为了为您提供构建 PdM 部署的蓝图，戴尔与包括 SAP 和 ifm 在内的合作伙伴开发了以 Edge Gateway 5000® 为中心的灵活架构，以提供完整的解决方案。本文紧接本系列关于预测性维护的两篇文章中的第一篇：实现预测性维护 (PdM)使用物联网提高维护效率的六个步骤
1。解决方案概述
设备仪表由易福门提供，配备各种理想的传感器来收集机器运行数据。传感器数据由 ifm IO-Link 主块转换为以太网/IP 流量，然后传递到 Dell Edge Gateway 5000，使您能够收集、分析、中继和处理实时数据。 Dell Edge Device Manager (EDM) 允许您部署、分组和安全地管理连接的网关，无论其物理位置如何。SAP 边缘堆栈包括 SAP Intelligent Edge、SAP Dynamic Edge Processing 和SAP Device Management for IoT（由 Telit 提供）管理设备连接、本地存储和分析、数据流分析以及与后端系统的同步。这确保通过生成警报立即对易腐烂的数据采取行动，并确保仅将有意义的数据发送到云以最大限度地减少昂贵的网络带宽消耗。 PdM 部署的理想后端是 Dell PowerEdge R930 HANA 设备，在本地或云中运行，带有 SAP 预测性维护和服务 (PdMS) 应用程序堆栈。这使您能够将结构化和非结构化 IT 系统数据集成到您的模型中，并运行大数据分析来识别更精细的模式，从而更早地预测故障。 SAP HANA 还提供与您的企业资产管理系统的集成，用于报告、生成警报和自动维护调度。2。边缘描述
选择您的 PdM 用例应用程序后，确定哪个 da实施需要 ta 来源。一些现有数据只需要集成（来自现有 MES 和 ERP 系统以及只需连接到互联网的机器的数据），而其他系统则需要进行检测以捕获数据。在这些情况下，可能需要添加新设备，例如夹在配电盘接线上或安装在机器上以测量特定机制振动的传感器。成功实施预测性维护计划的关键是利用确定机器状况的适当传感器。选择传感器首先要了解机器的潜在故障模式以及与这些模式相关的警告标志。带有旋转部件的设备上的典型警告标志包括不平衡、轴承损坏、气蚀（泵）、机器振动水平增加、机器部件温度升高、润滑流量损失或减少以及冷却水损失或减少ter flow. 每个警告标志都可以使用适当的传感器技术进行监控。当需要新仪器时，这里有一些传感器需要考虑，包括在您的计划中。振动传感器振动传感器监测机器运行期间存在的加速度，并且是制定预测性维护策略的最佳起点。传感器应安装在机器的刚性部分（例如框架），并尽可能靠近被测物体（轴承、轴等），以确保适当的振动信号传输。基本振动传感器检测机器振动的整体增加，表明潜在的机器问题。更复杂的传感器使用 FFT（快速傅立叶变换）信号处理来查看频域中的传感器信号，以检测特定机器部件（如滚动轴承或风扇叶片）的问题。振动传感器提供机器状况的最佳领先指标信息。ifm 的多重振动传感器ation monitor 可以对机器内部的组件进行特定的振动分析，例如滚动轴承、旋转不平衡和齿轮传动。该系统由一个机柜安装诊断模块和多个永久安装在设备上的紧凑型加速度计组成。该系统的内部微处理器可跟踪多达 20 个不同的机器组件。使用“向导”引导配置软件可以直接对显示器进行编程。 ifm 的 UW0001 振动入门套件包含您入门所需的一切 - 图片由 Dell EMC 提供。温度 ifm 的紧凑型 TN 系列温度传感器 - 图片由 Dell EMC 提供 温度传感器监控关键机器组件或辅助系统，以检测机器状况的变化。对于直接测量应用，RTD’s（电阻式温度检测器）和热电偶被使用。对于间接测量应用，使用非接触式红外传感器。典型应用是轴承温度、润滑温度和冷却水温度。ifm 的紧凑型 TN 系列温度传感器结合了评估电子设备、数字显示器、传感探头和过程接头，是一个完全密封和校准的系统，可随时安装在您的应用中。一个简单的按钮菜单允许对传感器进行编程以适合您的应用设置点。这些传感器设计有两种颜色（红色/绿色）集成数字显示屏，指示过程值是否在可接受的范围内或是否已超过限制。润滑系统中存在的颗粒污染水平。增加 pa文章计数可以指示齿轮箱中的潜在磨损问题。油粒子传感器是在线装置，应安装在润滑回路中关键机器部件之后。ifm 的 LDP100 在线粒子监测器可监测油液的清洁度或污染程度。集成的数据存储器允许在更长的时间内记录数据。 LCD 显示屏指示清洁度级别。粒子监测器根据消光原理工作。由流经测量单元的介质中的颗粒引起的激光束光强度变化由光电探测器检测。Flow ifm 的 SV 系列涡街流量计 - 图片由 Dell EMC 提供 流量传感器监测润滑或冷却的流量水流。流量的减少或损失可能会导致未来的机器问题。流量传感器安装在润滑或冷却管路中，并且使用的传感原理（热敏、磁感应、超声波等）取决于所需的介质类型、流量和管路尺寸。ifm 的 SV 系列涡街流量计旨在同时监测流量和检测循环水的流体温度工业应用。该仪表采用涡流原理，封装在适用于恶劣环境的紧凑型坚固外壳中。涡流技术可实现简单的传感器设计，并且能够以极低的成本轻松制造。该仪表提供高对比度 TFT LCD 数字显示屏，可定制以最适合应用。电流传感器监控机器组件的电流消耗。一个典型的应用是监测电机的电流消耗。随着时间的推移电流消耗增加可能表明电机存在磨损/问题。这些传感器夹在为电机供电的电缆周围。湿度湿度或湿度传感器监测液压和润滑剂中的水分含量化油。过多的水分会导致腐蚀和其他机器问题。这些传感器通常安装在润滑或液压油箱中。ifm 的 LDH100 传感器通过电容测量元件测量油中 0…100% 范围内的相对湿度。除了相对湿度之外，传感器还提供介质温度作为模拟信号。其他传感器上面讨论的传感器类型是机器预测性维护中最常用的设备，但许多其他传感器可用于机器特定应用。各种位置传感器（电感式、光电式、电容式和磁性）可用于机器位置或产品检测。还提供压力和液位等其他过程传感器。2.1 需要考虑的最佳实践
从振动分析开始：振动传感器是部署实时预测性维护计划的最佳起点。从关键的瓶颈机器 ins 开始高振动传感器监控机器的关键部件，并开始收集数据以了解机器状况。随着关键故障模式的根本原因被发现，可以在以后添加其他传感器。解锁机器已经可用的数据源：机器已经利用大量传感器来控制机器本身。使用来自这些传感器的现有数据以及新的传感器数据（例如振动传感器）将提供有关机器状况的大量信息。传感器数据可以直接从 PLC 中提取。如果传感器与 IO-Link 兼容，则传感器数据也可以直接传递到 Edge Gateway。IT OT 融合：考虑 IT、运营、财务和项目团队等组织之间的关系。您的 IT 和运营技术 (OT) 基础设施是否融合在一起，使您的运营设备能够访问核心 IT 网络并更轻松地将您的系统链接在一起？它总是更好地从一开始就与 IT 和 OT 组织合作。架构师从您所拥有的开始：通过利用现有投资快速且经济高效地从试点转向生产，而无需被迫拆除和更换，并通过集成开放的、未来的准备就绪的基础设施解决方案。有线与无线传感器的考虑因素：另一个考虑因素是是使用有线传感器还是无线传感器从各种能源收集数据，这一决定通常受到多种因素的影响。例如，您是在与大型制造厂、分布式现场资产还是石油钻井平台打交道？各种能源消费者是靠近、分散、在室内还是在室外？您能否轻松地将电缆连接到主要能耗点的传感器？硬连线连接提供可靠的连接，但在改造和新安装中，拉动电缆的成本过高，甚至在某些设施中是不可能的。在这种情况下，无线传感器ors 可能是有吸引力的替代品。您能否为每个传感器提供有线电源，或者它们是否需要自供电（例如，电池、太阳能）？哪些位置距离传感器相对较近，因此更适合数据聚合？这些是在有线和无线传感器解决方案之间做出决定时的重要因素。云与本地考虑因素：此参考架构中的后端服务器可以设置在云中或本地。本地设置的好处包括 IT 资源的所有权和控制权以及本地用户更快的性能，这应该通过支持基础设施的资源成本来平衡；为高峰需求购买设备时的冷却、电力和物理安全成本以及未使用的容量。另一方面，云环境中的设置提供可预测的每月费用，根据需求、维护和管理费用轻松扩展或缩减是服务提供商的责任。这应该与内部部署环境相比，系统的控制和访问较少，并且性能取决于客户位置的 Internet 连接质量。标准与扩展算法访问：在许多情况下，SAP 预测性维护和服务中包含的标准算法应用程序就足够了，但对于不足够的情况，可以扩展应用程序。开箱即用的应用程序中提供三种普遍适用的数据科学算法：异常检测、主成分分析和 Weibull 剩余使用寿命。这些是有意涵盖传感器数据本身之外很少或没有其他信息已知的情况。他们假设机器在大部分时间都在正常运行，偏离正常运行可能表明存在问题。如果使用定制的数据科学算法可以获得更多信息，可以提供更好的结果。安全考虑：数据安全是首要任务 num一个。至少，使用数据加密和隧道保护业务关键信息和个人信息。智能网关通过可信平台模块 (TPM)、安全启动、BIOS 级密码和端口锁定提供硬件级安全性，以最大程度地减少对系统的未授权访问。有关保护您的能源管理解决方案的更多讨论，请查看戴尔安全白皮书。2.2 通过 IO-Link 访问传感器数据
工业 4.0 旨在让我们的工厂变得更加智能，因此我们的机器可以收集有价值的数据，然后实时交流和利用这些数据。这种通信可以增强生产能力，同时能够立即访问和分析以前不可用的数据。工业 4.0 的基础是利用来自车间的实时数据。一旦收集到这些数据，就可以对其进行分析、制定和共享，从而使工业 4.0 的各个方面成为现实。机器上的传感器收集了大量s 的数据，但直到现在，数据基本上被困住了，没有通往控制或数据收集系统的途径。 IO-Link 可以通过现有布线访问这些捕获的数据。IO-Link 是一种全新的、独立于制造商的传感器和执行器点对点连接。它可用于以数字方式传输传感器数据。使用 IO-Link 主块，预测性维护传感器数据可通过以太网轻松传输到各种 SAP 解决方案。LINERECORDER Agentifm 的 LINERECORDER 代理软件允许通过 SAP IoT 适配器将传感器数据简单映射到 SAP PCo 或 HANA。LINERECORDER SMART OBSERVERifm 的 LINERECORDER SMART OBSERVER 软件用于系统状态监测。机器状况在本地显示，传感器数据可以存储在 Edge Gateway 中以供进一步预处理。3.0 雾描述
Dell Edge Gateways 将您的现场传感器、设备和制造系统连接到互联网。坚固耐用，无风扇，带工业风我们的网关采用试用级外形规格和 DIN 导轨或壁挂式安装，可扩展且专为长寿命和 24/7 使用而设计，在 -30°C 至 70°C 下可靠。 Dell Edge Gateway 5000 使您能够收集、分析、中继和处理来自机器传感器的实时数据，并生成准确的动态预测。在边缘对聚合数据执行分析，然后仅通过网络发送汇总结果。分散的数据分析还允许本地系统在与云的连接暂时丢失时维持正常运行。将您的系统、传感器和设备安全地连接到互联网接受各种 I/O（有线或无线）本地，并集成行业协议，如 BACnet , Modbus, CANbus, ZigBee ...聚合、规范化、分析并仅将主要数据发送到后端进行存储和趋势分析支持可信平台模块 (TPM) v1.2 以安全地存储工件（包括密码、证书或加密密钥）) 用于对网关进行身份验证。与云、数据中心和其他设备交换数据——在“迷雾”中提供分析 实时做出反应，即使在网络出现故障或潜伏时也能提供硬件级安全性和 I/O 的 BIOS 锁定端口，在 IP65 机箱上发出入侵警报对于连接性较差或网络容量有限的环境，网关可以处理、存储和转发过滤后的数据，并提供离线功能以维护操作。戴尔边缘网关的边缘设备管理器 (EDM) 允许管理人员部署、分组和安全地管理连接的网关，而不管它们的物理位置如何。 EDM 提供了提高生产力的最快途径，无需在本地安装或维护管理软件，并自动从云端访问最新功能。强大的推送通知框架与操作系统和应用程序映像功能相结合，允许 EDM 部署和管理操作系统映像、更新、应用程序到设备无缝地使用 EDM，您将获得：GUI 驱动的配置和异常处理简化的设备注册和分组对 Edge Gateway 和嵌入式 PC 的高级洞察全部来自浏览器关键注意事项：在考虑数据源时，请考虑组织环境的性质。对于位于室外或非温度控制位置的设备，您安装的传感器和网关必须能够承受 -30°C 至 70°C（-22°F 至 158°F）范围内的极端温度.考虑选择计算能力超过最初所需的网关，以支持将来可能会发现的新应用程序。现在投资于计算空间比以后支付上门服务升级网关的容量要便宜得多。SAP IoT Intelligent Edge 提供了一组软件组件，可以安装在 Dell Edge Gateway 5000 上以管理设备连接和管理人员t、本地存储和分析、数据流分析以及与后端系统的同步。推荐使用以下产品组合在边缘收集、存储和处理数据，包括：SAP Plant Connectivity (PCo) – 连接到许多数据库和传感器协议在车间，例如：OPC、OPCDA、OPCHDA、OPC A&E、OPC UAOLEDB 和 ODBCProficy、OSIsoft PI 和 IP21 HistoriansCitect SCADA 系统文件监视器和 Web 套接字 Streaming Lite – 提供在边缘执行复杂事件处理的能力，包括：整合输入来自多个传感器或来源的聚合、丰富和过滤原始数据无需往返中央服务器即可在边缘生成操作或警报将增值事件数据流式传输到中央智能数据流服务器以进行额外的事件处理和记录SQL Anywhere – 提供占用空间小的嵌入式数据库收集并存储来自设备的传感器数据。SAP Partner Edge ProductsDynamic Edge Processing – 将来自 ERP 和其他业务套件应用程序的关键业务数据从核心带到边缘，以便基于业务和传感器数据的融合做出实时决策，即使当前无法连接到核心。HANA IoT OSIsoft 的连接器 – 在 OSIsoft Pi 历史学家和 SAP 后端预测性维护和服务应用程序之间提供直接连接访问控制和自动化系统以及智能设备生成的丰富数据集将 OSIsoft 的操作数据与 SAP 和第三方的业务数据合并具有事务性业务数据的系列数据支持增强的业务分析并提供适用的业务见解或另一个 SAP 系统嗯。 Telit deviceWISE 支持西门子、三菱、罗克韦尔、欧姆龙的所有流行 PLC 和最广泛使用的生产设备，并且与几乎所有可用的数据库、消息队列和应用程序服务器系统兼容，包括 IBM、SAP、ORACLE 和 Microsoft.SAP HANA 和 Predictive维护和服务应用程序 (PdMS) 将运营数据和 IT 数据结合起来，对组合数据集进行分析。尽管一些数据处理可以在边缘完成，但要进行更高级的分析，数据分析需要在具有更多存储和计算能力的核心完成。 SAP Predictive Maintenance and Service 是一个在 SAP HANA 之上运行的应用程序，SAP 需要以下组件：SAP Predictive Maintenance and Service，内部部署版 SAP HANA 平台或企业版这些可选组件在许多情况下可能很有用，以获得更多预测性维护安装的价值：SAP IQ 或 OSIsoft Pi –这些数据库中的任何一个都可以作为热数据存储来保存 SAP HANA 中当前不需要的传感器数据。这有助于降低总拥有成本并提高 SAP HANA 工作室中大量数据的性能——这是一种为个性化分析开发定制数据科学算法的方法。
