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通过环境监测提高机器可用性

发布时间:2015-09-23 14:23   类型:技术前沿   人浏览

从示波器模块到拥有传感器的伺服电机,从内嵌监测芯片的Automation PC到拥有嵌入式智能的振动分析模块,贝加莱可以让您无需使用任何外部单元而对机器了如指掌。由于每个贝加莱系统都已配备环境监测功能,因此它也就成为每台应用贝加莱自动化技术的机器的组成部分。基于持续环境监测的预防性维护有助于避免计划外的停机,并降低备件的采购成本。将环境测量作为开闭环控制回路的输入条件,可以显著延长机器的使用寿命,并有助于大幅降低机器成本。

机械工程师的研发努力正在逐步得到回报,因为生产设备的功能与性能在持续上升。这意味着更少的机器要求生产出相同数量和复杂性的产品,这样可以降低生产成本,并使机械制造商更具竞争力。另一方面,这种效率的提升也使生产者更加信赖单独的机器设备。每小时能够生产更多产品意味着停机一小时所付出的代价也更高。而且任何操作过机器设备的人都知道,永远不可能完全避免停机。

维护策略的再思考

传统的维护策略有一个共同点:在机器可用性中的最后那几个百分点往往价格很高。对于被动的以损坏为导向的维护策略而言的确如此,在这里系统组件被驱动殆尽,当它们出现故障的时候只有被替换。在此方案中确保机器可用性的唯一方式是,确保足够的库存备件,拥有合格的维护人员以及在短时间内可用的必要设备。然而,最普遍使用的传统策略是根据经验按固定时间间隔进行预防性维护。虽然这种方法具有明显的优势,可以让维护性停机更有计划,但是它涉及到相当大的财务风险,因而并非是万灵药。一方面,虽然原件远未达到使用寿命的极限,但是你需要采购相应的备件。另一方面,你无法可靠地预防计划外的停机,诸如当不对称的劳损在定期维护前导致某些部件失效。

尽量缩短停机时间以及针对维护工作草拟一份战略规划 - 这些都是任何一位相关负责经理无法回避的目标,他们不仅会在评估新机器的时候关注采购价格,而且还会关注机器在整个生命周期内的总成本。在最大限度地降低维护成本的同时,尽量延长机器的正常运行时间会显著影响总拥有成本。这足以使我们对一般意义上的维护策略进行重新思考。

基于机器的预防性维护

优化机器维护成本的最佳方式是使用基于环境的预防性维护取代定期维护。当被监测的参数发生变化的时候,表明即将出现故障,需要对维护日程进行安排。这样做的好处是,组件可以继续提供数值,直到非常接近它们使用寿命的极限值,通常这一时点相比传统估计的维护间隔更加靠后。由于所需要的维护可以在定期安排的生产间隙期间执行,因此这不会影响生产的可计划性。因为只有受到影响的组件才需要被替换,所以维持备件库存的风险得以极大地降低。这种方法还可以有效地避免因忽略维护而导致的故障发生。

对于可能发生的任何情况而言,贯穿整台机器的环境参数必须得到持续的监测,而且该数据必须被正确的评估,以此来确定哪些部件需要维护。“这可以基于简单的信号和测量值,诸如通过X20或X67 I/O模块采集的温度或压力,”贝加莱业务经理Bernhard Eder解释道。“最重要的是,贝加莱还可以提供一些专用模块,诸如集成切换时间检测或示波器功能的阀岛控制模块。”

在贝加莱自动化系统中本来就集成了很多用于监测环境信号的其它产品。这些产品包括拥有内置电机监测功能的ACOPOS伺服驱动器,带自诊断集成电路的贝加莱Automation PC。最新推出的是X20系列振动分析模块。

“采用传感器技术获取信号的确非常重要,但是单单有传感器还不够,”Werner Paulin解释道。Paulin自从1997年加入公司以来,已经拥有丰富的国际应用项目经验,他目前担任贝加莱(中国)的国际销售经理一职。“对维护间隔进行日程安排并在合适的时间替换组件的关键是对所记录的信号进行正确的解析。这是准确预测问题形成过程的唯一方式。”


测量,评估和通信 - 都集成在一个模块内!这种紧凑型一体化的解决方案只有贝加莱能够提供。

可选功能成为标准

这就是为什么已存在数十年的环境监测迟迟无法对传统机械制造产生影响的原因。其中所涉及的复杂的数学问题通常需要使用大型且昂贵的专用计算机系统来解决,进而需要材料科学和振荡物理学方面的专家对计算机系统进行编程。因此,环境监测受到计算机系统的限制,它们一旦出现故障,就会造成巨大的损失。

不断缩小规模的微电子器件已经不再需要使用昂贵的外部接线。例如,贝加莱模拟量输入模块X20AI2636标配的基本功能包括迟滞比较器。贝加莱X20CM4810环境监测模块目前正在一些被挑选的试点客户处工作,它可以将从加速度传感器中读取的信号转换成70多个特定值。这样就能通过单个通道监测复杂的振荡模式。

开发人员不需要复杂的数学函数知识就可以在贝加莱Automation Studio中对被监测的要素进行配置,解决了很多软件及接口的相关问题。在运行时,一些重要的值通过POWERLINK被发送至系统CPU,然后在应用软件中被直接使用。“机械制造商第一次有能力将环境监测作为完全集成化的标准功能,而非仅仅是一项高级选项,”Paulin强调说。“因此,他们可以在降低估算风险的前提下为客户提供可用性的保证。”

贝加莱系统诊断管理器是一款功能强大的工具,为操作员,技术员和管理员提供了可移动的环境监测。

不仅是使用寿命

机器操作员还可以从公司内部物流系统集成环境监测功能中获益。例如,当机器识别到需要维护的时候,它会自动将备件需求的提示信息发送给维护或采购部门。从而防止订单被忽视或被放错位置,在不需要维持大量备件库存的情况下,确保在需要的时候能够立即获得合适的备件。

然而,维护并非是动态的预处理环境数据应用的唯一领域。被记录下来的环境数据还可以被发送到自动化软件中以提供一些额外功能。“例如,这使你可以调整速度从而延长维护前的时间,或者补偿迟滞或切换延迟从而维持最佳的操作条件,”Eder说道。“这种自适应的操作可以进一步提高组件可用性并延长其使用寿命 - 最终意味着更有效率的资源利用率和更低的单位成本。”

通过环境监测可以显著提高一台机器的使用寿命和可用性以适应操作和定期维护。“除了机械振动之外,贝加莱还可以提供多种信号采集和评估选项来对个别机器组件的当前环境做出响应。”Werner Paulin,国际销售经理 - 中国

如果你坚持采用传统的维护策略,那么你就需要为机器可用性中的最后那几个百分点支付很高的费用。“采用基于持续环境监测的预防性维护可以大幅降低该费用。”Bernhard Eder,业务经理 - 定制化解决方案


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