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環境中，而由于設備磨損、老化等原因造成的設備停機給企業帶來的損失，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線停滯會給企業造成更大的經濟損失。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，為設備的維修保養做提前預判，大幅度增加企業的生產效率及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環境中，而由于設備磨損、老化等原因造成的設備停機給企業帶來的損失，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線停滯會給企業造成更大的經濟損失。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，為設備的維修保養做提前預判，大幅度增加企業的生產效率及OEE （Overall Equipment Effectiveness，設備總體效能）。

在工業物聯網產業中，預測性維護是最受全球制造業CEO（首席執行官）關注的一項技術。表1中的數據是由德勤與美國競爭力委員會在2016年做的調查，通過對全球制造業CEO訪問，對包括預測性分析在內的多個先進工業技術進行了排序，排序1到11，1為最高排序，11為最低排序。

表1 2016年全球制造業競爭指數

數據來源：德勤與美國競爭力委員會，《2016年全球制造業競爭力指數》

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，每年制造業企業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良品率下降。據ISA數據顯示，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業中，占市場份額最大的是振動傳感器，66%的預測性維護系統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略，結合村田電子在壓電陶瓷振動敏感元件的技術經驗和遍布全球的先進制造能力，推出了可用于工業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，在工業現場復雜環境下可實現100 m的穩定通信距離。傳感器采用電池供電，小巧靈活，易于現場安裝，避免了現場布設數據線或電源線的困難。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關使用，可以應對各種復雜的工業現場，在100 m的范圍內，可支持多達50個傳感器節點接入，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據指標。

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格指標