工業用途では、機器の異常な振動が機械故障の主な症状となります。したがって、機械の異常な振動をいかに早く検知するかが、設備の状態を事前に把握し、予知保全を行う鍵となります。本稿では、ADIが発売したADcmXL3021振動検知システムがどのように機器の状態を監視するのかを紹介します。
状態ベースの監視によりメンテナンスコストを削減
産業用途では、予防保守または是正保守が従来から使用されており、通常、生産コストのかなりの部分を占めています。現在、機械の健全性状態を監視するためにIIoT (Industrial Internet of Things) を使用すると、予知保全を実現し、業界関係者が故障を予測できるようになり、運用コストを大幅に節約できます。
産業機器の普遍的なデジタル化と接続性により、インダストリー4.0の目標が達成され、生産ツールに革命が起こり、生産チェーンの柔軟性が向上し、収益性を維持しながらカスタマイズされた製品の製造がサポートされます。デジタル化とIIoT接続はメンテナンスにも大きなメリットをもたらします。
設備の動作を監視するためには、一定の間隔で摩耗した部品を交換することなく、機械の動作状態を分析できるように、設備を感知するセンサー（特に加速度計を使用）を使用する必要があります。特定の早期警告症状が発生した場合にのみ、オペレーターの介入が必要です。状態ベースモニタリング (CbM) と呼ばれるこの機械の健全性状態の分析により、通常は非常に保守的な固定スケジュールに依存する体系的なメンテナンスと比較して、メンテナンス コストを抑えることができます。より柔軟なメンテナンスおよび運用計画に加えて、問題を早期に検出し、オペレーターがそれに応じて機械のダウンタイムをスケジュールできるようにすることで、生産ラインの予期しない停止よりも明らかに多くのメリットをもたらします。
機械状態の監視を支援するために、ADIは三軸測定ソリューションを実装するADcmXL3021を導入しました。完全な振動検知システムであるADcmXL3021は、高性能振動検知、微小電気機械システム (MEMS) 加速度計の使用、およびさまざまな信号処理機能を組み合わせて、状態基準監視 (CbM) システムにおけるスマート センサー ノードの開発を簡素化し、多くのマシン プラットフォームで振動信号を追跡します。
ADcmXL3021は、測定範囲が50 g、ノイズ密度が26 μg/√Hz (MTCモード) と非常に低く、帯域幅がDC ～ 10 kHz (3 dB平坦度以内、RTSモード) の3軸デジタル出力MEMS振動センシング モジュールで、軸あたり最大220 kSPSの組み込み高速データ サンプリングをサポートします。 ±このモジュールには6つのデジタルFIRフィルターと32個のタップ (係数) があり、デフォルトでは、カットオフ周波数が1 kHz、5 kHz、10 kHzのハイパス フィルターと、カットオフ周波数が1 kHz、5 kHz、10 kHzのローパス フィルターが用意されています。ユーザーはデジタル フィルター オプション (32個の係数) を設定し、内部FFTを介してスペクトル分析を実行して、レコード長を軸あたり2048ビンに拡張できます。このモジュールは、0.42 Hz ～ 53.7 Hzのユーザー設定可能なビン サイズを提供し、手動でトリガーすることも、タイマーに基づいて自動的にトリガーすることもできます。ウィンドウ オプションには、長方形、ハニング、フラット トップがあり、FFTレコードは平均値の計算を行い、最大255のレコードを構成できます。アラーム監視はスペクトルによって定義され、軸ごとに最大6つのアラームを設定できます。
ADcmXL3021には、統計メトリックの時間領域キャプチャ機能があり、軸ごとに4096サンプルの拡張レコード長を備え、平均、標準偏差、ピーク、波高率、歪度、尖度をサポートします。アラーム監視を設定でき、リアルタイム データ ストリーミングは軸ごとに220 kSPSに達し、バースト モード通信を実行でき、CRC-16エラー チェックがサポートされ、軸ごとに10セットのデータ レコードを保存できます。 このモジュールは、オンデマンドのセルフテストを実現し、ステータス フラグとスリープ モードをサポートし、外部およびタイマー駆動のウェイクアップ機能、デジタル温度および電源測定、SPI互換シリアル インターフェイス、および工場で事前プログラムされたシリアル番号、デバイスID、およびユーザーがプログラム可能なIDを含む識別レジスタを備えています。3.0 V ～ 3.6 Vの単一電源で動作し、動作温度範囲は -40℃ ～ +105℃ で、125℃ (接合部温度) で自動的にシャットダウンします。23.7 mm × 27.0 mm × 12.4 mmのアルミニウム パッケージで提供され、標準の機械ネジで取り付けることができる4つの取り付けフランジが付属しており、広い周波数範囲にわたってコア センサーとの一貫した機械的結合を実現できます。
14ピン コネクタ インターフェイスを備えた内蔵の36 mmフレキシブル ケーブルは、システム嵌合コネクタのさまざまな位置と方向のオプションをサポートし、質量はわずか13 gであるため、振動解析、CBMシステム、機械の状態、計測と診断、安全遮断検知などの分野での使用が可能です。
ADIは、顧客の開発をスピードアップするために、ADIの3軸デジタル出力MEMS振動センシング モジュールの性能を迅速に評価できる使いやすいキットである評価キットEVAL-ADCMも導入しました。
ADcmXL3021モジュールは、3つの単軸、超低ノイズ、高帯域幅のADXL1002加速度計、完全に実装された信号チェーンと、構成可能なデジタルFIRフィルター、内部FFTによるスペクトル分析、構成可能なアラーム監視、および時間領域キャプチャと統計分析を備えたMCUで構成されています。EVAL-ADCMは、ADcmXL3021振動センシング モジュールの評価に最適です。このキットを使用すると、モジュールのすべての機能について幅広い体験を簡単に提供できます。EVAL-ADCMキットには、完全な機能評価のためにPCに簡単に接続できるADcmXL3021モジュールが含まれています。また、評価ソフトウェアでは、モジュール、レジスタ設定、データ表示、データ ロギングを簡単に構成し、SPIをUSBアダプタに高速接続して高データ レートのリアルタイム ストリーミング (RTS) を行うことができます。
注目の製品
アナログ・デバイセズADCMXL_BRKOUT/PCBZ開発キットおよびツール