預測性維護是一項真正的戰略，由智能物聯網傳感器和嵌入式控制解決方案提供支持，這些解決方案提供先進的商業模式，在公司和客戶之間創造額外價值，并顯著節省維護成本。傳感器可用于連續監控關鍵設備，生產數據可被記錄并實時無線傳輸到云端進行預測性維護分析，以優化流程并增強安全性。咨詢公司 McKinsey & Co. 估計，在工廠中有效使用預測性維護可以減少高達 50% 的停機時間，并節省 10% 到 40% 的設備維護成本。

預測性維護環境包括一個用于建模、模擬、測試和部署解決方案的平臺。這些工具包括用于檢測機器數據模式的工業數據集成和分析算法，以及用于確定要采取的糾正措施的根本原因分析工具。

振動、溫度和壓力只是可以指示設備狀態和識別潛在故障的部分參數(圖 1)。監測技術通常用于壓縮機和泵等設備。

圖 1：用于故障檢測的振動頻率分析(圖片：Analog Devices)

由于振動是不平衡、不對中和其他異常的最常見癥狀，因此預測性維護通常基于旋轉機械的振動分析。與此同時，溫度傳感器監控關鍵機器部件，以檢測運行條件的變化。

油顆粒傳感器監測潤滑系統中的顆粒污染程度;顆粒數量的增加可能表明機械磨損。電流傳感器監控機器組件的功耗。一個典型的應用是監控電機的電流消耗以測量磨損。

圖 2：預測性維護(圖片：博世)

除了復雜的工業傳感器外，預測性維護模型的實施還需要控制技術(通常通過生產控制軟件)。獲取的數據通過 IO-Link 或其他控制系統發送到可編程邏輯控制器 (PLC)，目的是智能管理當前和未來的機器操作(圖 2)。讓我們回顧一下與 Arrow 合作的 Shiratech iCOMOX 板。

董事會詳情

精美呈現的 iCOMOX 套件提供了兩種設備：用于 SmartMesh 無線通信的實板和控制集線器(加密狗)。包括用于固件升級的連接電纜和用于最佳安裝的支撐結構(圖 3和圖4)。

圖 3：iCOMOX 套件(圖片：EE Times Europe)

圖 4：用于 SmartMesh 控制的卡(頂部)和無線集線器(圖片：EE Times Europe)

該平臺配備了振動、磁場、溫度和音頻傳感器(圖 5)。它為振動分析提供了寬廣的動態范圍和出色的信噪比 (SNR)。此外，它還支持電機中的噪聲發射檢測和電流分析，以避免過熱。SmartMesh 通信支持低功耗無線通信。該板能夠為每個傳感器配置警告和警報級別。緊湊的外形尺寸以及 CE 和 FCC 認證完善了這些功能。

圖 5：iCOMOX 板上傳感器和組件的排列(圖片：Shirtech)

該系統的核心是 Analog Devices ADuCM4050 超低功耗 Arm Cortex-M4F 處理器，通過 SensorStrobe 技術集成電源管理。MCU 還具有一系列數字外設、SRAM 和內置閃存，以及提供時鐘、復位和電源管理功能的模擬子系統。模數轉換 (ADC) 子系統配備一個 12 位逐次逼近寄存器 (SAR) ADC 和一個用于數據采集的 1.8-Msps、八通道轉換器(圖 6)。

圖 6：ADuCM4050 框圖(圖片：Analog Devices)

Arm Cortex-M4F 處理器具有高達 52 MHz 的性能和 512 KB 內置閃存以及糾錯碼 (ECC)，提供可選的 4 KB 緩存以降低有功功率和 128 KB 系統 SRAM(奇偶校驗)。ADuCM4050 具有加密硬件，支持高級加密標準 (AES)-128 和 AES-256，具有安全散列算法 (SHA)-256 和以下模式：電子密碼本 (ECB)、塊加密 (CBC)、計數器 (CTR)和塊加密 (CCM/CCM)。

圖 7：ADXL356 振動傳感器的框圖(圖片：Analog Devices)

振動傳感器是帶有低噪聲微機電系統 (MEMS) 加速度計的 Analog Devices ADXL356(圖 7)。該 IC 在 –40°C 至 125°C 范圍內提供出色的長期穩定性。Bosch BMM150 三軸磁場傳感器可提供高精度和動態的絕對空間方向和運動矢量。

Infineon Technologies 的 IM69D130 是一款高性能數字 MEMS 麥克風，它使用 Infineon 的雙背板 MEMS 技術提供 105 dB 的動態范圍和高達 130 dBSPL 的輸出線性度(圖 8)。結果是清晰的音頻信號、延長的接收距離以及對柔和和響亮信號的敏感度——從耳語到搖滾音樂會。

?

該平臺使用的溫度傳感器是 Analog Devices 的 ADT7410，精度為 ±0.5°C，分辨率為 16 位。它測量的溫度范圍為 –55°C 至 150°C。

審核編輯：湯梓紅