KR102645635B1 - Apparatus for vibration analysis - Google Patents

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KR102645635B1 KR1020210094355A KR20210094355A KR102645635B1 KR 102645635 B1 KR102645635 B1 KR 102645635B1 KR 1020210094355 A KR1020210094355 A KR 1020210094355A KR 20210094355 A KR20210094355 A KR 20210094355A KR 102645635 B1 KR102645635 B1 KR 102645635B1
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황희석
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(주)명성에이앤티(A&T)
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Abstract

진동 분석 장치가 개시된다. 진동 분석 장치는, 진동센서로부터 진동신호를 입력받는 입력부, 입력된 진동신호를 미리 설정된 복수의 주파수 대역별로 분리하여 주파수 대역별 진동값을 출력하는 필터부, 출력된 주파수 대역별 진동값에서 각각 피크값(PEAK) 및 실효값(RMS)을 추출하는 검출부, 주파수 대역별 진동값, 피크값 또는 실효값을 출력하는 출력부 및 입력부에 상기 진동신호가 입력되면, 필터부, 검출부 및 출력부가 동작하도록 제어하는 제어부를 포함한다.A vibration analysis device is disclosed. The vibration analysis device consists of an input unit that receives a vibration signal from a vibration sensor, a filter unit that separates the input vibration signal into a plurality of preset frequency bands and outputs vibration values for each frequency band, and a peak in the vibration value for each output frequency band. When the vibration signal is input to the detection unit that extracts the value (PEAK) and the effective value (RMS), the output unit that outputs the vibration value, peak value or effective value for each frequency band, and the input unit, the filter unit, detection unit, and output unit operate. Includes a control unit that controls.

Description

진동 분석 장치{Apparatus for vibration analysis}Apparatus for vibration analysis}

본 발명은 진동 분석 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration analysis device.

일반적으로, 공장의 각종 공정을 담당하고 있는 설비들은 모터와 같은 회전체를 포함하고 있다. 이러한 회전체를 구비하고 있는 히터, 쿨러, 컴프레셔, 팬 등과 같은 설비들은 공장 자동화의 핵심적인 역할을 수행하고 있는데, 장시간 사용에 따라 내구도가 감소하고 이에 따라 이상이 발생하는 등의 문제가 생길 수 있다. 또한, 장치의 특정 부품에 이상이 발생할 경우 진동이나 소음이 발생하여 큰 고장으로 이어지거나, 수율이 떨어지거나, 사고가 발생하는 등의 문제가 생길 수 있다. 이러한 문제의 발생을 방지하기 위하여, 설비에 진동, 소음 등을 감지하는 센서를 마련하고 모니터링하는 방식이 적용되고 있다.Generally, facilities responsible for various processes in a factory include rotating bodies such as motors. Equipment such as heaters, coolers, compressors, fans, etc. equipped with such rotating bodies play a key role in factory automation, but their durability decreases when used for a long time, and problems such as abnormalities may occur as a result. . Additionally, if a problem occurs in a specific part of the device, vibration or noise may occur, which may lead to a major malfunction, decreased yield, or accident. In order to prevent these problems from occurring, a method of installing and monitoring sensors that detect vibration, noise, etc. in facilities is being applied.

일반적인 기계설비의 고장원인을 분석하기 위해 사용되는 진동분석은 주파수와 진폭을 분석하는 것을 의미한다. 여기서, 주파수는 고장원인을 분석하는데 사용되고, 진폭은 고장의 정도를 분석하는 데 사용된다. 이는 고장원인에 따라 그 주파수가 각각 다르고, 고장이 진행될수록 진폭이 증가한다는 사실에 기인한 것이다.Vibration analysis, which is used to analyze the cause of failure of general mechanical equipment, means analyzing frequency and amplitude. Here, the frequency is used to analyze the cause of the failure, and the amplitude is used to analyze the degree of the failure. This is due to the fact that the frequency is different depending on the cause of the failure, and the amplitude increases as the failure progresses.

이와 같은 진동분석을 위하여, 종래에는 일반적인 진동센서, 고가의 데이터 수집 시스템(DAQ) 및 고가의 분석 소프트웨어로 시스템을 구성하였다. 이렇게 구성된 시스템을 이용한 진동분석은 분석자의 노하우에 의하여 정확도 및 신뢰도가 향상될 수 있으며, 복잡하여 사용하기가 어려운 문제를 가지고 있다.For such vibration analysis, conventionally, a system was configured with a general vibration sensor, an expensive data acquisition system (DAQ), and expensive analysis software. Vibration analysis using a system configured in this way can improve accuracy and reliability depending on the analyst's know-how, but has the problem of being complicated and difficult to use.

대한민국등록특허공보 제10-1498527호(2015.02.26)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1498527 (2015.02.26)

본 발명은 설비에 설치된 진동센서에 연결하여 현장에서 바로 진동분석의 수행이 가능하며, 복잡한 연산에 의한 지연없이 하드웨어적으로 신호 처리하여 빠르게 진동분석을 수행하는 진동 분석 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to provide a vibration analysis device that can perform vibration analysis right on site by connecting to a vibration sensor installed in a facility, and quickly performs vibration analysis by processing signals in hardware without delay due to complex calculations.

본 발명의 일 측면에 따르면, 진동분석 대상이 되는 설비에 설치되는 진동센서와 연결되는 진동 분석 장치가 개시된다.According to one aspect of the present invention, a vibration analysis device connected to a vibration sensor installed in a facility subject to vibration analysis is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치는, 상기 진동센서로부터 진동신호를 입력받는 입력부, 상기 입력된 진동신호를 미리 설정된 복수의 주파수 대역별로 분리하여 주파수 대역별 진동값을 출력하는 필터부, 상기 출력된 주파수 대역별 진동값에서 각각 피크값(PEAK) 및 실효값(RMS)을 추출하는 검출부, 상기 주파수 대역별 진동값, 상기 피크값 또는 상기 실효값을 출력하는 출력부 및 상기 입력부에 상기 진동신호가 입력되면, 상기 필터부, 상기 검출부 및 상기 출력부가 동작하도록 제어하는 제어부를 포함한다.The vibration analysis device according to an embodiment of the present invention includes an input unit that receives a vibration signal from the vibration sensor, a filter unit that separates the input vibration signal into a plurality of preset frequency bands and outputs vibration values for each frequency band, A detection unit that extracts the peak value (PEAK) and the effective value (RMS) from the output vibration values for each frequency band, an output unit that outputs the vibration value for each frequency band, the peak value, or the effective value, and the vibration in the input unit. When a signal is input, it includes a control unit that controls the filter unit, the detection unit, and the output unit to operate.

상기 진동 분석 장치는, 상기 주파수 대역별 진동값, 상기 피크값 또는 상기 실효값을 상기 설비를 관리하는 설비 관리 시스템으로 전송하는 통신부를 더 포함한다.The vibration analysis device further includes a communication unit that transmits the vibration value for each frequency band, the peak value, or the effective value to a facility management system that manages the facility.

상기 필터부는, 고주파수에 알리아싱(aliasing)을 방지하기 위하여 고주파수 신호를 필터링하는 안티 알리아스 필터(Anti-Alias Filter), 미리 설정된 주파수 대역의 신호를 통과시키는 복수의 밴드 패스 필터(Band Pass Filter) 및 상기 복수의 밴드 패스 필터로 클럭 신호를 제공하는 클럭 오실레이터(Clock Oscillator)를 포함한다.The filter unit includes an anti-alias filter that filters high-frequency signals to prevent aliasing at high frequencies, a plurality of band pass filters that pass signals in a preset frequency band, and It includes a clock oscillator that provides a clock signal with multiple band pass filters.

상기 검출부는, 상기 복수의 밴드 패스 필터가 출력하는 주파수 대역별 진동값에서 피크값 및 실효값을 추출하는 복수의 피크 검출기(Peak Detector) 및 상기 복수의 피크 검출기가 출력하는 복수의 피크값 및 실효값을 합쳐서 하나의 신호로 출력하는 멀티플렉서(MUX)를 포함한다.The detection unit includes a plurality of peak detectors that extract peak values and effective values from vibration values for each frequency band output by the plurality of band pass filters, and a plurality of peak values and effective value output by the plurality of peak detectors. It includes a multiplexer (MUX) that combines values and outputs them as one signal.

상기 출력부는 주파수 대역별로 복수의 LED바가 배열되어 구성되는 주파수 대역별 레벨 표시기를 포함한다.The output unit includes a level indicator for each frequency band composed of a plurality of LED bars arranged for each frequency band.

상기 출력부는, 미리 설정된 복수의 주파수 대역 중에서 사용자로부터 원하는 주파수 대역에 대한 선택을 입력받는 주파수 선택기 및 하나의 주파수 대역에 대한 값을 표시하는 복수의 LED바가 배열되어 구성되는 단일 레벨 표시기를 포함한다.The output unit includes a frequency selector that receives a user's selection of a desired frequency band from among a plurality of preset frequency bands, and a single level indicator configured by arranging a plurality of LED bars that display the value for one frequency band.

본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치는, 설비에 설치된 진동센서에 연결하여 현장에서 바로 진동분석의 수행이 가능하며, 복잡한 연산에 의한 지연없이 하드웨어적으로 신호 처리하여 빠르게 진동분석을 수행할 수 있다.The vibration analysis device according to an embodiment of the present invention can perform vibration analysis right on site by connecting to a vibration sensor installed in a facility, and can quickly perform vibration analysis by processing signals in hardware without delays due to complex calculations. there is.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 분석 장치의 세부적인 구성의 예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 분석 장치의 세부적인 구성의 예를 나타낸 도면.1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a vibration analysis device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing an example of the detailed configuration of a vibration analysis device according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing an example of the detailed configuration of a vibration analysis device according to a second embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “consists of” or “comprises” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or steps may be included in the specification. It may not be included, or it should be interpreted as including additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 분석 장치의 세부적인 구성의 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 분석 장치의 세부적인 구성의 예를 나타낸 도면이다. 이하, 도 1을 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치에 대하여 설명하되, 도 2 및 도 3을 참조하기로 한다.Figure 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a vibration analysis device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing an example of the detailed configuration of a vibration analysis device according to a first embodiment of the present invention. Figure 3 is a diagram showing an example of the detailed configuration of a vibration analysis device according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, a vibration analysis device according to an embodiment of the present invention will be described, focusing on Figure 1, with reference to Figures 2 and 3.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치(100)는 입력부(110), 필터부(120), 검출부(130), 출력부(140), 통신부(150) 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the vibration analysis device 100 according to an embodiment of the present invention includes an input unit 110, a filter unit 120, a detection unit 130, an output unit 140, a communication unit 150, and a control unit 160. ) may be configured to include.

입력부(110)는 진동분석 대상이 되는 설비에 설치되어 진동을 센싱하여 진동신호를 출력하는 진동센서(10)와 연결되어, 진동센서(10)로부터 진동신호를 입력받는다. 여기서, 진동신호는 주파수와 진폭을 갖는 파형으로 출력될 수 있다.The input unit 110 is installed in a facility subject to vibration analysis and is connected to a vibration sensor 10 that senses vibration and outputs a vibration signal, and receives a vibration signal from the vibration sensor 10. Here, the vibration signal can be output as a waveform with frequency and amplitude.

예를 들어, 진동센서(10)는 발생된 진동에 따른 가속도, 속도 또는 변위를 측정하여 진동신호로 출력할 수 있다.For example, the vibration sensor 10 can measure acceleration, speed, or displacement according to the generated vibration and output it as a vibration signal.

필터부(120)는 입력부(110)를 통해 입력된 진동신호를 미리 설정된 복수의 주파수 대역별로 분리하여 주파수 대역별 진동값을 출력한다.The filter unit 120 separates the vibration signal input through the input unit 110 into a plurality of preset frequency bands and outputs vibration values for each frequency band.

예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 필터부(120)는 안티 알리아스 필터(Anti-Alias Filter), 복수의 밴드 패스 필터(Band Pass Filter) 및 클럭 오실레이터(Clock Oscillator)를 포함하여 구성될 수 있다.For example, referring to Figures 2 and 3, the filter unit 120 includes an anti-alias filter, a plurality of band pass filters, and a clock oscillator. It can be.

여기서, 안티 알리아스 필터는 샘플링 전에 고주파수에 알리아싱(aliasing)을 방지하기 위하여 고주파수 신호를 필터링하는 로우 패스 필터(Low Pass Filter)이다.Here, the anti-alias filter is a low pass filter that filters high-frequency signals to prevent aliasing at high frequencies before sampling.

그리고, 복수의 밴드 패스 필터는 미리 설정된 주파수 대역의 신호를 통과시킨다. 복수의 밴드 패스 필터는 중심주파수(fc)가 31Hz, 62Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1KHz, …, 18KHz인 주파수 대역의 신호를 통과시키는 필터일 수 있다.And, the plurality of band pass filters pass signals in a preset frequency band. A plurality of band pass filters have center frequencies (f c ) of 31Hz, 62Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1KHz, … , It may be a filter that passes signals in the frequency band of 18KHz.

그리고, 클럭 오실레이터는 복수의 밴드 패스 필터로 클럭 신호를 제공한다. 각 밴드 패스 필터는 클럭 오실레이터로부터 제공되는 클럭 신호를 이용하여 해당 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 필터링을 정확하게 수행할 수 있다.Additionally, the clock oscillator provides a clock signal to a plurality of band pass filters. Each band pass filter can accurately perform filtering by passing only signals in the corresponding frequency band using the clock signal provided from the clock oscillator.

검출부(130)는 필터부(120)가 출력하는 주파수 대역별 진동값에서 각각 피크값(PEAK) 및 실효값(RMS)을 추출하여 주파수 대역별 피크값 및 실효값을 생성한다.The detection unit 130 extracts the peak value (PEAK) and the effective value (RMS) from the vibration values for each frequency band output by the filter unit 120 and generates the peak value and the effective value (RMS) for each frequency band.

예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 검출부(130)는 복수의 밴드 패스 필터에 각각 대응되는 복수의 피크 검출기(Peak Detector) 및 멀티플렉서(MUX)를 포함하여 구성될 수 있다.For example, referring to FIGS. 2 and 3 , the detection unit 130 may be configured to include a plurality of peak detectors and a multiplexer (MUX), each corresponding to a plurality of band pass filters.

여기서, 복수의 피크 검출기는 복수의 밴드 패스 필터가 출력하는 주파수 대역별 진동값에서 피크값 및 실효값을 추출하여 주파수 대역별 피크값 및 실효값을 출력할 수 있다.Here, the plurality of peak detectors can extract the peak value and the effective value from the vibration values for each frequency band output by the plurality of band pass filters and output the peak value and the effective value for each frequency band.

그리고, 멀티플렉서는 복수의 피크 검출기가 출력하는 복수의 피크값 및 실효값을 합쳐서 하나의 신호로 출력한다.Then, the multiplexer combines the plurality of peak values and effective values output from the plurality of peak detectors and outputs them as one signal.

출력부(140)는 검출부(130)에 의하여 생성된 주파수 대역별 진동값, 피크값 또는 실효값을 출력한다. 또한, 출력부(140)는 후술할 제어부(160)가 처리한 각종 정보를 출력할 수 있다.The output unit 140 outputs the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band generated by the detection unit 130. Additionally, the output unit 140 can output various types of information processed by the control unit 160, which will be described later.

예를 들어, 도 2를 참조하면, 출력부(140)는 주파수 대역별로 복수의 LED바가 배열되어 구성되는 주파수 대역별 레벨 표시기(141)를 포함할 수 있다. 주파수 대역별 레벨 표시기(141)는 검출부(130)에 의하여 생성된 주파수 대역별 진동값, 피크값 또는 실효값을 주파수 대역별로 표시할 수 있다. 이때, 주파수 대역별 레벨 표시기(141)는 진동값, 피크값 또는 실효값을 값에 비례하는 높이로 나타낼 수 있다.For example, referring to FIG. 2, the output unit 140 may include a level indicator 141 for each frequency band, which is composed of a plurality of LED bars arranged for each frequency band. The level indicator 141 for each frequency band can display the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band generated by the detection unit 130 for each frequency band. At this time, the level indicator 141 for each frequency band may indicate the vibration value, peak value, or effective value with a height proportional to the value.

그리고, 도 3을 참조하면, 출력부(140)는 미리 설정된 복수의 주파수 대역 중에서 사용자로부터 원하는 주파수 대역에 대한 선택을 입력받는 주파수 선택기(145) 및 주파수 선택기(145)를 통해 선택된 주파수 대역의 진동값, 피크값 또는 실효값을 표시하는 단일 레벨 표시기(147)를 포함할 수 있다. 여기서, 단일 레벨 표시기(147)는 하나의 주파수 대역에 대한 값을 표시하는 복수의 LED바가 배열되어 구성될 수 있다.And, referring to Figure 3, the output unit 140 is a frequency selector 145 that receives the user's selection of a desired frequency band among a plurality of preset frequency bands, and vibration of the frequency band selected through the frequency selector 145 It may include a single level indicator 147 that displays the value, peak value or rms value. Here, the single level indicator 147 may be configured by arranging a plurality of LED bars that display values for one frequency band.

예를 들어, 주파수 선택기(145)는 도 3에 도시된 바와 같이 다이얼 타입의 선택 스위치로 구현되거나, 딥(DIP) 스위치로 구현될 수 있다.For example, the frequency selector 145 may be implemented as a dial-type selection switch, as shown in FIG. 3, or as a DIP switch.

또한, 출력부(140)는 제어부(160)가 처리한 정보를 표시하기 위한 디스플레이(미도시)를 포함할 수 있다.Additionally, the output unit 140 may include a display (not shown) for displaying information processed by the control unit 160.

통신부(150)는 유무선 통신을 통해 설비 관리 시스템(20)과 통신을 수행한다. 통신부(150)는 검출부(130)에 의하여 생성된 주파수 대역별 진동값, 피크값 또는 실효값을 설비 관리 시스템(20)으로 전송할 수 있다. 이를 통해, 진동분석 대상이 되는 설비의 주파수 대역별 진동값, 피크값 또는 실효값이 설비 관리 시스템(20)에 의하여 모니터링될 수 있다.The communication unit 150 communicates with the facility management system 20 through wired or wireless communication. The communication unit 150 may transmit the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band generated by the detection unit 130 to the facility management system 20. Through this, the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band of the facility subject to vibration analysis can be monitored by the facility management system 20.

예를 들어, 설비 관리 시스템(20)은 진동분석대상이 되는 설비들을 관리하는 시스템으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition), PLC(Programmable Logic Controller) 등을 포함할 수 있다.For example, the facility management system 20 is a system that manages facilities subject to vibration analysis, and as shown in FIGS. 2 and 3, SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), PLC (Programmable Logic Controller), etc. may include.

제어부(160)는 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.The control unit 160 controls the overall operation of the vibration analysis device 100 according to an embodiment of the present invention.

특히, 제어부(160)는 입력부(110)가 진동센서(10)로부터 진동신호를 입력받으면, 필터부(120)가 입력된 진동신호를 미리 설정된 복수의 주파수 대역별로 분리하여 주파수 대역별 진동값을 출력하고, 검출부(130)가 주파수 대역별 진동값에서 각각 피크값(PEAK) 및 실효값(RMS)을 추출하도록 제어할 수 있다.In particular, when the input unit 110 receives a vibration signal from the vibration sensor 10, the control unit 160 separates the input vibration signal into a plurality of preset frequency bands and provides vibration values for each frequency band. The output can be controlled so that the detection unit 130 extracts the peak value (PEAK) and the root mean square value (RMS) from the vibration values for each frequency band, respectively.

또한, 제어부(160)는 미리 설정된 복수의 주파수 대역 외에, 입력된 진동신호의 미세 주파수 대역에 대하여 미리 설정된 FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용한 연산을 통해 주파수 분석을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 FFT 알고리즘을 이용한 연산을 수행하는 MCU(Micro Controller Unit) 또는 DSP(Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다.Additionally, the control unit 160 may perform frequency analysis through calculation using a preset FFT (Fast Fourier Transform) algorithm for the fine frequency band of the input vibration signal, in addition to the plurality of preset frequency bands. For example, the control unit 160 may include a Micro Controller Unit (MCU) or Digital Signal Processor (DSP) that performs calculations using the FFT algorithm.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치(100)는 필터부(120) 및 검출부(130)를 이용한 하드웨어 방식 및 FFT 알고리즘을 이용한 소프트웨어 방식 중 어느 하나를 사용자가 선택하는 딥 스위치와 같은 사용자 입력부(미도시)를 포함할 수 있다. 그래서, 제어부(160)는 하드웨어 방식 및 소프트웨어 방식 중 사용자가 선택한 방식에 따라 주파수 분석이 수행되도록 제어할 수 있으며, FFT 알고리즘을 이용한 연산을 통해 수행된 주파수 분석의 결과를 출력부(140)의 주파수 대역별 레벨 표시기(141) 또는 단일 레벨 표시기(147)를 통해 출력할 수 있다.In addition, the vibration analysis device 100 according to an embodiment of the present invention is a user such as a dip switch that allows the user to select one of the hardware method using the filter unit 120 and the detection unit 130 and the software method using the FFT algorithm. It may include an input unit (not shown). Therefore, the control unit 160 can control the frequency analysis to be performed according to a method selected by the user among the hardware method and the software method, and the result of the frequency analysis performed through the operation using the FFT algorithm is converted to the frequency of the output unit 140. It can be output through the level indicator 141 for each band or the single level indicator 147.

이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치(100)는 하드웨어 방식 및 소프트웨어 방식을 혼합한 하이브리드 방식으로 진동분석을 수행할 수 있다.Through this, the vibration analysis device 100 according to an embodiment of the present invention can perform vibration analysis in a hybrid method combining hardware method and software method.

그리고, 제어부(160)는 검출부(130)에 의하여 생성된 주파수 대역별 진동값, 피크값 또는 실효값을 출력부(140)가 출력하고, 통신부(150)가 설비 관리 시스템(20)으로 전송하도록 제어할 수 있다.And, the control unit 160 causes the output unit 140 to output the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band generated by the detection unit 130, and the communication unit 150 transmits it to the facility management system 20. You can control it.

한편, 제어부(160)는 사용자 입력부를 이용한 사용자 설정에 따라 입력된 진동신호가 분리되는 필터부(120)의 주파수 대역을 조정할 수 있다. 예를 들어, 중심주파수가 31Hz, 62Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1KHz, …, 18KHz인 주파수 대역의 복수의 밴드 패스 필터 중에서, 중심 주파수가 500Hz인 밴드 패스 필터의 중심 주파수를 600Hz로 조정할 필요가 있을 경우, 제어부(160)는 사용자 입력부를 통해 해당 밴드 패스 필터에 대한 중심 주파수 조정 명령을 입력받아 중심 주파수가 500Hz인 밴드 패스 필터의 중심 주파수를 600Hz로 조정할 수 있다.Meanwhile, the control unit 160 can adjust the frequency band of the filter unit 120 in which the input vibration signal is separated according to user settings using the user input unit. For example, if the center frequency is 31Hz, 62Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1KHz, … , When it is necessary to adjust the center frequency of a band pass filter with a center frequency of 500 Hz to 600 Hz among a plurality of band pass filters in the frequency band of 18 KHz, the control unit 160 adjusts the center frequency for the corresponding band pass filter through the user input unit. By receiving an adjustment command, the center frequency of a band pass filter with a center frequency of 500Hz can be adjusted to 600Hz.

그리고, 제어부(160)는 미리 설정된 기준값을 기준으로 검출부(130)에 의하여 생성된 주파수 대역별 진동값, 피크값 또는 실효값의 크기에 따라 정상, 관망, 주의 및 경고의 단계를 나타내는 메시지를 출력부(140)의 디스플레이를 통해 출력할 수도 있다.In addition, the control unit 160 outputs a message indicating the normal, wait-and-see, caution, and warning stages according to the magnitude of the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band generated by the detection unit 130 based on a preset reference value. It can also be output through the display of unit 140.

예를 들어, 제어부(160)는 주파수 대역별 진동값, 피크값 또는 실효값이 미리 설정된 정상 기준값 이하이면, 정상 단계를 나타내는 메시지를 출력하고, 정상 기준값을 초과하면서 미리 설정된 관망 기준값 이하이면, 관망 단계를 나타내는 메시지를 출력하고, 관망 기준값을 초과하면서 미리 설정된 주의 기준값 이하이면, 주의 단계를 나타내는 메시지를 출력하고, 주의 기준값을 초과하면, 경고 단계를 나타내는 메시지를 출력할 수 있다. 이때, 제어부(160)는 정상 단계를 벗어나는 관망 단계, 주의 단계 및 경고 단계에서는 경광등이나 스피커와 같은 알람발생기(미도시)를 통해 알람신호를 발생시킬 수 있다.For example, if the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band is below the preset normal reference value, the control unit 160 outputs a message indicating the normal level, and if it exceeds the normal reference value and is below the preset pipe network reference value, the control unit 160 outputs a message indicating the normal level. A message indicating the level can be output, and if it exceeds the pipe network standard value and is below the preset caution standard value, a message indicating a caution level can be output. If it exceeds the caution standard value, a message indicating a warning stage can be output. At this time, the control unit 160 may generate an alarm signal through an alarm generator (not shown) such as a warning light or speaker in the observation stage, caution stage, and warning stage that deviates from the normal stage.

여기서, 각 기준값은 사용자 입력부를 통해 사용자에 의하여 설정될 수 있으며, 정상 기준값은 진동분석 대상이 되는 설비의 정상 작동 시의 주파수 대역별 진동값, 피크값 또는 실효값의 평균값으로 설정될 수 있다.Here, each reference value can be set by the user through the user input unit, and the normal reference value can be set as the average value of the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band during normal operation of the facility subject to vibration analysis.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치(100)는, 설비에 설치된 진동센서에 연결하여 현장에서 바로 진동분석의 수행이 가능하고, 별도의 데이터 수집 시스템(DAQ) 및 분석 소프트웨어가 불필요하여 현장에서 바로 사용할 수 있다.The vibration analysis device 100 according to an embodiment of the present invention allows vibration analysis to be performed immediately on site by connecting to a vibration sensor installed in a facility, and does not require a separate data acquisition system (DAQ) and analysis software. It can be used right on site.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치(100)는, 주파수 대역별로 진동값, 피크값 또는 실효값을 추출하므로, 고장부위의 위치나 부품을 용이하게 파악하여 현장에서 바로 확인하게 할 수 있고, 산업현장에서 많이 사용하는 SCADA나 PLC와 같은 설비 관리 시스템(20)과 연동하여 진동데이터에 대한 모니터링이 수행될 수 있고, 하드웨어 방식으로 신호 처리하는 경우 복잡한 연산에 의한 지연없이 빠르게 진동분석을 수행할 수 있다.In addition, the vibration analysis device 100 according to an embodiment of the present invention extracts vibration values, peak values, or effective values for each frequency band, so that the location or component of the faulty part can be easily identified and confirmed immediately on site. In addition, monitoring of vibration data can be performed in conjunction with facility management systems (20) such as SCADA or PLC, which are widely used in industrial sites, and when processing signals using hardware, vibration analysis can be performed quickly without delay due to complex calculations. It can be done.

한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.Meanwhile, the components of the above-described embodiment can be easily understood from a process perspective. In other words, each component can be understood as a separate process. Additionally, the processes of the above-described embodiments can be easily understood from the perspective of the components of the device.

또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Additionally, the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. A hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications, changes, and additions will be possible. should be regarded as falling within the scope of the patent claims below.

100: 진동 분석 장치
110: 입력부
120: 필터부
130: 검출부
140: 출력부
150: 통신부
160: 제어부100: Vibration analysis device
110: input unit
120: Filter unit
130: detection unit
140: output unit
150: Department of Communications
160: control unit

Claims (6)

진동분석 대상이 되는 설비에 설치되는 진동센서와 연결되는 진동 분석 장치에 있어서,
상기 진동센서로부터 진동신호를 입력받는 입력부;
상기 입력된 진동신호를 미리 설정된 복수의 주파수 대역별로 분리하여 주파수 대역별 진동값을 출력하는 필터부;
상기 출력된 주파수 대역별 진동값에서 각각 피크값(PEAK) 및 실효값(RMS)을 추출하는 검출부;
상기 주파수 대역별 진동값, 상기 피크값 또는 상기 실효값을 상기 설비를 관리하는 설비 관리 시스템으로 전송하는 통신부;
상기 주파수 대역별 진동값, 상기 피크값 또는 상기 실효값을 출력하는 출력부; 및
상기 입력부에 상기 진동신호가 입력되면, 상기 필터부, 상기 검출부 및 상기 출력부가 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 필터부는,
고주파수에 알리아싱(aliasing)을 방지하기 위하여 고주파수 신호를 필터링하는 안티 알리아스 필터(Anti-Alias Filter);
미리 설정된 주파수 대역의 신호를 통과시키는 복수의 밴드 패스 필터(Band Pass Filter); 및
상기 복수의 밴드 패스 필터로 클럭 신호를 제공하는 클럭 오실레이터(Clock Oscillator)를 포함하고,
상기 검출부는,
상기 복수의 밴드 패스 필터가 출력하는 주파수 대역별 진동값에서 피크값 및 실효값을 추출하는 복수의 피크 검출기(Peak Detector); 및
상기 복수의 피크 검출기가 출력하는 복수의 피크값 및 실효값을 합쳐서 하나의 신호로 출력하는 멀티플렉서(MUX)를 포함하고,
상기 출력부는,
주파수 대역별로 복수의 LED바가 배열되어 구성되는 주파수 대역별 레벨 표시기;
미리 설정된 복수의 주파수 대역 중에서 사용자로부터 원하는 주파수 대역에 대한 선택을 입력받는 주파수 선택기; 및
하나의 주파수 대역에 대한 값을 표시하는 복수의 LED바가 배열되어 구성되는 단일 레벨 표시기를 포함하고,
상기 입력부는 하드웨어 방식 및 소프트웨어 방식 중 어느 하나를 사용자가 선택하는 딥 스위치를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 딥 스위치를 통해 상기 하드웨어 방식을 선택한 신호가 입력되면, 상기 필터부 및 상기 검출부를 이용한 진동분석이 수행되도록 제어하고,
상기 딥 스위치를 통해 상기 소프트웨어 방식을 선택한 신호가 입력되면, 상기 입력된 진동신호에 대하여 미리 설정된 FFT(Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용한 연산을 통해 주파수 분석을 수행하고, 상기 주파수 분석의 결과를 상기 출력부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 진동 분석 장치.In a vibration analysis device connected to a vibration sensor installed in a facility subject to vibration analysis,
an input unit that receives a vibration signal from the vibration sensor;
a filter unit that separates the input vibration signal into a plurality of preset frequency bands and outputs vibration values for each frequency band;
a detection unit that extracts a peak value (PEAK) and a root mean square value (RMS) from the output vibration values for each frequency band;
a communication unit that transmits the vibration value for each frequency band, the peak value, or the effective value to a facility management system that manages the facility;
An output unit that outputs the vibration value, the peak value, or the effective value for each frequency band; and
When the vibration signal is input to the input unit, it includes a control unit that controls the filter unit, the detection unit, and the output unit to operate,
The filter unit,
Anti-Alias Filter, which filters high-frequency signals to prevent aliasing at high frequencies;
A plurality of band pass filters that pass signals in a preset frequency band; and
Includes a clock oscillator that provides a clock signal to the plurality of band pass filters,
The detection unit,
A plurality of peak detectors that extract peak values and effective values from vibration values for each frequency band output by the plurality of band pass filters; and
It includes a multiplexer (MUX) that combines the plurality of peak values and effective values output from the plurality of peak detectors and outputs them as one signal,
The output unit,
A level indicator for each frequency band consisting of a plurality of LED bars arranged for each frequency band;
a frequency selector that receives a selection input from the user for a desired frequency band among a plurality of preset frequency bands; and
It includes a single level indicator composed of a plurality of LED bars arranged to display the value for one frequency band,
The input unit includes a dip switch that allows the user to select either a hardware method or a software method,
The control unit,
When a signal for selecting the hardware method is input through the dip switch, control is performed so that vibration analysis is performed using the filter unit and the detection unit,
When the signal for selecting the software method is input through the dip switch, frequency analysis is performed on the input vibration signal through calculation using a preset FFT (Fast Fourier Transform) algorithm, and the result of the frequency analysis is output. A vibration analysis device characterized in that the output is output through the unit. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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