用于监视机械机器部件状态的状态监控设备制造技术

本发明专利技术涉及一种状态监控设备(100，200，300)，用于监控机械机器部件的状态，包括：振动传感器(110)，用于检测机器部件上的机械振动；控制器(101)，耦合到振动传感器(110)，设计为基于由振动传感器(110)产生的测量数据(116)来确定机器部件的状态；和有线通信接口(120)，以通信方式耦合至控制器(101)，用于与外部控制设备进行通信，其中，基于提供有关机器部件的状态的信息的请求，控制器(101)被配置为经由有线通信接口(120)发送所请求的信息。

Condition monitoring equipment for monitoring the status of mechanical machine parts

The invention relates to a state monitoring device (100200300) for monitoring the state of mechanical machine components, including: a vibration sensor (110) for detecting mechanical vibration on machine components; a controller (101) coupled to a vibration sensor (110) designed to determine the state of machine components based on the measurement data (116) generated by the vibration sensor (110); and a wired communication interface (120 \uff09, coupled to a controller (101) in a communication manner for communicating with an external control device, wherein the controller (101) is configured to transmit the requested information via a wired communication interface (120) based on a request to provide information about the state of a machine component.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监视机械机器部件状态的状态监控设备
本专利技术涉及一种用于监控机械机器部件状态的状态监控设备。本专利技术尤其涉及一种用于状态监控的IO-link设备。
技术介绍
状态监控(CM)是对于机器及其机械组件的状态监控。目的实质上是监控轴承的状态并提供轴承损坏的早期检测，以避免机器故障。根据VDI标准3832，轴承的状态可以分为“无损坏”，“轻微预损坏”和“轴承缺陷”。可以通过对最大出现振幅和冲击脉冲频谱进行评估的振动测量来确定轴承的状态。将振动测量与轴承温度和速度的测量相结合，可以进一步改善关于轴承状态的判断。当前可用的现场总线设备仅配备上述功能之一。因此，在每种情况下，都需要一个用于振动测量的设备，一个用于温度测量的设备，以及一个用于速度测量的设备。现场总线设备只能在站内的操纵室中运行，而不能分散运行，例如直接在机器上运行。用于振动测量的现场设备配备了带有IEPE接口的昂贵外部压电传感器。所有信号的评估以及机器状态的评估都在中央叠加控制系统中进行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种概念，用于改善状态监测，特别是用于改善机械机器部件的状态监控。该目的通过具有独立权利要求的特征的主题来实现。有利的实施方式是从属权利要求，说明书和附图的主题。根据第一方面，该目的通过一种状态监控设备来实现，该状态监控设备用于监控机械机器部件的状态，该状态监控设备包括：振动传感器，用于检测机器部件上的机械振动；控制器，其耦合到振动传感器，并且被配置为基于由振动传感器生成的测量数据来确定机器部件的状态；以及有线通信接口，其以通信方式耦合至控制器，用于与外部控制设备进行通信，其中，基于提供有关机器部件状态的信息的请求，控制器被配置为通过有线通信接口发送所请求的信息。这种状态监控设备实现了技术优势，即可以确定轴承的状态，从而可以确定机器或系统的状态。因此，可以及早发现磨损和损坏并优化维护。在状态监控设备的有利实施例中，通信接口被配置为经由点对点连接将状态监控设备耦合到外部控制设备。这实现了技术优点，即状态监控设备可以通过外部控制设备以简单直接的方式进行操作。在状态监控设备的有利实施例中，通信接口被配置为向状态监控设备提供外部DC电压。由于不需要自身的电源和相应的电源单元或电池，因此实现了技术优点，即状态监控设备可以具有紧凑的设计。在有利的实施例中，状态监控设备包括直流转换器，该直流转换器被配置为将经由通信接口提供的外部直流电压转换成内部系统电压。这实现了技术优势，即外部提供的电源电压不必与内部系统电压相同。这允许在状态监测设备的设计中更大的灵活性。在状态监控设备的有利实施例中，控制器被配置为在主/从操作中作为从属设备进行操作并且可经由通信接口控制。这实现了技术优势，即可以使用常规主/从架构。控制器可以以省电的方式构造，因为它必须仅在主机请求时才能运行，并且在其余时间中可以处于睡眠模式。在状态监控设备的有利实施例中，通信接口包括IO-link接口。IO-link总线提供了一种有利的选择，即以分散的方式将设备直接拧紧到机器上，并仅通过一根电缆建立与电源的总线连接。在有利的实施例中，状态监控设备包括IO-link物理层模块，其被配置为将关于机器部件的状态的信息传输到外部控制设备。由于可以将标准模块用作IO-link物理层模块，因此可以实现简化状态监控设备设计的技术优势。在有利的实施例中，状态监控设备包括第一输入端，用于连接至少一个外部温度传感器，该至少一个外部温度传感器用以记录机器部件的至少一个温度，其中，控制器被配置为基于来自第一输入端的测量数据进一步确定机器部件的状态。温度输入端的集成使状态的诊断更加准确，因为除了振动行为外，还应考虑机器的温度特性。在状态监控设备的有利实施例中，第一输入端包括多条RTD线，以连接至少一个外部电阻温度传感器。这达到了技术优势，即可以通过RTD线路使用电阻温度传感器进行紧凑的温度测量。因此，整个状态监控设备保持紧凑并且可以容易地附接到机器部件，例如，轴承。在有利的实施例中，状态监控设备包括内部电源，该内部电源被配置为经由RTD线驱动预定电流通过至少一个外部电阻温度传感器。这实现了技术优势，即可以利用电阻器的温度特性实现高效紧凑的温度测量。在有利的实施例中，状态监控设备包括第一模数(A/D)转换器，其被配置为检测RTD线上的电压降并将其转换成数字值中继到控制器。这实现了技术优点，即可以有效地将所测量的电压降以及因此的温度值传输到微控制器。在状态监控设备的有利实施例中，控制器被配置为基于RTD线路上的电压降和经由RTD驱动的预定电流来计算与至少一个电阻温度传感器的测量温度成正比的电阻。这实现了技术优势，即仅需执行少量操作即可在微控制器中非常有效地执行温度测量，因此无需复杂的温度传感器。在有利的实施例中，状态监控设备包括第二输入端，用于连接至少一个外部速度和/或位置传感器，该至少一个外部速度和/或位置传感器用以记录机器部件的至少一个速度和/或位置，并且控制器被配置为根据来自第二输入端的测量数据进一步确定机器组件的状态。温度和速度传感器输入端的集成使得可以将所有最佳状态的诊断所需的信号组合到一个设备中。实施成本也可以降低。在一种有利的实施方式中，状态监控设备包括至少一个同步串行接口(SSI)，该同步串行接口被配置为读取与第二输入端连接的至少一个外部速度和/或位置传感器的测量数据并且将所述数据传输至控制器。这实现了技术优点，即可以有效地输入用于机器部件的速度和/或位置的测量数据并将其传输到微控制器。在状态监控设备的有利的实施方式中，振动传感器被构造为基于MEMS且基于半导体的振动传感器。采用集成到状态监控设备中的MEMS传感器，不再需要使用昂贵的外部压电传感器，例如，必须通过IEPE接口耦合的外部压电传感器。采用使用过的MEMS传感器，机器组件的振动，例如轴承的振动，可以用所需的带宽进行测量。在状态监控设备的有利实施例中，控制器被配置为基于由振动传感器产生的测量数据来确定振幅频谱。由此获得技术上的优点，即根据振幅频谱可以容易地识别出在机器部件的允许范围之外发生的振动。在一个有利的实施例中，状态监控设备包括一个高通滤波器，用于对由振动传感器产生的测量数据进行滤波；整流器，用于对振动传感器的高通滤波后的测量数据进行整流；第二模数(A/D)转换器，用于将振动传感器的经整流和高通滤波后的测量数据转换为数字测量数据，其中，控制器被配置为基于振动传感器的数字测量数据来确定振幅频谱。这实现了技术优点，即可以容易地缩小可能出现故障的要搜索的频率范围。在状态监控设备的有利的实施形式中，第二A/D转换器集成在振动传感器中并且高通滤波器实现为控制器中的功能件。这实现了技术优点，即状态监控设备可以具有紧凑的设计并且因此可以容易地附接到机器部件上。在状态监控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监控机械机器部件的状态的状态监控设备(100、200、300)，其特征在于，包括：/n振动传感器(110)，用于检测所述机器部件上的机械振动；/n控制器(101)，耦合到所述振动传感器(110)，并且被配置为基于由所述振动传感器(110)产生的测量数据(116)来确定所述机器部件的状态；和/n有线通信接口(120)，以通信方式耦合至所述控制器(101)，用于与外部控制设备进行通信，/n其中，基于提供有关所述机器部件的状态的信息的请求，所述控制器(101)被配置为经由所述有线通信接口(120)发送所请求的信息。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170411 DE 102017107814.21.一种用于监控机械机器部件的状态的状态监控设备(100、200、300)，其特征在于，包括：
振动传感器(110)，用于检测所述机器部件上的机械振动；
控制器(101)，耦合到所述振动传感器(110)，并且被配置为基于由所述振动传感器(110)产生的测量数据(116)来确定所述机器部件的状态；和
有线通信接口(120)，以通信方式耦合至所述控制器(101)，用于与外部控制设备进行通信，
其中，基于提供有关所述机器部件的状态的信息的请求，所述控制器(101)被配置为经由所述有线通信接口(120)发送所请求的信息。


2.根据权利要求1所述的状态监控设备(100、200、300)，其特征在于，所述通信接口(120)被配置为经由点对点连接将所述状态监控设备(100、200、300)耦合到所述外部控制设备。


3.根据权利要求1或2所述的状态监控设备(100、200、300)，其特征在于，所述通信接口(120)被配置为向所述状态监控设备(100、200、300)提供外部DC电压。


4.根据权利要求3所述的状态监控设备(200、300)，其特征在于，包括：
DC转换器(123)，配置为将经由所述通信接口(120)提供的所述外部DC电压转换为内部系统电压(124)。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的状态监控设备(100、200、300)，其特征在于，所述控制器(101)被配置为在主/从操作中作为从设备进行操作，并且可经由所述通信接口(120)来控制。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的状态监控设备(200、300)，其特征在于，所述通信接口(120)包括IO链路接口。


7.根据权利要求6所述的状态监控设备(200、300)，其特征在于，包括：
IO链路物理层模块(121)，配置为将与所述机器部件的状态有关的信息传输到所述外部控制设备。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的状态监控设备(200、300)，其特征在于，包括
第一输入端(140)，用于连接至少一个外部温度传感器，以记录所述机器部件的至少一个温度，
其中，所述控制器(101)被配置为基于来自第一输入端(140)的测量数据(146)进一步确定所述机器部件的状态。


9.根据权利要求8所述的状态监控设备(200、300)，其特征在于，所述第一输入端(140)包括用于连接至少一个外部电阻温度传感器的多条RTD线。


10.根据权利要求9所述的状态监控设备(200、300)，其特征在于，包括：
内部电源(142)，配置为经由所述RTD线驱动预定电流通过所述至少一个外部电阻温...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·里内，
申请(专利权)人：菲尼克斯电气公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE