CADETECH S.A. 公司使用 CompactRIO 平台監控露天礦場使用的機器鏟

Author(s):
Daniel Ramírez - CADETECH S.A.

露天礦場使用的機器鏟是大型、活動式、非靜止的機器，用來裝載卡車，將礦石運送到加工廠。通常機器鏟與卡車的數量比例約為 1 比 12，所以機器鏟若發生意外的停工，便會對產量造成直接的影響，所以機器鏟被視為關鍵性的機器。

習慣上來說，要為這種機器鏟進行狀態監控與預測性技術是很困難的，這是因為缺乏足夠的分析運算法與設備，而且環境太過惡劣。普通設備的傳統振動分析 (旋轉機器進行預測性維修的主要工具) 是根據傅葉爾轉換來執行的，傅葉爾轉換會假設旋轉速度不變。這對機器鏟來說是不夠的，所以便使用另 1 種方法。

因為急需從回應式、預防式的維修策略轉變成預測式、主動式的策略，所以便開發了 SiAMFlex 這種彈性監控先進系統 (Advanced System for Flexible Monitoring)。 原先是智利 Concepción 大學 Pedro Saavedra 教授所進行的計畫，目的是要為機器鏟的振動信號發展出適當的振動分析運算法。等到運算法發展完畢之後，下一步就是執行 SiAMFlex 做為連續監控系統的核心。現在 SiAMFlex 是由 CADETECH 公司支援並持續更新，以維持完整的機械結構資產完整管理與分析工具。

監控系統包括了車載設備 (on-board equipment)、1 個無線 (off-board) 伺服器、電腦與無線網路設備。\

機器鏟的車載設備包括：

• 加上 NI cRIO-9014 - 8 槽式機箱的 CompactRIO 系統
• 供振動量測用的 NI 9233 模組
• 供動態應變量測用的 NI 9237 模組
• 提供精確、高解析度轉速測定資料的 NI 9422 模組
• 提供機器鏟控制系統補償訊號的 NI 9205 模組
• 裝在機器鏟主要旋轉元件 (馬達與齒輪箱傳動裝置) 上的壓電加速度計
• 裝在機器鏟主要結構元件上的應變計
• 主馬達上的增量編碼器
• 無線網路設備
• 電力濾波設備

車載的 CompactRIO 系統需要加速度計、編碼器與應變計同時提供信號。振動與應變信號持續受到監控，並與設定的警報值做比較，在問題產生時可以搶先通報。如果發生警報時，信號會以使用者定義的間隔定期儲存。發生這種狀況時，CompactRIO 平台的監控應用可以尋找最佳的分析量測時段，並最佳化信號雜訊比。運用本法，資料會定期以預設的間隔儲存，以控制最終的機械改變，而發生突發事件時資料也會記錄下來。碰到以上 2 種狀況時，機器鏟控制系統的補償信號會儲存起來供參考之用，並提高主動校正的可能性。

擷取的資料暫時儲存在 CompactRIO 的內部快閃硬碟中，然後透過無線連結自動下載到主要伺服器中，資料在主要伺服器中處理、與更多複雜的警報參數比較，然後儲存在資料庫中。如果無法無線連結到伺服器時，使用者可以透過短程、點對點的無線連結 (使用者必須靠近機器鏟以建立連結) 連上並手動下載資料；接上乙太網路連接線，或是在 CompactRIO 的 USB 插槽上插入隨身碟，資料便會自動上傳。<0}

資料一旦處理儲存好了，就可以供下列之用：使用者視覺化、分析、手動處理，以及在伺服器上進行趨勢管理，或是有網路可存取資料庫的電腦，也可進行趨勢管理。所有的組態、資料移轉、處理、視覺化與分析軟體都充分內建在LabVIEW 裡。

2008 年 4 月，智利有 4 個不同的露天礦場使用 SiAMFlex 持續監控 9 個機器鏟，其中的 2 個礦場是世界上最大的銅礦場。除了連續監控系統外，CADETECH 公司也開發了幾種可攜式的儀器，供不使用 SiAMFlex 系統的機器鏟之用。其中 1 種是根據 NI CompactDAQ 系統開發的，還有 1 種使用了 CompactRIO 與 NI TPC-2006 觸控式電腦，將全自主式、耐用的 16 通道儀器安裝在 1 個手提箱大小的裝置，以進行振動分析。

這些產品證明了 NI 硬體與軟體開發平台的彈性、使用便利性與精確性。

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Daniel Ramírez
CADETECH S.A.
Chile
Tel: +56 41 2621500