机器振动监测

在制造业中是否存在加速的好坏之分，这似乎是一个奇怪的问题，但它是合理的。摇晃可能对鸡尾酒有好处，但在系统或机器中就不那么好了。因此，任务是确定由振荡和振动引起的加速度是否仍然可以容忍，或者它是否已经很高，以至于应用程序正在被损坏，必须停止。

振动监测在机器和系统中变得越来越重要，它需要相应的安全组件来安全地记录振动、振荡、倾角和旋转角度。带有CANopen安全接口和开关继电器的振动传感器设计用于测量频率范围从0.1到60 Hz的动态加速度。频带滤波器可用于将频率范围细分为子区域，例如，可以更精确地分析低于5hz的低频，而较高的频率不会作为干扰，反之亦然。

CANopen安全接口是根据以下概要文件实现的:CiA 301版本4.2(应用层)和EN 50325-5(安全协议)以及CiA 401-1版本3.1 (I/O设备概要-第1部分:通用I/O模块)。利用该接口可以对振动传感器进行广泛的参数化，在使用该接口进行安全通信和参数化时必须考虑到具体的程序。重要的是，安全相关的参数不被改变，安全功能不会因此受损。

振动传感器安全运行的参数化

通过参数化，使用特殊的CANopen对象来写入新值，允许用户更改参数以满足特定的需求。然而，对于每个参数的更改，必须另外传输校验和，并且这些校验和必须由用户提前计算，以便每个参数都可以传输到传感器。在此工具中输入传感器要运行的参数，并在结果窗口中显示校验和。

但是，该计算也可以使用底层计算多项式(CRC-CCITT: x16+x12+x5+1)独立进行，也可以在控制系统中存储由用户编写的计算工具。在对传感器进行任何更改之前，必须通过在该对象中写入“0”来禁用有效标志(这是一种传感器锁定机制)。

CANopen的对象结构(在本例中是CANopen safety)允许这种安全的参数化并简化处理。不需要使用特殊的设备程序来进行更改。无意中改变参数是不可能的。

风力涡轮机振动测试

风力涡轮机是用来发电的。然而，电力并不是简单地从插座或在这种情况下风力涡轮机出来的。风力涡轮机是一个复杂和极其详细的建设，必须保护免受潜在的损害。在操作过程中发生的振荡和振动，主要发生在贡多拉和桅杆上，是重要的物理测量变量。他们必须注册以保护系统。如果振动过高，整个系统都会受到影响。发生在桅杆上的加速度力可能导致裂缝形成甚至断裂。可能的内部事件原因包括变速箱或轴承损坏，可能导致主轴发生过度振动。这些振动的频率在10到50赫兹之间。

另一方面，外部影响可能导致系统振动。其中，这些影响包括转子叶片结冰或损坏。这些不均匀发生，因此导致转子不平衡，这可能导致整个系统振动。不利的风条件导致贡多拉和桅杆部分的过度运动是另一个潜在的问题。频率通常在0.2到3hz之间。这些振动必须确定为风力涡轮机振动监测的一部分，以便导致控制系统关闭系统，如果各自的限值超过。

振动传感器，机器安全

这就是传感器作为安全组件发挥作用的地方。测量的加速度值不断地与极限值进行比较。如果超过这些，内部安全继电器被关闭。两个安全开关触点，每个触点由串联的两个单独继电器组成，在系统的安全链中开关。它们的串联连接有助于确保安全地断开电路，即使在个别继电器可能卡住的不利或极端条件下。

该传感器还可以在较长时间内监测振动行为，并确保振动不超过允许的振幅值。如果短暂超过该值，则无需立即停止系统。如果系统的振动值随后再次下降，则暂时出现的中等或较高的振动值是允许的。只有当系统剧烈振动太长时间时，安全链才会中断。如果用户愿意，振动数据可以传输到控制系统，以确定系统中存在什么振动。

具有各自限制值比较的可配置安全开关触点总是响应滤波器的输出主值。另一个特殊的特点是传感器可以设置在特定的振动阶段停止系统。这是通过使用关闭延迟和振动传感器的能力，以识别监测振动的零轴交叉来实现的。如果事先满足关断准则，则正零轴交叉为可调时间的起点。标准设置，如x轴或y轴分配、瞬时或均方根(RMS)值，也可以通过一些可调参数实现。两个模拟信号也可选的附加值输出与CANopen安全。

有时偶尔有必要了解两个开关触点的继电器是否仍然可靠地工作。也许他们已经好几周或几个月没有换工作了。尽管有坚固的继电器和耐用的电子设备，偶尔测试一下还是有意义的。要做到这一点，可以通过对象32FD初始化一个持续几秒钟的自测。根据传递给该对象的值，测试开关触点1或2，或两者都测试。然而，在测试过程中，传感器仍然处于工作状态，因此控制系统仍然可以看到当前所有的振动数据。

自检可用于检查开关触点是否真的打开，即使是在安全链上，所以用户可以从振动传感器的角度检查继电器状态，并可以读出这个开关状态。顺便说一句，这可以在任何时候进行，而不仅仅是在自测期间。这一点很重要，因为控制系统可以检测到安全链中的哪个设备被触发了。振动传感器有助于确保应用程序处于安全的手中，以最大限度地减少干扰加速度造成的损害。

Achim阿尔贝蒂尼， TWK Elektronik。本文最初发表于自动化(CAN)通讯杂志．CiA是CFE媒体的内容合作伙伴。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

更多的建议

关键概念

振动传感器用于检查机器振动和振荡的内部和外部原因。

参数化允许用户更改设置以满足其特定需求。

振动传感器也可以作为安全测试的一部分，可以帮助确保机器不超过一定的限制。

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