无线传感解决方案在工厂自动化中的应用

在工业4.0浪潮下，工厂自动化正朝着更加智能化和灵活化的方向发展。在工厂自动化应用中，无线感测解决方案可以监测设备运行状况，提前发现问题，支持预测性维护，从而减少系统停机时间，帮助降低运营成本，同时提高效率。

无线传感解决方案提供预测性维护和状态监测

目前，许多无线传感解决方案可应用于工厂和建筑监控系统，实现预测性维护和状态监控。电池供电的无线传感器可在安装工作量极小的情况下，实现对环境和设备的远程监控。收集的传感器数据可用于状态监测、预测性维护、生产效率优化、节约能源，以及在商业和工业领域中早期检测潜在缺陷。   无线传感解决方案帮助判断生产机器是否正常运作。这些无线传感节点专为改造优化设计，几乎不需要布线，可实时监测多种机器/参数状态。   无线传感解决方案不仅提供传感器数据，还能传递可执行的洞察，以支持工厂和建筑中的预测性维护、节能以及生产效率的改进。例如，村田（Murata）的无线传感解决方案能够实现从基于时间的监测（TBM）向基于状态的监测（CBM）的过渡。通过在现有设备上安装无线传感器，可以监测机器状态，判断是否需要维护，并获得关于运行效率直观的洞察。传感器数据还可帮助减少意外停机时间并稳定生产质量。   在制造工厂中，人工监测各种仪表和计量设备非常常见。无线传感解决方案提供一致的模拟数据管理，自动化这一耗时的任务，并基于收集的传感器数据优化维护流程。

支持基于时间和条件维护的无线传感器

传统的预防性维护包括对每台机器进行定期维护，以减少潜在故障的可能性。这种方法也被称为基于时间的维护（TBM）。然而，TBM有时可能会产生不必要的成本，例如即使机器仍在正常运行也更换部件，或者机器在维护间隔期间发生故障。   基于状态的维护（CBM）是一种通过传感器数据预测机器何时可能发生故障以及何时需要维护的方法。与TBM相比，CBM在制造业中更受欢迎，因为它消除了定期维护的需求，大大降低了维护成本。   例如，在故障率较高的泵上安装村田的无线传感器节点，能够预测泵的故障时间并按需安排维护，从而节省部件和人工的不必要开支。这些无线传感器易于安装，只需将节点附加到您想要监测的机器上，系统即可启动并运行。该系统采用强大的Sub-1GHz无线电和中继器技术，适用于如钢厂等恶劣环境。村田的无线传感器和网关可一次性购买，包含免费的Windows可视化和数据记录应用程序，无需支付月费或联网。   村田的多种无线传感器可以连接至网关并在单一系统中使用，您可以根据需求选择合适的传感器。必要时，还可以在现有系统中添加额外的传感器。此外，通过API，您可以开发自己的可视化或维护解决方案。   除了提供完整的无线感应解决方案外，村田还协助客户评估并实施系统安装流程。首先，村田会了解客户希望通过无线感应系统解决的问题和挑战。随后，村田会提供适合的传感器和系统配置，为评估套件提供报价，并提供套件让客户在大规模安装之前评估传感器的功能和通信范围。村田还协助安装、扩展以及售后支持。

用于振动速度和温度/湿度检测的无线传感器解决方案 

村田的无线传感器工厂监控系统包括多种产品，例如振动速度传感器单元 LBAC0ZZ1TF 和 LBAC0ZZ1LZ。这些传感器可应用于旋转机械，如电机和泵，用于预测性维护，从而提高设备维护效率。LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ 的尺寸为仅 38 mm x 24 mm x 38 mm，重量仅为 50 克（包括电池）。通信接口采用专有的 ISM sub-1GHz 无线电，已通过多个地区/国家的使用认证。它能够测量峰值加速度（LBAC0ZZ1TF 为前两项，LBAC0ZZ1LZ 为前五项）、峰值加速度的频率（LBAC0ZZ1TF 为前两项，LBAC0ZZ1LZ 为前五项）、峰值速度（LBAC0ZZ1TF 为前三项）、峰值速度的频率（LBAC0ZZ1TF 为前三项）、加速度均方根值（LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ）、速度均方根值（LBAC0ZZ1TF）、峰度（LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ）以及温度（LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ）。测量的绝对最大等级为 ±30G，分辨率为 28mG，并支持 IP65 防护等级。LBAC0ZZ1TF 使用锂亚硫酰氯电池，在报告间隔为 1 小时、温度为 25°C 的条件下，电池寿命可达 1.5 年；而 LBAC0ZZ1LZ 在相同条件下的使用寿命可达到 5 年。    村田还提供振动传感器 PKGM-200D-R，可用于消费类和工业设备，通过振动监控实现预测性维护。驱动电路内置于紧凑的 SMD 封装中，可嵌入机器内部，非常适合安装于机械部件上。它能够检测高达 11kHz 的高频振动，帮助在异常噪声或发热产生之前识别振动异常，从而支持轴承及其他部件的预测性维护。PKGM-200D-R 能够在 Z 轴方向上检测宽频段振动，其最小 G 值检测范围为 ±10.2g，典型灵敏度为 118mV/G。它内置驱动电路，支持差动输出以减少噪声干扰，并集成温度传感器，可在 -20°C 至 85°C 的环境下运行。村田还为客户测试提供工作样品，并提供两种测试板：螺丝固定型和双面胶粘贴型。    另一款产品是温湿度传感器单元 LBAC0ZZ1AN-345，可用于工厂和楼宇内的温度监控，有助于节能、环保合规以及提高生产效率。LBAC0ZZ1AN-345 的尺寸为 90 mm x 45 mm x 27 mm，重量仅为 47.5 克（不含电池）。通信接口支持专有的 ISM sub-1GHz 无线电，并通过多个地区/国家的使用认证。它能够测量温度（-10°C 至 60°C）和相对湿度（10%RH 至 90%RH）。供电方式为两节 AAA 锂离子电池，在报告间隔为 10 分钟、温度为 25°C 的条件下，电池寿命可达 10 年。该产品还可通过 AC 适配器或 USB 电缆供电。

用于振动速度和温湿度检测的无线传感器解决方案 

村田（Murata）还提供CT电流传感器单元 - LBAC0ZZ1MT-247/LBAC0ZZ1NT-248，可用于监控设备的运行状态、节能以及提高生产效率。这些单元的尺寸为90 mm x 45 mm x 27 mm，配有150mm、1500mm或3000mm的连接线，其重量为50g（不包括电池和电缆）。通信接口支持专有的ISM sub-1GHz无线电波，且在多个区域/国家获得认证的工作频率范围内使用。它们能够测量电流（交流 50/60Hz），测量范围包括0.1–80A、0.1–200A或1–500A。供电方式为两节AAA锂电池，电池寿命最长可达9年（报告间隔：10分钟，25°C），或者可通过AC适配器或USB线供电。    村田还提供一个4-20mA和脉冲信号单元 - LBAC0ZZ1MU-270，可无线收集现有4-20mA传感器的数据，将数据记录从手动和临时性转变为自动化和一致性，从而提高生产质量。LBAC0ZZ1MU-270的尺寸为90 mm x 45 mm x 27 mm，连接线最长为2米，重量为50g（不包括电池和电缆）。通信接口支持专有的ISM sub-1GHz无线电波，并在多个区域/国家获得认证的工作频率范围内使用。它能够测量4-20mA和脉冲信号（NPN，PNP），脉冲计数范围为0–65535次。供电方式为两节AAA锂电池，电池寿命最长可达10年（报告间隔：10分钟，温度：25°C），或者可通过AC适配器或USB线供电。此外，村田还提供另一款单元 - LBAC0ZZ1RU-271，支持0-5V和脉冲信号，其规格与LBAC0ZZ1MU-270类似。    村田的中继器 - LBAC0ZZ1AR-842，是一款用于大规模安装的无线通信范围扩展器。其尺寸为90mm x 45mm x 27mm，重量为50g（不包括电池）。通信接口支持专有的ISM sub-1GHz无线电波，并在多个区域/国家获得认证的工作频率范围内使用。电池寿命最长可达9年（报告间隔：10分钟，温度：25°C），或者可通过AC适配器或USB线供电。    村田还提供一个网关 - LBAC0ZZ1SU-848，其尺寸为170 mm x 109mm x 27mm（不含天线和天线连接器），重量为250g（不包括天线）。网关配备的传感器通信接口支持专有的ISM sub-1GHz无线电波，并在多个区域/国家经过认证的工作频率范围内使用。主机通信接口支持WLAN（IEEE 802.11 b/g/n）和以太网（IEEE 802.3 10/100 Base-T）。供电方式为AC适配器。

结论

无线传感解决方案在工厂自动化领域正变得不可或缺。凭借灵活的部署、实时数据传输和低维护成本等优势，这些解决方案能够帮助企业提升生产效率、降低运营风险，并加速向智能制造的过渡。随着无线通信技术的不断进步，这些解决方案将变得更加稳定和高效，为制造业注入更多创新动力，并实现更高水平的数字化转型和自动化管理。村田（Murata）提供全方位的无线传感解决方案和服务，帮助客户加速推进工厂自动化进程。