2017-04-17

掌上型DAQ嵌入式计算机为金属切割带锯机提供低成本高效益的预防维护监测系统

以金属切割带锯机为例，若能事先收集数据并预测出设备在执行数万次锯切作业后，切削刀具或其它零组件即将出现异常，设备制造商可先行维护，工厂管理者也可避免设备完全毁损或设备停机维修的巨大损失，以此提升工厂生产力，同时提高整条产线的制造良率。

WebAccess/MCM (Machine Condition Monitoring) 设备状态监控系统可实现机台状态可视化，随时掌握机台关键组件寿命，并通过纪录大量的资料以实现分析优化产线，降低停机时间使机台生产效益最大化，同降低设备维护成本并持续提高机台安全性的目标。预防保养系统虽可利用无风扇计算机加装数据采集卡的方式来完成机械设备的数据收集，但机械设备的控制箱能容纳硬件的空间并不多，而且随着硬件数量的增加，机箱内的布线也会变得复杂且影响美观，同时还会增加维护与管理的困难度。研华针对这类空间有限的机械设备设计了一款掌上型数据采集嵌入式计算机（DAQ embedded computer）让设备制造商可以方便且快速地将预防保养系统整合进机械设备内；同时研华还提供客制化服务，不仅能协助用户优化数据采集精确度，还能透过专业的工业设计来塑造高阶产品的形象，从而提升机械设备的市场竞争力。  

专为各种金属加工提供带锯机的台湾某精密机电公司是全球首屈一指的专业设备制造商。成立四十年来，其不仅生产超过百种机型的锯切系统，产品更已销售至80多个国家，且受到西门子、施耐德电气、波音等知名企业的认可与采用。近来，该公司为顺应工业4.0的趋势，积极投入创新应用的开发以提高产品附加价值，而机台监测与预防保养即是其想导入的新功能之一。

研发初期，该公司原本打算选用美商的USB数据采集模块，可仔细估算后发现成本过高可能会使拥有新功能的带锯机失去市场竞争优势；但若以计算机加装数据采集卡的方式，除了占用较多空间且布线也更为复杂外，均不符合该公司需求，因而寻找更具成本效益的解决方案。

该公司除了对价格、尺寸与外观有特别的要求之外，新的解决方案还要提供各种功能，包括快速取样的多通道模拟I/O以采集机台信息、多信道数字I/O以控制机台、网络端口上传数据至后台的管理系统、以及软件开发工具以便加速系统开发。再则，由于带锯机的使用环境相对严苛，像是锯切作业易制造粉尘、切削与输送工件则会产生振动、马达转动时的瞬时电压会出现噪声干扰等等，因此解决方案亦要能解决这些问题来确保系统能顺利取得精确的相关数据。

研华的MIC-1810是全球首创在PC-based控制平台上整合数据采集模块与讯号处理转换模块（signal conditioning and processing transducer）的嵌入式计算机，将其安装在金属切割带锯机的控制机箱内来连接电流传感器与电阻式温度传感器（RTD），设备制造商就能精准地采集带锯机切割时所产生的讯号，并以此数据为机台建模，再从中归纳找出相关零组件需要维护或更换的特征值，从而达到预防保养的目的。

为了让MIC-1810能够精致紧凑，研华设计产品时从传统嵌入式计算机进行“减肥计划”以去除部份不需要的系统功能并采取无风扇设计，因而让这款计算机的尺寸仅有手掌般大小；而内建的端子台能直接锁定传感器的讯号线，既节省空间又能免除布线的麻烦；导轨式安装则能方便地装设在各式机台的配电箱或控制机柜内；具有耐振动与抗脏污的特色可以保障系统即使是在恶劣的使用环境也能稳定运作。另外，提供多个I/O通道的MIC-1810可从模拟输入信道采集的电流与温度的讯号来对机台进行实时监测；并利用数字输入与输出信道来控制工件在输送带的进出、以及机器开启与停止等动作；以太网络端口则负责将机器信息上传至云端以进行远程监控。

软件方面，MIC-1810内附的WebAccess/MCM既是软件开发工具也是基于浏览器的机台状态监控软件，其可实现节省软件授权费外，工程师也无须编程只需通过简单的设定就能设计出预防保养系统，而这套软件所提供的多项设备监诊功能亦能加速完成系统设计，譬如：可将所收集来的讯号直接转成实际物理量而省去用户额外花时间建置对照表（mapping table）、提供快速傅立叶变换（Fast Fourier Transform）使讯号频域分析变得更方便、示波器则能实时显示讯号波形藉此来确认设备是否正常运作。最终，所有上传至云端的数据可通过WebAccess/MCM实现机台状态的可视化管理，让用户可以充分掌握所有设备的运作情况。  

致力于技术创新和工艺改革的这家金属切割带锯机制造商，其带锯机不仅曾获台湾金点设计奖，美国钢铁中心也曾评比其为切削服务产业中品牌第一的公司。因此，为了维持最佳的品牌形象和企业声誉，该公司对于设备内所要使用的相关产品亦有相对较高的要求。而具备低成本高效益特色的MIC-1810不论是性能或外观都能满足其需求外，研华还提供了专业且贴心的客制化服务，既解决客户讯号采集干扰的问题，也额外为客户设计专属的标志（logo），让提供机台监测与预防保养功能的带锯机能以更高的附加价值热销全世界。

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