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ETH-VHS-A2N 振動監測閘道器

HY-VT 系列三軸振動感測器的專用監測閘道器。以 6 埠隔離 RS-485 同時輪詢多組感測器,在閘道器端依內建 HOYAN-CBM 準則集完成 ISO 10816-3 區帶判定、健康評分與趨勢統計。判定結果可同時經 Modbus TCP 供既有 SCADA 輪詢、以 MQTT 上行雲端,並以 Modbus RTU 從站提供給現場 PLC。

ETH-VHS-A2N 振動監測閘道器

閘道器規格

序列介面
RS-485 × 6(隔離)· RS-232 × 1
網路介面
2 × 10/100BASE-TX · 雙獨立 MAC
判定準則
HOYAN-CBM v1.1 · ISO 10816-3 區帶與健康分數
通訊協定
Modbus TCP / RTU · MQTT (TLS)
監控介面
內建四語 Web · 免安裝、免授權

從事後維修走向預知保養

軸承或齒輪失效往往在數週前就有徵兆,卻要到異音、發熱或停機才被發現,而非計畫性停機的損失遠高於零件本身。預知保養的作法是以量化指標追蹤劣化速率,在區帶惡化到不可接受之前安排維修,把停機從「意外」變成「排程」。

ISO 10816 / 20816
國際通用的機械振動評估標準,以速度 RMS 判定 A ~ D 區帶。有標準可依循,判定結果才有共同語言,不會變成各說各話。
10 ~ 1000 Hz
標準評估頻帶,涵蓋不平衡、對心不良與鬆動等常見故障。感測器的頻寬必須完整涵蓋這一段,判定才成立。
三軸同步
單點量測即涵蓋徑向與軸向,不必為了方向重複佈點,安裝工時與感測器數量都能省下來。

感測器、閘道器與上位系統

感測器端完成特徵值運算,閘道器端完成 ISO 判定,上位系統只取用結果。每一層各司其職,導入時不必為了狀態監測改寫既有的監控邏輯。

現場 · 感測器 HY-VT 系列感測器 HY-VT2000 / VT3K / VT5K 三軸振動與溫度 感測器端完成特徵值運算 M12 單纜(電源+通訊) 每埠可掛載多台 三款可混用於同一台閘道器 關鍵機組用 3K / 5K,一般機組用 VT2000 RS-485 Modbus RTU 6 埠並行輪詢 ETH-VHS-A2N 振動監測閘道器 6 埠隔離 RS-485,各埠獨立排程 ISO 10816-3 區帶判定 · 健康評分 趨勢緩衝 · 告警 · 稽核紀錄 內建 Web 監控介面 免安裝、免授權,四國語言 判定準則集 HOYAN-CBM v1.1 12 張 ISO 區帶表 · 24 組邊界值 斷網期間趨勢緩衝與 TF 卡持續累積 10/100 乙太網路 Modbus TCP MQTT · HTTP 上位系統 瀏覽器 直接連線閘道器內建介面 FluxLiveVHS-Viewer 多台閘道器集中監看 VibrationHealthSystem 桌面頻譜與長期趨勢分析 SCADA / PLC / MES 以 Modbus TCP 取用判定結果

判定在邊緣完成

ISO 區帶與健康分數是在閘道器裡算出來的,不是丟到上位系統再算。這個選擇決定了整套系統的導入成本。

上位系統不必改寫

既有 SCADA 只需要訂閱結果,不必為了狀態監測新增頻譜處理邏輯。對已運行多年的監控系統而言,這通常是能否導入的主要條件。

斷網照樣判

判定不依賴雲端或上位機。網路中斷期間趨勢緩衝與 TF 卡紀錄持續累積,量測資料不會出現缺口。

頻寬花在結果上

上行的是區帶、健康分數與告警事件,不是原始波形。跨廠區或走行動網路時,這個差距很明顯。

三層判定架構

ISO 10816 / 20816 只回答一件事:這台機器的總振動量算不算過大。它指出問題存在,但不指出問題是什麼。HOYAN-CBM 在 ISO 之上疊一層診斷,並且明確區分哪一層是標準、哪一層是工程經驗。整套準則儲存於閘道器內部 Flash 隨韌體出貨,不依賴 TF 卡、不依賴 PC 端軟體、不需另購授權。

L0 區帶判定(依據:國際標準)
回答「振動量有多大」。直接引用 ISO 10816-3 / ISO 10816-1 原文邊界值,12 張表、24 組邊界值逐項可查證。
L1 特徵值初判(依據:工程經驗)
回答「可能是什麼問題」。以波峰因數、峭度、偏度與轉頻階次提示徵兆;ISO 未對這些量訂定限值,這一層是 HOYAN 依工程經驗訂定的初判規則,共 12 條。
L2 基線比對(規劃中)
回答「相對它自己變了多少」。168 小時學習期,後續韌體開放。

總量法的兩個先天盲區

早期故障不會抬高總量:軸承微小剝落產生的衝擊峰值高但能量低,速度 RMS 幾乎不動,這正是波峰因數與峭度存在的理由。另一個盲區是總量相同、原因不同:3.0 mm/s 可能是不平衡、對心不良或鬆動,處置方式完全不同,轉頻階次規則(1× / 2× / 0.5×)是最便宜的區分手段。L1 能提示下列徵兆,但最終判定仍應由專業人員結合趨勢與頻譜確認。

不平衡 對心不良 機械鬆動 軸承早期故障 軸承衝擊顯著 齒輪故障 摩擦/碰摩 滾動軸承異常 滑動軸承油膜渦動

區帶判定涵蓋範圍與優先序

判定優先序為:自訂閾值 > 感測器端回報之區帶 > 閘道器內建 12 張表。感測器回報值永遠優先,內建表是斷網或未回報時的退路。

ISO 10816-3 Group 1 ~ 4(8 張表)
剛性與柔性基座各一組,適用大型機組 > 300 kW、中型機組 15 ~ 300 kW,以及分離驅動或整合驅動的泵浦。
ISO 10816-1 Class I ~ IV(4 張表)
給尚無專屬分部的機組使用。該分級源自 ISO 2372:1974,現已由 ISO 20816-1:2016 取代且不再含機器分級,因此建議優先設定 Group 表。
自訂閾值(不限)
依現場經驗設定,優先序最高。同一型機組在不同廠、不同基座條件下的合理值本來就會不同。

健康分數 0 ~ 100

以各機組自身的 ISO 區帶邊界為錨點換算成分數,而不是絕對的 mm/s 數值,因此不同群組、不同容量的機器可以直接比較分數並排序。健康分數是 HOYAN 自訂的管理與概覽指標,ISO 系列並未定義此類分數,最終判定仍以區帶與專業判讀為準。

A | 100 ~ 85 | 良好
位於 ISO 區帶 A,新機交機或狀況良好的機組落在這一段。
B | 85 ~ 60 | 可接受
位於區帶 B,可長期運轉,但值得開始留意趨勢的斜率。
C | 60 ~ 30 | 注意
位於區帶 C,適合安排檢查與維修計畫,不建議長期運轉。
D | 30 ~ 0 | 不可接受
位於區帶 D,振動量已足以造成損壞,應儘速處置。

免安裝、免授權

完整的監控網頁內建在閘道器裡,瀏覽器連線即可完成即時監看、趨勢查詢、告警管理與組態設定,不需另行安裝軟體或購買授權。支援繁體中文、簡體中文、English 與日本語即時切換,深色與明亮主題可切換,並提供 Kiosk 全螢幕模式供現場看板使用。

ETH-VHS-A2N 內建監控介面 深色主題
深色主題 —— 四台設備全數位於區帶 A,健康分數 84 ~ 85。畫面為開發階段版本,實際顯示以出貨韌體為準。
ETH-VHS-A2N 內建監控介面 明亮主題
明亮主題 —— 兩台落入區帶 C,卡片轉為警戒色並顯示警告來源。
即時看板
每台感測器顯示 ISO 區帶、健康狀態與分數、速度 RMS、波峰因數與機器表面溫度;區帶條同步標示目前位於 A ~ D 的哪個位置。
趨勢
內建趨勢縮圖。停機或離線時段以淡色底標示且不補值,避免把「沒有資料」誤讀成「量測值下降」。
版面與顯示
卡片與列表可切換、明亮與深色主題、排序方式可選,以及 Kiosk 全螢幕模式。
語言與狀態
四國語言即時切換;頁首顯示閘道器連線狀態與最後更新時間,畫面停住時分得出是資料沒變還是連線斷了。

監看與分析的三層定位

單台用內建介面就夠,多台再加集中監看,需要診斷時才用桌面分析軟體。依實際需求逐層擴充,不必一開始就買一整套。

FluxLiveVHS-Viewer 多站並列監看
FluxLiveVHS-Viewer —— 四台閘道器同時顯示於同一畫面,未連線者以虛線標示;各站可獨立採用卡片或列表模式、深色或明亮主題。
VibrationHealthSystem 3D 頻譜瀑布圖
VibrationHealthSystem 頻譜分析 —— 以 3D 瀑布圖比對頻譜歷程,判斷特徵頻率是否隨時間成長。畫面為開發階段版本。
內建監控介面(單台閘道器)
出廠即內建,瀏覽器直接連線;即時監看、趨勢查詢、告警管理與組態設定。免安裝、免授權。
FluxLiveVHS-Viewer(多台集中監看)
承襲 FluxLiveCenter-Viewer 架構,把多台閘道器並列在同一畫面。每一格呈現的是該閘道器的即時畫面本身,而不是另一份複製的資料,中控與現場不會有兩套數字對不起來。可掃描網段自動探索設備。提供免費版;警報記錄與嚴重告警自動放大為 Pro 版功能。
VibrationHealthSystem(診斷與分析)
PC 端軟體,提供閘道器不常態執行的深度分析:依需求擷取頻譜、以 3D 瀑布圖比對頻譜歷程、長期趨勢與基線分析。所套用的判定準則集與閘道器端一致。
第三方系統
既有 SCADA / PLC / MES 可直接以 Modbus TCP 取用閘道器的判定結果,不需安裝任何 HOYAN 軟體。

頻譜是事件觸發式擷取,不是常態輪詢

頻譜資料量遠大於特徵值。擷取 1025 條譜線(分頁傳輸)約需 3.2 秒,期間該條 RS-485 匯流排暫停輪詢,完成後自動恢復。這樣設計是為了讓常態監測維持穩定的更新週期,只在需要診斷時才付出匯流排時間;介面會在開始前明確揭露預估耗時與影響範圍,而不是讓現場人員發現畫面突然卡住卻不知道原因。

七個埠,每埠角色可獨立指派

全機 7 個序列埠(RS-485 × 6、RS-232 × 1),每埠可獨立指派下列角色之一,同一台閘道器可以同時擔任擷取端與上位從站。各 RS-485 埠具獨立排程與獨立緩衝,單一感測器逾時或斷線不影響其他埠的更新週期,長匯流排也可以依埠分段配置不同鮑率。

感測器擷取
主動輪詢 HY-VT 系列感測器,取得特徵值、ISO 區帶與有效性旗標。適用 RS-485 1 ~ 6。
情境擷取
讀取轉速、電流、溫控等第三方 Modbus 從站,作為判定與趨勢的情境資料。適用 RS-485 1 ~ 6。
上位從站
以 Modbus RTU Slave 將整理後的狀態資料提供給既有 PLC / HMI。適用 RS-485 1 ~ 6 與 RS-232。
橋接(透通)
序列與乙太雙向透通傳輸,保留原有的序列伺服器功能。全埠適用,RS-232 出廠預設為此角色。
停用
關閉該埠,不佔用輪詢排程。全埠適用。

一機兩用,導入不必動既有架構

承襲 ETH-A2N 序列伺服器平台,除振動監測外保留完整的資料上行與序列整合能力。同一台閘道器可以同時把判定結果送上雲端、供既有 SCADA 輪詢,並維持原有序列設備的透通連線。一份資料可同時送往多個目的地,不需外接分流器,也不必為了上雲而放棄既有的輪詢架構。

MQTT 上行
主動發布量測值、ISO 區帶、健康分數與告警事件;支援 TLS 加密連線與憑證管理。適用雲端平台、IoT 資料湖與跨廠區集中監控。
Modbus TCP 映射
感測器暫存器映射至閘道器的 Modbus TCP 位址空間,上位系統只需輪詢一個 IP。既有 SCADA/HMI 直接取用,不必改動下位設備。
Modbus RTU 從站
以序列埠對既有 PLC/HMI 提供整理後的狀態資料。適用無網路或不開放網段的舊廠區。
透通傳輸(橋接)
序列與乙太雙向透通,支援 TCP Server/TCP Client/UDP。既有序列設備聯網,保留原通訊協定。

依 IEC 62443-4-2 精神設計的資安基線

閘道器一旦併入廠務網路,就是資安邊界的一部分。下列機制為出廠啟用,不需額外設定。TF 卡與內部組態均不以明文保存密碼。

帳號與登入

三級 RBAC(管理者/操作員/檢視者);密碼以 SHA-256 加每帳號隨機鹽儲存,首次登入強制變更預設密碼;連續失敗即鎖定並回報剩餘解鎖秒數,登入公告可自訂。

工作階段與稽核

閒置逾時加絕對逾時,線上連線清單可強制登出;登入、登出、鎖定、組態變更與韌體更新事件均留存紀錄。

組態與韌體

組態採雙備份儲存,寫入中斷會自動回復前一份完整設定;OTA 韌體更新具備援映像,更新失敗或斷電自動回復原韌體;CONFIG 鍵可回復出廠設定。

現場配置與接線

外形尺寸 105 × 118 × 60 mm(不含端子與導軌扣具)、約 650 g,35 mm DIN 導軌(EN 60715)或壁掛安裝;金屬外殼、IP30,限室內使用;工作溫度 −25 ~ +70 °C,相對濕度 5 ~ 95 % 非凝結。電源為 9 ~ 36 V DC、5.4 W max,5-pin 端子台支援雙電源備援輸入,G 為機殼接地端,應以最短路徑接至機櫃接地排。RS-485 側接線為閘道器 RX+ 對感測器 M12 Pin 2(A+)、TX− 對 Pin 4(B−)、GND 對 Pin 3;感測器電源由外部供應,遮蔽層接連接器外殼並單點接地,匯流排兩端各配置 120 Ω 終端電阻。另具 TF 卡插槽(microSD ≤ 32 GB、FAT32)與 USB-C 維護介面,面板 LED 為 POWER/COM/ALARM,按鍵為 RESET 與 CONFIG。

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