KR20230013511A - Apparatus for vibration analysis - Google Patents

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KR20230013511A KR1020210094355A KR20210094355A KR20230013511A KR 20230013511 A KR20230013511 A KR 20230013511A KR 1020210094355 A KR1020210094355 A KR 1020210094355A KR 20210094355 A KR20210094355 A KR 20210094355A KR 20230013511 A KR20230013511 A KR 20230013511A
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황희석
최종복
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(주)명성에이앤티(A&T)
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Abstract

A vibration analysis device is disclosed. The vibration analysis device comprises: an input unit for receiving a vibration signal from a vibration sensor; a filter unit that separates the received vibration signal for each of a plurality of preset frequency bands and outputs a vibration value for each frequency band; a detection unit for extracting a peak value (PEAK) and an effective value (RMS) from the outputted vibration value for each frequency band, respectively; an output unit for outputting the vibration value, the peak value, or the effective value for each frequency band; and a control unit for controlling the filter unit, the detection unit, and the output unit to operate if the input unit receives the vibration signal.

Description

진동 분석 장치{Apparatus for vibration analysis}Vibration analysis device {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.In general, equipment in charge of various processes in a factory includes a rotating body such as a motor. Equipment such as heaters, coolers, compressors, fans, etc. equipped with these rotating bodies play a key role in factory automation, and durability decreases with prolonged use, which may cause problems such as malfunctions. . In addition, when an abnormality occurs in a specific part of the device, vibration or noise may be generated, leading to a major failure, a decrease in yield, or an accident. In order to prevent the occurrence of such a problem, a method of providing and monitoring a sensor for detecting vibration, noise, etc. is applied to the facility.

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 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 failure, and the amplitude is used to analyze the degree of 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 a 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 this configured system can be improved in accuracy and reliability by the know-how of the analyzer, and has a problem that it is difficult to use due to its complexity.

대한민국등록특허공보 제10-1498527호(2015.02.26)Republic of Korea Patent Registration 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.An object of the present invention is to provide a vibration analysis device capable of immediately performing vibration analysis in the field by connecting to a vibration sensor installed in a facility, and rapidly performing vibration analysis by hardware-based signal processing without delay by 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.A vibration analysis device according to an embodiment of the present invention includes an input unit receiving a vibration signal from the vibration sensor, a filter unit separating the input vibration signal into a plurality of preset frequency bands and outputting a vibration value for each frequency band; A detector for extracting a peak value (PEAK) and an effective value (RMS) from the output vibration values for each frequency band, an output unit for outputting the vibration value for each frequency band, the peak value or the effective value, and the input unit for outputting the vibration and a control unit controlling the operation of the filter unit, the detection unit, and the output unit when a signal is input.

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 analyzer may further include 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 for filtering high-frequency signals to prevent aliasing at high frequencies, a plurality of band pass filters for passing signals of a preset frequency band, and the A clock oscillator providing a clock signal to a plurality of band pass filters is included.

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 detector includes a plurality of peak detectors for extracting peak values and rms values from vibration values for each frequency band output from the plurality of band pass filters, and a plurality of peak values and rms values 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 configured by arranging a plurality of LED bars 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 for receiving a selection of a desired frequency band from among a plurality of preset frequency bands, and a single level indicator composed of a plurality of LED bars arranged to display a 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 directly in the field by connecting to a vibration sensor installed in a facility, and can perform vibration analysis quickly by hardware-based signal processing without delay 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.
2 is a diagram showing an example of a detailed configuration of a vibration analysis device according to a first embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing an example of a 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.Singular expressions used herein include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some of the steps It should be construed that it may not be included, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or 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 accompanying 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.1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a vibration analysis device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a detailed configuration of a vibration analysis device according to a first embodiment of the present invention, 3 is a diagram showing an example of a 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 with reference to FIG. 1 , but reference will be made to FIGS. 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 , a 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. ).

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 connected to a vibration sensor 10 installed in a facility to be subjected to vibration analysis to sense vibration and output a vibration signal, and receives a vibration signal from the vibration sensor 10 . Here, the vibration signal may be output as a waveform having a frequency and an amplitude.

예를 들어, 진동센서(10)는 발생된 진동에 따른 가속도, 속도 또는 변위를 측정하여 진동신호로 출력할 수 있다.For example, the vibration sensor 10 may measure acceleration, velocity, 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 a vibration value 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 FIGS. 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 a high-frequency signal to prevent aliasing to a high-frequency signal 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.Also, the plurality of band pass filters pass signals of preset frequency bands. The plurality of band pass filters have center frequencies (f c ) of 31 Hz, 62 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 KHz, … , may be a filter that passes signals of a frequency band of 18 KHz.

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.And, 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 a signal of a corresponding frequency band using a clock signal provided from a 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 detector 130 extracts a peak value (PEAK) and an effective value (RMS) from the vibration values for each frequency band output from the filter unit 120 and generates a peak value and an effective value 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 include a plurality of peak detectors and multiplexers (MUX) corresponding to a plurality of band pass filters, respectively.

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 may output peak values and rms values for each frequency band by extracting peak values and rms values from vibration values for each frequency band output from the plurality of band pass filters.

그리고, 멀티플렉서는 복수의 피크 검출기가 출력하는 복수의 피크값 및 실효값을 합쳐서 하나의 신호로 출력한다.Then, the multiplexer combines a plurality of peak values and an effective value output from a 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 a vibration value, a peak value, or an effective value for each frequency band generated by the detector 130 . In addition, the output unit 140 may output various types of information processed by the control unit 160 to 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 configured by arranging a plurality of LED bars for each frequency band. The level indicator 141 for each frequency band may display the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band generated by the detector 130 for each frequency band. At this time, the level indicator 141 for each frequency band may indicate a vibration value, a peak value, or an effective value as 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 FIG. 3, the output unit 140 has a frequency selector 145 that receives a user's selection of a desired frequency band from 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 indicating a value, peak value or root mean value. Here, the single level indicator 147 may be configured by arranging a plurality of LED bars displaying 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 or a DIP switch as shown in FIG. 3 .

또한, 출력부(140)는 제어부(160)가 처리한 정보를 표시하기 위한 디스플레이(미도시)를 포함할 수 있다.Also, 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/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, a vibration value, a peak value, or an effective value for each frequency band of a facility subject to vibration analysis may 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 for managing facilities subject to vibration analysis, and as shown in FIGS. 2 and 3, SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), PLC (Programmable Logic Controller), etc. can include

제어부(160)는 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.The controller 160 controls overall operations 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 divides the vibration signal input by the filter unit 120 into a plurality of preset frequency bands, and calculates a vibration value for each frequency band. output, and control the detector 130 to extract the peak value (PEAK) and the effective 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.In addition, the control unit 160 may perform frequency analysis through calculation using a preset Fast Fourier Transform (FFT) algorithm for a minute frequency band of the input vibration signal in addition to a plurality of preset frequency bands. For example, the controller 160 may include a micro controller unit (MCU) or a digital signal processor (DSP) that performs an operation using an FFT algorithm.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 진동 분석 장치(100)는 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 apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a user input unit (not shown) such as a dip switch through which a user selects one of a hardware method and a software method using an FFT algorithm. Therefore, the control unit 160 may control the frequency analysis to be performed according to a method selected by a user from among the hardware method and the software method, and the result of the frequency analysis performed through the operation using the FFT algorithm is displayed as 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 apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may perform vibration analysis in a hybrid method in which a hardware method and a software method are mixed.

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.In addition, 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 to transmit the vibration value 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 may adjust the frequency band of the filter unit 120 from 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, ... , Among a plurality of band pass filters in a frequency band of 18 KHz, when it is necessary to adjust the center frequency of a band pass filter having a center frequency of 500 Hz to 600 Hz, the control unit 160 controls the center frequency of 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 500 Hz can be adjusted to 600 Hz.

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 messages indicating the stages of normal, watch, caution, and warning according to the size of the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band generated by the detection unit 130 based on the preset reference value. It may also be output through the display of the 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, the control unit 160 outputs a message indicating a normal level when the vibration value, peak value, or effective value for each frequency band is less than or equal to a preset normal reference value, and if it exceeds the normal reference value and is less than or equal to the preset pipe network reference value, the pipe network A message indicating the step is output, and if it is less than or equal to the preset caution reference value while exceeding the pipe network reference value, a message indicating the alert step may be output, and a message indicating the warning step may be output when the warning step is exceeded. At this time, the control unit 160 may generate an alarm signal through an alarm generator (not shown) such as a warning light or a speaker in the observation phase, caution phase, and warning phase beyond the normal phase.

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 may be set by a user through a user input unit, and the normal reference value may be set to an average value of vibration values, peak values, or effective values for each frequency band during normal operation of a 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 can perform vibration analysis directly in the field 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, since the vibration analysis device 100 according to an embodiment of the present invention extracts a vibration value, a peak value, or an effective value for each frequency band, it is possible to easily identify the location or parts of the faulty part and immediately check it on the spot. In addition, monitoring of vibration data can be performed in conjunction with a facility management system 20 such as SCADA or PLC, which is widely used in industrial sites, and in the case of signal processing in a hardware manner, vibration analysis can be performed quickly without delay due to complicated calculations. 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.On the other hand, the components of the above-described embodiment can be easily grasped from a process point of view. That is, each component can be identified as each process. In addition, the process of the above-described embodiment can be easily grasped from the viewpoint of 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.In addition, the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable to those skilled in 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 hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. A hardware device may be configured to act 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 embodiments of the present invention described above have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention 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 considered to fall within the scope of the following claims.

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: communication department
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 출력하는 출력부; 및
상기 입력부에 상기 진동신호가 입력되면, 상기 필터부, 상기 검출부 및 상기 출력부가 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 진동 분석 장치.
In the vibration analysis device connected to the vibration sensor installed in the equipment to be subjected to vibration analysis,
an input unit receiving a vibration signal from the vibration sensor;
a filter unit configured to separate the input vibration signal into a plurality of preset frequency bands and output a vibration value for each frequency band;
a detector extracting a peak value (PEAK) and an effective value (RMS) from the output vibration values for each frequency band;
an output unit outputting the vibration value for each frequency band, the peak value, or the effective value; and
and a control unit controlling the filter unit, the detection unit, and the output unit to operate when the vibration signal is input to the input unit.
 제1항에 있어서,
상기 진동 분석 장치는,
상기 주파수 대역별 진동값, 상기 피크값 또는 상기 실효값을 상기 설비를 관리하는 설비 관리 시스템으로 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 분석 장치.
According to claim 1,
The vibration analysis device,
The vibration analysis device further comprising 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.
 제1항에 있어서,
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 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 분석 장치.
According to claim 1,
The filter part,
an anti-alias filter for filtering high-frequency signals to prevent aliasing at high frequencies;
A plurality of band pass filters for passing a signal of a preset frequency band (Band Pass Filter); and
Vibration analysis device characterized in that it comprises a clock oscillator (Clock Oscillator) for providing a clock signal to the plurality of band pass filters.
 제3항에 있어서,
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 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 분석 장치.
According to claim 3,
The detecting unit,
a plurality of peak detectors for extracting a peak value and an effective value from vibration values for each frequency band output from the plurality of band pass filters; and
and a multiplexer (MUX) for summing a plurality of peak values and an effective value output from the plurality of peak detectors and outputting a single signal.
 제1항에 있어서,
상기 출력부는 주파수 대역별로 복수의 LED바가 배열되어 구성되는 주파수 대역별 레벨 표시기를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 분석 장치.
According to claim 1,
The output unit comprises a level indicator for each frequency band configured by arranging a plurality of LED bars for each frequency band.
 제1항에 있어서,
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 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 분석 장치.According to claim 1,
the output unit,
a frequency selector that receives a user's selection of a desired frequency band from among a plurality of preset frequency bands; and
A vibration analysis device comprising a single level indicator configured by arranging a plurality of LED bars displaying values for one frequency band.
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