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無線振動監控解決方案-紙廠應用

2021/9/28
紙張的生產會經過多種設備與繁複的製作流程,需要大量的馬達帶動輸送帶,有任何一個馬達損換都會造成停機導致產能損失,為了確保馬達可以正常運作,工廠是 以派員使用手持設備,定期以一兩周巡檢一次的方式來 檢查設備運轉,然而人力巡檢耗時且危險,也無法即時 發現設備問題,因此,紙廠需要建置一個良好的線上監測系統,可及時掌握現場狀況,並省去檢測人力費用跟風險。

系統需求

抄紙機是製作紙張中最大且最為繁複的流程,當中需要大量的馬達、皮帶輪等轉動設備帶動整個輸送帶,為確保轉動設備正常運作,紙廠需要可以即時了解這些設備的狀態。 此外,紙廠需要建置穩定的線上監測系統,讓檢測人員無需進工廠巡檢,也可實時監控每台馬達的健康狀態,以降低人力成本與避免巡檢作 業風險。

系統描述

此案系統運作方式以磁性座將WISE-2410 PW2001-T吸附在抄紙機中馬達、皮帶輪等轉動設備軸承座上,將速度、加速度特徵值(OA) 以及FFT頻譜,透過LoRaWAN無線網路傳送給Gateway WISE-6610,進到Phoenix GM LoRa設備監測軟體,透過針對其制 定警戒危險值觀察趨勢變化,確認是否設定處於正常工作狀態,並可比對不同時間頻譜狀況出報告,另透過Modbus 將資料上傳到並 整合於場內SCADA系統。 

WISE-2410PW2001-T是一款內置ARM Cortex-M4處理器、三軸加速度計與溫度感測器的智慧型裝置。其提供了板載運算功能,可事先進行多種複雜的特徵值運算,包括加速度頻譜、速度均方根、加速度均方根、峰值、位移、峰度、波峰因數、斜度和標準偏差等,內含的LoRa收發器使其具備了低頻、長距離、低功耗、高穿透力等多項優勢,再加上寬溫設計(-20°C ~ 85°C)與採用IP66防水防 塵等級的外殼,除了能減輕網路頻寬壓力與上層系統運算負擔以外, 也大幅降低現場施工的成本。 

搭配譜威的無線監控系統Phoenix GM LoRa,採用與研華協同開發帶有頻譜的 LoRa WISE-2410PW2001-T 感測器,具有長距離傳輸及低耗電等優勢,省去佈線施工時間及經費,再搭配譜威自行開發的Phoenix GM LoRa軟體,可達到每小時一筆總量(OA),每天一筆頻譜(FFT),透過良好的操作介面可及時掌握現場狀況,更省去檢測人力費用跟風險。 

系統架構圖


總結

造紙機本身機構龐大且複雜,過去倚賴的人力巡檢不僅量測頻率 少又潛藏著職災風險。如今有了自動監測方案,無需廠務人員每 天親自在現場檢查設施就能妥善監控運轉系統,對維護環境與人 員安全是一大助力。 

研華近幾年除了持續穩固、保持在工業電腦的領先地位以外,針 對工廠、城市等物連網產品的整合,也持續深耕並挖掘應用,成為智能地球的推手。WISE-2410與WISE-6610是研華基於 LoRaWAN遠距離、高穿透、低功耗等無線技術上,與工控應用高度軟硬整合的產品方案。此方案主要透過設備震動資料的擷取, 達到遠端設備監測並進行預防診斷的目的。可大幅降低設備異常性停機,造成停線的損失;同時,遠端設備監測方案讓廠務人員無需再去炙熱的屋頂,或至高且複雜的管線上監測設備狀態,可大幅降低工安事故的發生機率。

譜威已多年業界專業經驗及振動軟體開發專業,在此案針對業主設備以及現場環境進行盤查,提供完整系統規劃以及診斷顧問。 譜威一直尋找合適的無線感測器夥伴,然而市場上大多無線解決方案大多是WiFi及Zibee,傳輸距離容易受到限制,研華 WISE-2410PW2001-T使用LoRa得以長距離傳輸,並且可以提供 FFT作為設備診斷參考,整體高性價比的方案成為客戶理想的選擇。