全基于一種全新的設備維護新概念,而非針對某個特定的機器設計。當然,對于那些聯線生產并且長期運行的系統尤為必要,例如:汽車生產線、電子半導體、太陽能晶硅、啤酒飲料灌裝系統、金屬加工、瓦楞紙生產等。如果你需要提高你的設備利用率,降低當機時間,這就是一個很好的選擇。