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CMS：助你隨時了解機器狀況
導讀：狀態監測用CMS傳感器系統已在大型生產工廠使用了多年，它通過大程度地減少生產停工和昂貴的維修而降低了利潤損失，歸功于傳感器技術的新發展，以及高速數據網絡可用性的提升，現在，CMS系統對于較便宜的資本設施如注塑機而言也變得極為有趣，在此方面，威猛巴頓菲爾已經作出了積極的努力，并為其注塑機提供CMS配置選項。
【塑料機械網 技術學堂】狀態監測用CMS(CMS = condition monitoring system)傳感器系統已在大型生產工廠使用了多年，它通過大程度地減少生產停工和昂貴的維修而降低了利潤損失，應用實例包括水泥廠的回轉窯、采礦輸送系統、隧道施工中的頂管掘進機、發電廠的渦輪機或風力發電站。歸功于傳感器技術的新發展，以及高速數據網絡可用性的提升，現在，CMS系統對于較便宜的資本設施如注塑機而言也變得極為有趣，在此方面，威猛巴頓菲爾已經作出了積極的努力，并為其注塑機提供CMS配置選項。
“面向時間”的維護(預防性維護)，是按固定的時間間隔來更換機器部件而不管實際情況如何，與之相比，狀態監測(簡稱“CM”)是基于對部件狀態的連續觀察(預見性維護)。后一種方法帶來的好處是，更換部件主要取決于部件的實際磨損程度和功能性，因此，狀態監測優于預防性維護是這種方法本身所固有的。通常，在維護間隔期間出現的任何損壞都不能被發現，如果發現及時，即使可以以極小的代價使問題得到解決，但也因此可能導致全面停機。由此而產生的計劃外維修費用以及機器停止生產而造成的利潤損失，通常高于狀態監測系統的成本。特別是對于生產與準時供應鏈的聯系更緊密的情況，如汽車供應商的注塑生產尤為如此(如圖1所示)。
完整的CMS組合
威猛巴頓菲爾曾在K 2016展會中介紹了狀態監測系統(CMS)，它可作為一個可選的裝備包提供給注塑機，用以訪問現有傳感器和為此目的而安裝的附加傳感器所測量的數據，并把這些數據傳送給記錄系統。
如圖2所示，CMS系統實際監測以下內容：
1. (伺服-)液壓機器中液壓系統的驅動功能(泵驅動過程中的振動、電流消耗和系統壓力)；
2. (伺服-)液壓機器中油品的質量(溫度、油中顆粒的數量和含水量)，全電動注塑機中齒輪油的質量；
3. 電氣柜內的“氣候”(溫度、濕度和可能形成的煙霧)；
4. 冷卻水和空氣供應能力(流量、壓力和溫度)；
5. 鎖模單元的機械參數(MacroPower注塑機襯墊中的壓力，伺服-電動驅動中的振動和扭矩)；
6. 塑化/注射單元的機械參數(振動、塑化扭矩、螺桿行程以及止逆閥的閉合狀態)。引起振動的一個原因可能是螺桿聯軸器的螺絲松動，如果未被發現，可能導致重大的間接損壞，如圖3所示。
3個層次的狀態數據處理
1. 在機器上采集并顯示測量數據
在機器上采集的數據(溫度、濕度以及來自電氣柜內煙霧探測器的信號)，一部分同步循環、一部分取決于時間，隨后傳送給CMS計算機進行評估。注塑機當前的狀態數據緊湊地顯示在機器B8控制系統的總覽頁面上(如圖4所示)。與預設參考值(溫度范圍、氣壓和煙霧探測器信號)的偏差由綠/紅指示燈顯示。
2. 在CMS主計算機上的數據分析與處理
CMS系統的核心是CMS計算機，它是生產控制系統的一部分，可與注塑機通信，繪制測量數據，收集并保存它們以備日后可能的追溯。CMS軟件將這些測量數據處理成趨勢跟蹤模型。
一個CMS控制站能夠同時監控多達50臺機器，并通過電子郵件向維護人員提前傳遞警告信息(如圖5所示)。
3. 數據評估和狀態分析
數據評估通常是基于公認的質量標準，如NAS(國家航空航天標準)油品質量評估1638或符合ISO-4406的油純度等級。經驗極限值被用于判斷氣壓和油壓值、溫度或止逆閥的閉合狀態。此外，暴露在磨損中的部件振動由振動傳感器測量，并通過分析算法而得到評估(如圖2所示)。
除了當前的狀態信息，CMS軟件還提供表明功能值發生變化的趨勢，這些將為維修人員的決策提供依據。如果現場沒有擁有足夠資格或經驗的人員對此決策工具作出正確解釋，也可以通過在線網絡，將對數據的解釋發送給威猛巴頓菲爾的服務中心，從那里開始作必要的維護工作。這項服務由威猛巴頓菲爾的服務部門提供(如圖5所示)。
總結
基于信息的缺失，在維修間隔之間生成的具有突然導致完全崩潰風險的故障(螺絲松動，軸承逐漸失效)很難被發現，因此，與定期保養或預防性維護概念相比，面向狀態的機器維護提供了更好的故障保護。這就是為什么一個CMS系統有助于提高生產過程的失效保護，特別是對于準時生產鏈而言。實施狀態監測系統的成本，通過防止生產停滯幾天即可被收回。
圖1
狀態監測系統用于“面向狀態”的維護作計劃。在以需求為導向的準時供應鏈中提高了設備的利用率
圖2
威猛巴頓菲爾的CMS概念是通過傳感器采狀態數據，隨后進行數據處理。以作為維護工作的決策依據
圖3 對螺桿驅動和止逆閥功能進行狀態監測的顯示示例
圖4 B8注塑機控制系統顯示的狀態值總覽
圖5
來自于多達50臺注塑機的狀態數據可以被收集到一臺狀態監測主計算機上如果測量值超過或低于公差范圍，計算的數據趨勢就會觸發信號，隨后合格的維修人員會對其作出正確解釋并采取適當的行動 。
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