Giám sát tình trạng các thành phần truyền động trong các hệ thống máy móc
6/10/2021
Giới thiệu
Các phần tử truyền động như thanh dẫn chuyển động tuyến tính, ball splines và ball screws được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa. Từ cánh tay robot phẫu thuật đến thiết bị hạ cánh của máy bay và cơ chế cổng MRT, chúng hiện diện bên trong của các thiết bị chính xác ở khắp mọi nơi. Việc xác định trạng thái của các thành phần này cho phép thực hiện trơn tru các quy trình sản xuất với khả năng bảo trì máy móc hiệu quả, giảm chi phí quản lý hàng tồn kho và tăng thời gian hoạt động của thiết bị.
Khách hàng này đã bán hàng chục nghìn thành phần truyền dẫn như vậy mỗi năm và Advantech đã hỗ trợ để cải thiện hiệu quả sản xuất cho họ bằng cách tạo ra một mô-đun thu thập dữ liệu và xây dựng các mô hình thông tin từ dữ liệu được thu thập và tạo ra một thuật toán duy nhất thực hiện chẩn đoán trạng thái và phát hiện dự đoán cho các máy thông minh .
Yêu cầu hệ thống
Khách hàng này của Advantech cung cấp các sản phẩm được đưa vào trong các loại máy móc công nghiệp có độ chính xác cao dùng cho sản xuất chất bán dẫn, thiết bị y tế và xe hơi.
Hệ thống chuyển động tuyến tính là thành phần quan trọng của các máy móc chính xác bao gồm đường ray chuyển động thẳng, đế trượt và cố định bi. Hệ thống chuyển động tuyến tính hoạt động thông qua một chuyển động trượt ma sát thấp trên một trục tuyến tính. Bằng cách thu thập các tín hiệu rung động trong quá trình vận hành, xử lý dữ liệu và mô hình hóa có thể tạo ra các mô-đun được nối mạng đáng tin cậy có thể xác định tình trạng của các thanh dẫn chuyển động thẳng trong khi nhân viên quản lý sẽ có thể giám sát trạng thái của tất cả các máy móc công nghiệp từ xa.
Các mô-đun on-site sẽ có các hạn chế về hệ thống dây điện và không gian, vì vậy với những yêu cầu này, các mô-đun thu thập dữ liệu cần phải là một nền tảng máy tính nhỏ gọn tất cả trong một, có thể thực hiện thu thập, lưu trữ, xử lý dữ liệu và kết nối mạng.
Mô tả hệ thống
Giải pháp thu thập dữ liệu của Advantech có hai phần: Một mô-đun DAQ với tính năng điều hòa tín hiệu và một nền tảng máy tính nhỏ gọn giám sát trạng thái của các thanh dẫn chuyển động tuyến tính và truyền tải trạng thái máy móc đến cơ sở dữ liệu từ xa và phòng điều khiển, do đó, quản lý nhà máy và các kỹ sư có thể dễ dàng theo dõi tất cả các thông tin về điều kiện sản xuất. Module DAQ có nhiều cảm biến dữ liệu analog với bộ lọc tín hiệu tích hợp để thu thập các tín hiệu rung trục X, Y và Z đã lọc từ các đường trượt và các điểm cố định bi. Sau đó, dữ liệu được so sánh với dòng thời gian tham chiếu được tạo trong thời gian thực từ bốn bộ dữ liệu kỹ thuật số thu được từ độ lệch vị trí của bộ ngắt ảnh.
Với khả năng lập trình mở rộng, khách hàng có thể sử dụng tập lệnh của MCU dựa trên ARM cho việc điều khiển và tính toán cần thiết. Kiến trúc Linux chỉ yêu cầu bộ nhớ trong 4GB để lưu trữ dữ liệu đã thu thập và trích xuất các giá trị của nó. Cuối cùng, thông tin liên quan có thể được tải lên nền tảng đám mây thông qua mô-đun ADAM-6700E không dây của Advantech để các kỹ sư có thể theo dõi từ xa trạng thái của máy móc và các thành phần chuyển động tuyến tính bên trong.
Triển khai dự án
- MIC-1816R: 16-bit, 1MS/s, DAQ platform with ARM Cortex™-A9 i.MX6 1GHz
- ADAM-6700E: USB to MiniPCIe adaptor module
Sơ đồ hệ thống
Kết luận
Giải pháp bảo trì dự đoán và giám sát tình trạng máy này cho các máy thông minh bắt đầu với việc thu thập các tín hiệu vật lý (tín hiệu rung động) ở mức dưới cùng. Dữ liệu tín hiệu sau đó được lọc và gửi qua một bus dữ liệu tốc độ cao đến MCU để lưu trữ. Sau đó, MCU sẽ tính toán các giá trị riêng, tải lên đám mây và sau đó gửi các cảnh báo SMS theo thời gian thực để tiến hành bảo trì dự đoán.
Khách hàng đã sử dụng API Ubuntu Linux tích hợp của Advantech (kết hợp với DAQ và hình ảnh không dây) để phát triển luồng thông tin tại chỗ được tùy chỉnh cao và được kết nối với cơ sở dữ liệu của công ty. Mặc dù khách hàng có khả năng phát triển về mã hóa và cơ sở hạ tầng mạng, nhưng họ lại thiếu giải pháp để thu thập dữ liệu tại chỗ và phần cứng tích hợp. Sau nhiều lần thảo luận với khách hàng, Advantech đã đưa ra một nền tảng tích hợp phần cứng và hệ thống hoàn chỉnh phù hợp với khả năng IT của khách hàng bằng cách biến giải pháp IPC + DAQ được tiêu chuẩn hóa thành một nền tảng thu thập dữ liệu nhỏ gọn.
Với sự hỗ trợ từ Advantech, khách hàng có thể sử dụng kiến thức chuyên môn của họ trong phát triển phần mềm và giảm thiểu đáng kể các yêu cầu phần cứng, do đó cắt giảm chi phí triển khai. Sau đó, khách hàng đã có thể hoàn thành việc triển khai giải pháp cho hơn một nghìn máy trong nhà máy của họ. Kết quả là giải pháp giám sát tình trạng máy móc và giải pháp bảo trì dự đoán đã làm tăng đáng kể hiệu quả sản xuất và cho đến nay đã được áp dụng trong hơn 2.000 hệ thống trong tất cả các loại ngành công nghiệp.
-25/ADAM-6700E_Front-left_Square20201130134145.jpg)
