一種智能振動監測系統在精密壓力機上的應用

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測，實現的功能為：壓力機運動過程中的關鍵部位的振動監測技術，建立高效可靠的振動檢測系統，實現測點振動的實時顯示、數據記錄與振動異常預警。

1 振動監測方案

1.1 振動監測點與硬件組成

振動監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，從而建立相應的監控措施。在具體分析測點結構特征和運行工況的基礎上，建立可靠的振動監控硬件電路。

揚力MIP-315 智能壓力機功能豐富，設備具備多種信號監測，如溫度、油品、離合器磨損量等。考慮到處理信號較多的特殊性，這里采用了模擬量轉485的方式來實現數據交互。振動監測的主要硬件構成如圖1 所示。

圖1 振動監測硬件組成

1.2 控制程序處理與優化

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

根據國標對旋轉機械的振動標準，規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，振動烈度RMS 可由下式計算。

將該指標在PLC 中進行計算，并通過測量各個工況下的振動數據，可以快速獲得正常狀態的振動信息。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，數據交互頻繁，系統硬件擴展了諸多RTU MODBUS 通信設備，包括：電子凸輪、調模設備、噸位儀、無線測溫設備、模擬量轉RS 485 采集設備。初始控制方案為程序對電子凸輪進行不間斷通信，并在工作人員對界面進行操作時對相應的設備進行通訊。采用該方式將導致控制程序不能對各傳感器的數據進行實時采集，也無法將實時的機床狀態上傳至云端進行進一步分析。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據的實時性。

圖3 振動閾值報警

圖4 機床運行振動信號監測界面

1.4 報警事件復位

由于傳感器故障或監測點位信號發生異常狀況，控制程序對該處進行報警 并提示檢修。為確保該處的異常情況進行了正確的處理，在程序中添加了復位功能。在檢修完成后，具有權限的檢修人員進行手動復位以消除事件報警。

2 總結

本系統圍繞智能壓力機振動監測和預警功能的實現，基于傳感器技術和PLC 控制電路構建模塊化硬件電路，結合高效的監控程序和交互系統，為解決壓力機振動監測和預警提供了一套可行的解決方法。