一種智能振動監(jiān)測系統(tǒng)在精密壓力機上的應(yīng)用

孫健，邵振榮，朱霖

（揚力集團股份有限公司，江蘇 揚州 225002）

本系統(tǒng)以揚力MIP-315 雙點高精度、高性能壓力機為實施對象，針對機床運行過程中多個點位的振動展開監(jiān)測，實現(xiàn)的功能為：壓力機運動過程中的關(guān)鍵部位的振動監(jiān)測技術(shù)，建立高效可靠的振動檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)測點振動的實時顯示、數(shù)據(jù)記錄與振動異常預(yù)警。

1 振動監(jiān)測方案

1.1 振動監(jiān)測點與硬件組成

振動監(jiān)測點位布置于機床前面兩個立柱的頂部以及機床工作臺下面位置。通過監(jiān)測測量點位的振動曲線可獲得運行過程中振動變化幅度最大點，從而建立相應(yīng)的監(jiān)控措施。在具體分析測點結(jié)構(gòu)特征和運行工況的基礎(chǔ)上，建立可靠的振動監(jiān)控硬件電路。

揚力MIP-315 智能壓力機功能豐富，設(shè)備具備多種信號監(jiān)測，如溫度、油品、離合器磨損量等?？紤]到處理信號較多的特殊性，這里采用了模擬量轉(zhuǎn)485的方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。振動監(jiān)測的主要硬件構(gòu)成如圖1 所示。

圖1 振動監(jiān)測硬件組成

1.2 控制程序處理與優(yōu)化

由于機床運行過程中存在著電流沖擊與振動干擾，機床PLC 所采集的傳感器數(shù)據(jù)常常由此產(chǎn)生誤報警。為此，采用線性濾波器對信號進(jìn)行平滑處理。采用三個連續(xù)PLC 掃描周期的傳感器信號進(jìn)行中值濾波，以消除瞬時超限的振動信號。

根據(jù)國標(biāo)對旋轉(zhuǎn)機械的振動標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了零部件的最大振動烈度。對于采用振動速度評價振動幅度的系統(tǒng)，振動烈度RMS 可由下式計算。

將該指標(biāo)在PLC 中進(jìn)行計算，并通過測量各個工況下的振動數(shù)據(jù)，可以快速獲得正常狀態(tài)的振動信息。振動信號接收處理程序見圖2～4 所示。

圖2 振動信號轉(zhuǎn)換處理

1.3 MODBUS 站點輪詢

由于智能壓力機傳感器種類較多，數(shù)據(jù)交互頻繁，系統(tǒng)硬件擴展了諸多RTU MODBUS 通信設(shè)備，包括：電子凸輪、調(diào)模設(shè)備、噸位儀、無線測溫設(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，并在工作人員對界面進(jìn)行操作時對相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行通訊。采用該方式將導(dǎo)致控制程序不能對各傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，也無法將實時的機床狀態(tài)上傳至云端進(jìn)行進(jìn)一步分析。對此，最終控制程序采用了輪詢的方式對各站點進(jìn)行通訊，完成所有站點的一次輪詢周期約為0.2s，保證了所有傳感器數(shù)據(jù)的實時性。

圖3 振動閾值報警

圖4 機床運行振動信號監(jiān)測界面

1.4 報警事件復(fù)位

由于傳感器故障或監(jiān)測點位信號發(fā)生異常狀況，控制程序?qū)υ撎庍M(jìn)行報警 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)行手動復(fù)位以消除事件報警。

2 總結(jié)

本系統(tǒng)圍繞智能壓力機振動監(jiān)測和預(yù)警功能的實現(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)，為解決壓力機振動監(jiān)測和預(yù)警提供了一套可行的解決方法。