Тенденции использования единой аппаратной платформы для создания портативных анализаторов вибрации обуславливают развитие специализированного программного обеспечения анализаторов.
В области разработки и производства портативных приборов для анализа параметров вибрации технологического оборудования промышленных предприятий последние несколько десятилетий прослеживаются тенденции использования единой аппаратной платформы для их создания. Отличие различных портативных анализаторов вибрации в этом случае заключается в сопутствующих аксессуарах, периферийном оборудовании (первичных преобразователях и т.д.) и главное — в установленном программном обеспечении (ПО), а соответственно, и в функциональных возможностях [1…3].
Аппаратная платформа, по сути, представляет собой специализированный портативный компьютер формата КПК (рис. 1) или планшета (рис. 2) и позволяет эмулировать различные «виртуальные» приборы. Например, кроме анализатора вибрации, это может быть виброметр, центровщик валов, дефектоскоп, балансировщик роторов и др. Наряду с функциями измерительного прибора они также используются как портативные сборщики данных. В запоминающем устройстве прибора накапливаются в хронологическом порядке результаты измерений по большому количеству обслуживаемого технологического оборудования, а детальный анализ результатов измерения уже осуществляется с помощью специализированного ПО на персональных компьютерах.
Рис. 1. Примеры использования единой платформы формата КПК для сборщиков данных с функциями анализатора вибрации: а – DLI Watchman® DCA-31, DLI Engineering Corp. (Великобритания); б – Vibrotest 80, «Brüel & Kjær Vibro GmbH» (Германия); в и г – 1441 Dynamix 2500 Data Collectors и EK Enpac Ex Data Collector, Rockwell Automation, Inc. (США); д – Emerson CSI 2125-IS Machinery Health Analyzer, Emerson Electric Co. (США); е и ж – Microlog CMXA 51-IS и Microlog Analyzer GX, AB SKF (Швеция)
Прародителем всех сборщиков данных, приведенных на рис. 1, является DLI Watchman® DCA-31 (рис. 1а) разработки и производства DLI Engineering Corp., впоследствии поглощенной фирмой AB SKF.
Рис. 2. Примеры использования единой платформы формата планшета для анализаторов вибрации: а – Microlog Analyzer AX, AB SKF (Швеция); б – Vibroport 80, «Brüel & Kjær Vibro GmbH» (Германия)
В настоящее время небольшим фирмам и компаниям в области разработки и производства портативных приборов для технической диагностики и неразрушающего контроля нет необходимости заниматься разработкой собственной специализированной аппаратной платформы. Достаточно взять готовое решение – аппаратную платформу — и сконцентрировать все внимание на разработке ПО под конкретные функциональные задачи и возможности прибора [2].
В отечественной практике разработки и производства портативных анализаторов вибрации также имеют место вышеуказанные тренды. В качестве такого примера можно привести анализаторы вибрации Baltech VP-3470 [4] и Brig [5], имеющих общую аппаратную платформу (рис. 3).
Рис. 2. Примеры использования единой платформы формата планшета для анализаторов вибрации: а – Microlog Analyzer AX, AB SKF (Швеция); б – Vibroport 80, «Brüel & Kjær Vibro GmbH» (Германия)
Рынок специализированного ПО для портативных анализаторов вибрации еще только зарождается. Сегодня складывается ситуация, что при выборе портативного анализатора вибрации выбор ПО осуществляется заочно, так как ПО является заранее предустановленным и замене не подлежит.
В числе функциональных возможностей ПО современных анализаторов вибрации можно выделить:
программирование на выполнение измерений по маршруту и вне маршрута с установкой граничных значений регистрируемого параметра для визуальной индикации выхода его за пределы;
визуализацию технического состояния группы объектов диагностирования (выделенных по участку или цеху предприятия);
представление результатов измерения в различных форматах (текстовом и графическом) и вариантах (графики в декартовых и полярных координатах). Различное размещение и группирование данных на экране;
манипулирование данными, например, увеличение участка спектра, изменение масштаба осей, отображение гармоник и субгармоник и т.п.;
обработку результатов измерения с помощью различных математических методов и алгоритмов;
экспорт данных для обработки, анализа или использования данных для решения других прикладных задач, например, моделирования объектов диагностирования;
импорт данных, например, результатов моделирования или данных из других средств диагностики для сопоставления результатов анализа;
выполнение мониторинга по всему периоду контроля технического состояния объектов диагностирования;
выполнение анализа результатов измерения с применением экспертных систем;
разработку и редактирование математических методов обработки и экспертных методик анализа результатов измерения;
подготовку отчетных материалов (протоколов измерений, заключений по техническому состоянию, рекомендаций ремонтным службам и т.п.) и ведение базыданных сопутствующей документации;
ведение базы данных эталонных бездефектных объектов;
использование систем самообучения и др.
На основе вышеизложенного предложена следующая система классификации ПО портативных анализаторов вибрации (рис. 4) [6]:
ПО сборщиков данных с функциями анализатора вибрации на базе КПК, которое предназначено для выполнения и накопления результатов измерений и вывода минимальной информации: номера точки контроля или объекта диагностирования, среднеквадратичных и др. значений параметров вибрации. Кроме этого, ПО должно позволять визуально на экране прибора контролировать и редактировать базу данных результатов измерений, выполнять анализ во временной и частотной областях параметров вибрации, сопровождать результаты измерений примечаниями, выполнять внутриприборную диагностику;
ПО анализаторов вибрации на базе планшетов, работающих под управлением операционной системы (ОС), должно включать как вышеперечисленные функциональные возможности сборщиков данных, так и дополнительные функции, а именно — по обработке, манипулированию и анализу результатов измерения и диагностической информации; экспертные системы, в том числе адаптируемые экспертные системы и системы разработки и редактирования экспертных методик анализа результатов измерения параметров вибрации.
Рис. 4. Классификация ПО анализаторов вибрации
Таким образом, современной тенденцией развития анализаторов вибрации следует считать создание кроссплатформенного ПО для эмуляции различных «виртуальных» приборов на различных аппаратных платформах. Связано это с тем, что функциональные возможности современных промышленных портативных компьютеров сравнялись, а в некоторых случаях превзошли аналогичные возможности аппаратных платформ анализаторов вибрации. Данные обстоятельства открывают новые возможности по преобразованию в анализатор вибрации любого промышленного портативного компьютера или даже смартфона. Стоимость такого решения, скорее всего, будет ниже, чем стоимость узкоспециализированного прибора, ограниченного в своих функциональных возможностях.
Подтверждением тому является появление новых инновационных компаний и творческих коллективов, предлагающих готовые решения для преобразования планшетов и смартфонов в различные аналоги анализаторов вибрации (рис. 5) [7], оказывающих услуги в подборе аппаратных платформ и разработке устройств согласования с периферийным оборудованием (первичными преобразователями — датчиками вибрации, температуры и т.п.), а также в создании ПО — от разработки технического задания до опробования готового прибора в условиях производственного предприятия.
Рис. 5. Приложение VibroChecker PRO превращает iPhone или iPad в профессиональный измерительный прибор
Список литературы
Сотников, А.Л. Современные тенденции развития портативных анализаторов вибрации // Научно-технический прогресс в черной металлургии — 2017: Материалы III Междунар. науч. конф. (Череповец, 19–20 октября 2017 г.). — Череповец: Череповецкий гос. ун-т, — С. 218–224.
Кравченко, В.М. Критерии выбора спектроанализаторов вибрации / В.М. Кравченко, В.А. Сидоров, А.Л. Сотников // Сб. науч. тр. Донбасского государственного технического университета. — Алчевск: ДонГТУ, 2005. — Вып.19. — С. 201–208.
Сидоров, В.А. Сравнительный анализ технических характеристик анализаторов вибрации / В.А. Сидоров, А.Л. Сотников // Вибрация машин: измерение, снижение, защита. Материалы 2-й Межд. науч.-техн. конф. — Донецк: ДонНТУ, 2004. – С. 81–88.
Виброанализатор Baltech VP-3470 универсального применения для вибродиагностики и балансировки [Эл. ресурс]. — Режим доступа — http://www.baltech.ru/catalog.php?catalog=196.
Виброанализатор Brig [Эл. ресурс]. — Режим доступа — http://www.balansmash.ru/vibroizmeritelnoe-oborudovanie/portativnye-pribory/ vibroanalizator-brig.
Сотников, А.Л. Программное обеспечение систем вибродиагностирования / А.Л. Сотников, В.А. Сидоров, Л.М. Серебров, А.А. Духовский // Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики. Материалы 13-й ежегодной межд. конф. и выставки 3–7 октября 2005 г. — Ялта — Киев: УИЦ «Наука. Техника. Технология», 2005. — С. 176–179.
Eitel L. App turns Apple iOS devices into professional vibration measurement tools [Эл. ресурс]. — Режим доступа — http://www.motioncontroltips.com/app-turns-apple-ios-devices-professionalvibration-measurement-tools/.
Журнал Prostoev.NET № 2(15) 2018 А.Л. Сотников, д.т.н., профессор, начальник научно-исследовательской части ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», г. Донецк
Простоев.НЕТ
Компания ООО «Простоев.НЕТ» — межотраслевой информационно-образовательный проект по вопросам организации процессов ТОиР и управления надежностью оборудования.