一種智能振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在精密壓力機(jī)上的應(yīng)用

孫健，邵振榮，朱霖

（揚(yáng)力集團(tuán)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225002）

本系統(tǒng)以揚(yáng)力MIP-315 雙點(diǎn)高精度、高性能壓力機(jī)為實(shí)施對(duì)象，針對(duì)機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中多個(gè)點(diǎn)位的振動(dòng)展開監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)的功能為：壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的關(guān)鍵部位的振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立高效可靠的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)的實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)記錄與振動(dòng)異常預(yù)警。

1 振動(dòng)監(jiān)測(cè)方案

1.1 振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)與硬件組成

振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置于機(jī)床前面兩個(gè)立柱的頂部以及機(jī)床工作臺(tái)下面位置。通過(guò)監(jiān)測(cè)測(cè)量點(diǎn)位的振動(dòng)曲線可獲得運(yùn)行過(guò)程中振動(dòng)變化幅度最大點(diǎn)，從而建立相應(yīng)的監(jiān)控措施。在具體分析測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)行工況的基礎(chǔ)上，建立可靠的振動(dòng)監(jiān)控硬件電路。

揚(yáng)力MIP-315 智能壓力機(jī)功能豐富，設(shè)備具備多種信號(hào)監(jiān)測(cè)，如溫度、油品、離合器磨損量等。考慮到處理信號(hào)較多的特殊性，這里采用了模擬量轉(zhuǎn)485的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。振動(dòng)監(jiān)測(cè)的主要硬件構(gòu)成如圖1 所示。

圖1 振動(dòng)監(jiān)測(cè)硬件組成

1.2 控制程序處理與優(yōu)化

由于機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中存在著電流沖擊與振動(dòng)干擾，機(jī)床PLC 所采集的傳感器數(shù)據(jù)常常由此產(chǎn)生誤報(bào)警。為此，采用線性濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行平滑處理。采用三個(gè)連續(xù)PLC 掃描周期的傳感器信號(hào)進(jìn)行中值濾波，以消除瞬時(shí)超限的振動(dòng)信號(hào)。

根據(jù)國(guó)標(biāo)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了零部件的最大振動(dòng)烈度。對(duì)于采用振動(dòng)速度評(píng)價(jià)振動(dòng)幅度的系統(tǒng)，振動(dòng)烈度RMS 可由下式計(jì)算。

將該指標(biāo)在PLC 中進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)測(cè)量各個(gè)工況下的振動(dòng)數(shù)據(jù)，可以快速獲得正常狀態(tài)的振動(dòng)信息。振動(dòng)信號(hào)接收處理程序見圖2～4 所示。

圖2 振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換處理

1.3 MODBUS 站點(diǎn)輪詢

由于智能壓力機(jī)傳感器種類較多，數(shù)據(jù)交互頻繁，系統(tǒng)硬件擴(kuò)展了諸多RTU MODBUS 通信設(shè)備，包括：電子凸輪、調(diào)模設(shè)備、噸位儀、無(wú)線測(cè)溫設(shè)備、模擬量轉(zhuǎn)RS 485 采集設(shè)備。初始控制方案為程序?qū)﹄娮油馆嗊M(jìn)行不間斷通信，并在工作人員對(duì)界面進(jìn)行操作時(shí)對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行通訊。采用該方式將導(dǎo)致控制程序不能對(duì)各傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，也無(wú)法將實(shí)時(shí)的機(jī)床狀態(tài)上傳至云端進(jìn)行進(jìn)一步分析。對(duì)此，最終控制程序采用了輪詢的方式對(duì)各站點(diǎn)進(jìn)行通訊，完成所有站點(diǎn)的一次輪詢周期約為0.2s，保證了所有傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。

圖3 振動(dòng)閾值報(bào)警

圖4 機(jī)床運(yùn)行振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)界面

1.4 報(bào)警事件復(fù)位

由于傳感器故障或監(jiān)測(cè)點(diǎn)位信號(hào)發(fā)生異常狀況，控制程序?qū)υ撎庍M(jìn)行報(bào)警 并提示檢修。為確保該處的異常情況進(jìn)行了正確的處理，在程序中添加了復(fù)位功能。在檢修完成后，具有權(quán)限的檢修人員進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位以消除事件報(bào)警。

2 總結(jié)

本系統(tǒng)圍繞智能壓力機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能的實(shí)現(xiàn)，基于傳感器技術(shù)和PLC 控制電路構(gòu)建模塊化硬件電路，結(jié)合高效的監(jiān)控程序和交互系統(tǒng)，為解決壓力機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)警提供了一套可行的解決方法。