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新基建風口下,基於CbM加速實現工業製造的安全監測升級

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 03:47:52 來源:ADI

剛閉幕的兩會政府工作報告中首次寫入“新基建”這一概念,加強新型基礎設施建設,目標是激發新消費需求、助(zhu)力(li)產(chan)業(ye)升(sheng)級(ji)。在(zai)新(xin)基(ji)建(jian)的(de)風(feng)口(kou)下(xia),作(zuo)為(wei)中(zhong)國(guo)經(jing)濟(ji)核(he)心(xin)動(dong)力(li)的(de)工(gong)業(ye)製(zhi)造(zao)如(ru)何(he)迎(ying)來(lai)自(zi)我(wo)升(sheng)級(ji)的(de)機(ji)遇(yu)呢(ne)?隨(sui)著(zhe)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)加(jia)速(su)落(luo)地(di),以(yi)及(ji)有(you)線(xian)和(he)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)成(cheng)熟(shu),基(ji)於(yu)狀(zhuang)態(tai)的(de)監(jian)測(ce)(CbM)實現製造設備的預測性維護或許是其中關鍵一環。

特別是隨著工業的發展,工業機器人和渦輪機、風扇、泵、dianjizhileidexuanzhuanjiqizaigongchangzhongyingyongdeyuelaiyueguangfan,bingbansuizhezidonghuadequshixingchengleyizhengtaocengcengqianhedeliushuixianchanxian。zaizuilixiangdeqingkuangxia,liushuixianyidanzuchengjiukeyiyizhiyunzuo,danshijiqizonghuichuxianjixiesunhao,yidanfashengwenti,zhetaojingmidechanxianjiuhuitinggong,weiqiyezaochengjidadesunshi。yinci,ruguokeyishixianduigongyezhuangtaijinxingjiankongyuce,zaijiqishengmingzhouqidezaoqijinxingyouzhenduixingdeyuceweihu,keyijianshaoshengchantingjidefengxian,congertigaokekaoxing、顯著節約成本和提高工廠的生產率。

確保“預言”準確度,可靠數據采集傳感器模塊不可少

要對工業機器實施基於狀態的監控,可以利用一係列傳感器數據,如電氣測量、振動、溫度、油品質量、聲學和流程測量(如流量和壓力)。但是,振動測量是目前最常見的,因為它可以最可靠地指示出機械問題,例如不平衡和軸承故障。

作為全球半導體領域最擅長信號調理與采集的ADI公司,在此方麵早已有完整的技術布局,他們利用經過優化的微機電係統(MEMS)加速度計、低功耗微控製器和有線 iCoupler® 隔離接口信號鏈,可提取、調整來自遠程CbMcongjidejiqijiankangzhuangkuangshuju,bingjiangqikekaohuichuanzhizhukongzhiqijinxingfenxi。suizheshijiandetuiyi,keyishiyongjiqijiankangshujuchuangjianjiyuruanjiandemoxinglaiquedingjiqixingweidebianhua,bingzhudongweihujiqijiankang。

在工業狀態檢測中的第一步就是獲取準確的機械數據,因此選擇一個可靠的MEMS振動傳感器極為關鍵。一般來說,會從軸數、故障類型、性能要求等多個方麵考量MEMS振動傳感器的選擇。

beijiancedezhoushutongchangyuguzhangleixinghechuanganqideanzhuangbuzhichenghanshuguanxi。ruguonengmingxiankanchuguzhangshejiyigezhudaozhou,bingqiezaigaizhoushangyouyigeqingxidechuanshulujing,namecaiyongdanzhouchuanganqijiuzugoule。sanzhouchuangandui 於多軸中包含能量的故障或故障能量傳輸路徑不明確的故障是有用的。

被bei監jian測ce的de故gu障zhang類lei型xing對dui傳chuan感gan器qi選xuan擇ze有you重zhong要yao影ying響xiang。傳chuan感gan器qi的de噪zao聲sheng密mi度du和he帶dai寬kuan是shi這zhe方fang麵mian的de重zhong要yao指zhi標biao,因yin為wei它ta們men決jue定ding了le能neng夠gou可ke靠kao提ti取qu的de振zhen動dong水shui平ping和he頻pin率lv範fan圍wei。例li如ru,對dui於yu低di轉zhuan速su機ji器qi的de不bu平ping衡heng和he失shi調tiao故gu障zhang,可ke能neng需xu要yao一yi個ge低di噪zao聲sheng密mi度du傳chuan感gan器qi,但dan帶dai寬kuan要yao求qiu相xiang當dang低di,而er齒chi輪lun故gu障zhang檢jian測ce需xu要yao傳chuan感gan器qi兼jian具ju低di噪zao聲sheng密mi度du和he高gao帶dai寬kuan。

除了故障類型外,了解CbM的性能要求也很重要。在可測量的物理量中,振動頻譜測量能夠針對旋轉機器(發動機、發生器等)中的問題的根源提供最多信息,異常振動可能是滾珠軸承故障、軸偏差、不平衡、過度鬆散等問題。每振動測量可以使用放置在被監測元件附近的加速度計進行。這種傳感器可以是壓電式,也可以是MEMS類型,後者更具優勢,ADcmXL3021 MEMS加速度計模塊便是其中的代表解決方案。

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這個加速度計具備超低噪聲密度(25 µg/√Hz),支持出色的分辨率,可滿足不同解決方案需求。ADcmXL3021也具備寬帶寬(從直流一直到10 kHz,5%平坦度),可以跟蹤許多機器平台上的關鍵振動特征。ADcmXL3021為客戶提供一個經過機械優化的鋁封裝,可以在廣泛的頻率範圍內提供與集成MEMS傳感器的穩定耦合。這就保證了可以可靠提取和調理從受測設備獲得的振動特征。ADcmXL3021可以提供SPI輸出,可以直接與RS-485/RS-422器件連接,也可以通過微處理器和/或 iCoupler 信號和功率隔離與RS-485/RS-422器件連接為了實時監測工業設備上的振動特征,ADcmXL3021提供實時流傳輸模式,其工作速率約為12 Mbps SPI。

在獲取傳感器數據後,接下來一步就是對其進行處理、傳(chuan)輸(shu),變(bian)成(cheng)操(cao)作(zuo)人(ren)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)讀(du)懂(dong)的(de)信(xin)息(xi)。這(zhe)種(zhong)傳(chuan)輸(shu)意(yi)味(wei)著(zhe)將(jiang)來(lai)自(zi)感(gan)測(ce)節(jie)點(dian)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)據(ju)發(fa)送(song)至(zhi)主(zhu)控(kong)製(zhi)器(qi)或(huo)者(zhe)雲(yun)高(gao)度(du)依(yi)賴(lai)應(ying)用(yong)。在(zai)許(xu)多(duo)應(ying)用(yong)中(zhong),一(yi)些(xie)本(ben)地(di)數(shu)據(ju)會(hui)在(zai)終(zhong)端(duan)節(jie)點(dian)處(chu)理(li),彙(hui)總(zong)數(shu)據(ju)隨(sui)後(hou)發(fa)送(song)至(zhi)服(fu)務(wu)器(qi)中(zhong)。

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實現可靠、高度集成、有線MEMS加速度計基於狀態監測的解決方案的選項

有線無線任選,工業狀態隨心監測

獲取到振動數據後,接下來要做的就是進行傳輸和處理。在長電纜中傳輸時,通信網絡可能會受到危害影響,例如較大的共模噪聲、接地電位差異和高壓瞬態。采用ADI iCoupler 芯片級變壓器隔離技術可以提高對這些噪聲源的抗幹擾能力。

在有線通信網絡中,暴露在外的連接器和電纜還可能遭受許多嚴苛的高壓瞬態影響。與變速電力驅動係統的EMC抗擾度要求相關的係統級IEC 61800-3標準,要求最低±4 kV(接觸)/±8 kV(空氣)的IEC 61000-4-2 ESD保護。ADI新一代RS-485收發器 提供高於±8 kV(接觸)/±8 kV(空氣)IEC 61000-4-2 ESD保護。

狀態監控的各類線材、機(ji)器(qi)本(ben)身(shen)的(de)各(ge)類(lei)線(xian)材(cai)會(hui)占(zhan)用(yong)不(bu)少(shao)空(kong)間(jian),在(zai)一(yi)些(xie)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)下(xia),有(you)線(xian)監(jian)控(kong)無(wu)法(fa)滿(man)足(zu)需(xu)求(qiu),這(zhe)時(shi)候(hou),就(jiu)需(xu)要(yao)更(geng)加(jia)輕(qing)量(liang)化(hua)的(de)無(wu)線(xian)狀(zhuang)態(tai)監(jian)控(kong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。將(jiang)數(shu)據(ju)在(zai)本(ben)地(di)處(chu)理(li)後(hou),通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)方(fang)式(shi)發(fa)送(song)至(zhi)網(wang)絡(luo)網(wang)關(guan),或(huo)者(zhe)直(zhi)接(jie)通(tong)過(guo)蜂(feng)窩(wo)鏈(lian)路(lu)發(fa)送(song)至(zhi)雲(yun)或(huo)分(fen)析(xi)服(fu)務(wu)器(qi)。ADI提供一整套基於SmartMesh技術的CBM無線狀態監控方案,采用了高性能、寬帶寬傳感器技術,超低功耗處理器和強大的無線工業網絡,實現工業設備的振動監測。

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基於SmartMesh無線網絡的CBM無線狀態監控方案

SmartMesh網絡是這套監控方案傳輸部分的核心技術,它配備網狀網絡軟件的芯片和預認證 PCB 模塊,使傳感器能夠在苛刻的工業物聯網 (IoT) huanjingzhongjinxingtongxin,congerjianhuazhizaocaozuo。anzhuangbuhuiduizhengchangdegongyeshengchanzaochengganrao,tebieshishihejincoudekongjianxianzhiyijibufangbianbushexianludegongyehuanjing,bingqietigongshishishuju,congerjianshaoletingjishijianbingkebangzhujinxingweilairongliangguihua。tongshi,SmartMesh IP 嵌入式無線網狀網絡可在惡劣的工業環境中實現 >99.999% 的數據可靠性和超低功耗。

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GUI用戶界麵

小結

ADI推出的CbM狀態監測解決方案可幫助工業技術人員快速了解工業設備的運行狀態,從而提前快速處理。並提供有線、無線兩種連接方式,想要更原始數據時,采用有線傳輸;想要更輕量化布局時,采用無線傳輸,滿足了不同維度的用戶需求,並加速工業自動化的發展。

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