Messtechnik Schwingungsmessung leicht verständlich – ein flexibles Messgerät macht’s möglich

Redakteur: Ines Stotz

Vibrationen haben oft den entscheidenden Einfluss auf die Qualität von Produktionsprozessen. Deshalb müssen Schwingungen permanent erfasst und intelligent ausgewertet werden. Delphin Technology hat jetzt ein kostengünstiges und flexibles Messgerät vorgestellt – und eröffnet damit eine neue Dimension in der Schwingungsmessung.

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Frank Ringsdorf, Vorstand Technik, Delphin Technology: „Schwingungsmesstechnik ist ein komplexes Thema. Wir machen es mit ExpertVib leicht verständlich und eröffnen neue Anwendungsfelder.“
Frank Ringsdorf, Vorstand Technik, Delphin Technology: „Schwingungsmesstechnik ist ein komplexes Thema. Wir machen es mit ExpertVib leicht verständlich und eröffnen neue Anwendungsfelder.“
(Bild: Näther)

Die Anforderungen moderner Schwingungsmessung, die häufig als eine Spezialdisziplin der Messtechnik betrachtet wird, steigen permanent. So müssen Maschinen in kritischen Situationen in Millisekunden abschalten. Schwingungsmesstechnik ist also oft unabdingbar, um Anlagen, Maschinen und Prüfstände effektiv zu nutzen und sicher zu betreiben.

„Wir haben uns im Markt dieser sehr verbreiteten Technologie bereits eine beachtliche Position erarbeitet und wollen diese nun mit unserem neu entwickelten Schwingungsmessgerät ExpertVib festigen und weiter ausbauen“ erklärt Frank Ringsdorf, Vorstand Technik bei Delphin Technology.

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Scheinbare Gegensätze vereint

Das Unternehmen aus Bergisch-Gladbach hat jetzt scheinbare Gegensätze vereint und viele Anforderungen und Funktionen in einem kompakten Messgerät zusammengefasst. Alternative Technologien würden nämlich häufig mehrere Geräte erfordern. „Mit dem neuen Messgerät wird die Schwingungsmessung nun deutlich erleichtert. Dementsprechend sind Inbetriebnahme- und Schulungszeiten kurz“, führt der Experte weiter aus.

Mit ExpertVib sei es gelungen, komplexe Funktionen und die Anforderungen an eine hohe Flexibilität anwenderfreundlich zusammen zu fassen. Laut Frank Ringsdorf eröffnen sich dadurch neue Anwendungsfelder, bei denen der Einsatz von Schwingungsmesstechnik bisher nicht wirtschaftlich möglich war.

Vielseitige Feldbusanbindungen in einem Gerät

Zum Einsatz kommt geräteintern eine auf ARM Technologie basierende CPU, die über genügend Leistungsreserven verfügt.

Das Messgerät bietet Analyse- und Überwachungsfunktionen, intelligente Signalvorverarbeitung mit autarker Datenspeicherung und vielseitige Feldbusanbindungen in einem Gerät. Nach Auskunft des Fachmanns lassen sich neben einer direkten Kostenersparnis lästige Schnittstellenprobleme gleich von Anfang an vermeiden.“

Im Fall von nicht periodischen Signalen wie es bei der Störungssuche der Fall ist, kann mit ExpertVib genau analysiert werden. Im Betriebsmodus „permanente Abtastung“ sind auch kleinste Störungen erfassbar. „Das Gerät misst, überwacht und speichert völlig autark. In Verbindung mit dem internen Datenspeicher arbeitet es besonders sicher und zuverlässig“, fügt Ringsdorf an.

Universelle Ein- und Ausgänge und sichere Überwachung

Es verfügt über 16 synchrone Analog-Eingänge mit Abtastraten bis zu 50 kHz pro Kanal. Zum Einsatz kommen 24 Bit A/D Wandler, die äußerste Messgenauigkeit garantieren. Alle Kanäle sind gegeneinander galvanisch getrennt. Querbeeinflussungen zwischen den Kanälen können gar nicht erst entstehen. Integrierte Komparatoren und Digital-Eingänge erlauben eine flexible Triggerung.

Messwerte werden „on the fly“ überwacht und bei Grenzwertverletzungen lassen sich bis zu acht Digital-Ausgänge in Millisekunden schalten. Mit Hilfe der Softwarekanäle können Grenzwertverletzungen systematisch zu Sammelalarmen zusammengefasst werden.

Alarme sind alternativ zu der Ausgabe auf Digital-Ausgängen, auch über Feldbusschnittstellen, absetzbar. Auf zwei Analog-Ausgängen können Kennwerte oder Rohzeitsignale von beliebigen Analog-Eingängen ausgegeben werden.

Schnittstellen zu Feldbussystemen und zum PC

ExpertVib wird über LAN in das Netzwerk oder per USB mit PCs verbunden. Das Gerät bietet zur Ankopplung an Feldbusse zwei Profibus DP Slave-Schnittstellen, eine Modbus TCP und eine Modbus RTU, sowie eine frei konfigurierbare CAN Schnittstelle. Die Schnittstellen können alternativ auch zur Ankopplung von beliebigen Messgeräten und Sensoren über RS232/485 verwendet werden.

Mittels GSD-Datei wird das Gerät in Profibus integriert. Wahlweise lässt sich die Betriebsart auf redundanten Profibus V1.2 umschalten. Die LAN- und RS485-Schnittstelle kann Daten über das Protokoll Modbus TCP/RTU übertragen. Der Betrieb wird als Modbus-Master oder Slave unterstützt.

Die LAN-Schnittstelle überträgt alle Messwerte, einschließlich der Softwarekanäle online und mit hoher Geschwindigkeit ins Intranet oder Internet. Von jedem Netzwerk-PC kann über diese Schnittstelle auf das Gerät zugegriffen werden. Um Schwingungsmessungen mit höheren Kanalzahlen zu realisieren, lassen sich mehrere ExpertVib-Geräte synchronisieren.

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Modulare Analysefunktionen

„Die vielseitigen Softwarekanäle qualifizieren das Messgerät für tiefergehende Analysen und Überwachungsaufgaben“, erläutert Dietmar Scheider, Senior Sales Manager bei Delphin Technology. Er zeigt auf, dass sich alle relevanten Kennwerte aus Zeitsignalen und Spektren ermitteln lassen. Spektren werden online berechnet (FFT) und zusammen mit Zeitsignalen und Kennwerten gespeichert. Anwender können modular eigene Analysefunktionen kanalselektiv zusammenstellen.

Zu den Funktionen gehören Hoch-, Tief- und Bandpassfilter, Intergratoren, FFT-Algorithmen und vieles mehr. Typisch sei die Überwachung von harmonischen Schwingungen. Die Phasenmessung liefert dazu die passenden Kennwerte. Auch ungerade Harmonische, wie zum Beispiel die Schaufelpassierfrequenz, lässt sich berechnen. Zur Überwachung von Frequenzbändern können drehzahladaptive schmalbandige Kennwerte, wie Hauptfrequenz, RMS eines Bandes oder maximale Amplitude im Band ausgewertet und überwacht werden.

Flexibilität durch Softwarekanäle

Die ExpertVib-Geräte verfügen über erweiterte Funktionen zur Signalverarbeitung. Diese werden unter dem Begriff „Softwarekanäle“ zusammengefasst. Diese ermöglichen Funktionen wie Grenzwertüberwachung, Integration oder Onlineberechnung und sind sehr einfach konfigurierbar.

„Anwender die keine Experten in der Programmierung sind, können problemlos eigene Überwachungsaufgaben oder Bilanzierungen selbständig implementieren. Das Baukastenprinzip ist bewährt und sehr beliebt“, unterstreicht der Senior Sales Manager.

Softwarekanäle lassen sich per Mausklick anlegen, konfigurieren und später geräteintern, autark abarbeiten. Dabei hat ein Kanal jeweils einen oder mehrere Eingänge und einen Ausgang. Sie sind einfach miteinander verknüpfbar. Somit stellen auch komplexere Funktionen kein Problem dar. Alle Funktionen werden autonom durch den leistungsfähigen Prozessor durchgeführt und garantieren dadurch einen sicheren Betrieb des Gerätes.

Fernüberwachung und autarker Betrieb

Für den autarken Betrieb sind große Datenlogger-Speicher bis 32 GB eingebaut. Er kann sowohl Rohsignale als auch Spektren und Kennwerte speichern. Ausgelesen wird er über USB, LAN oder mit einem USB-Stick direkt am Gerät. Ein Passwortschutz erlaubt nur authentifizierte Zugriffe.

Eine drahtlose Anbindung in Netzwerke, sowohl in lokale WLANs oder über UMTS- oder LTE, ist mit direkt möglich. Im Gerät werden dazu Wireless Module oder ein Modem eingebaut. Ein Slot für eine SIM-Karte ist auf der Gerätefront vorhanden. Der Anschluss von Antennen erfolgt an den SMA-Buchsen am Gerät. Das Touchdisplay zeigt wichtige Konfigurationsdaten oder Messwerte übersichtlich an.

ProfiSignal – die passende PC Software

ExpertVib ist durchgängig an die Software ProfiSignal angebunden und wird zusammen mit der Option „Vibro“ angeboten.

Dietmar Scheider: „Dabei handelt es sich um eine Komplettsoftware für Anwendungen aus der Messwerterfassung und -analyse, Visualisierung und Automatisierung. Sie ist sehr benutzerfreundlich und kombiniert einen professionellen Funktionsumfang mit erstklassiger Bedienbarkeit.“ Zudem ist sie modular, skalierbar und in den drei Versionen Go, Basic und Klicks verfügbar. Die Option „Vibro“ ergänzt sie um die Diagramme Spektrum, Kaskade, Zeitsignal sowie Orbit und ermöglicht die Darstellung der mit dem Gerät gemessenen und berechneten Schwingungswerte. Das Orbit- und Trend-Diagramm ermöglicht die graphische Darstellung der kinetischen Wellenbahn inkl. der maximalen Auslenkung Smax und der Winkellage / -phase.

Die Konfiguration erfolgt mit der intuitiven Software „DataService/Konfigurator“ aus dem Hause Delphin. Neben der Online- ist auch eine Offline-Konfiguration möglich. Gerätekonfigurationen werden unverlierbar in den Geräten gespeichert.

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