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技術專文

圖 8、αduino IoT 廠物設備故障預知代理人建置架構圖 圖 9、αduino IoT 廠物設備故障預知代理人建置架構圖

Power 電容器 馬達軸承 微控制器 微控制器 PLC
Supply 溫度偵測 振動與溫度 電壓感測器 (DI/AI) RF(433Mz)
電壓偵測 偵測 RF(433Mz) 通訊
溫度感測器
通訊 RS486通訊 SCADA
PT Plug in接點
溫度偵測 AI專家 溫度偵測 變頻器預警架構 溫度貼片感測器 DC電壓感測器
防禦系統

IGBT AC Box接點 可收5站資料 PLC
溫度偵測 溫度偵測
匯流排接點 變壓器接點
溫度偵測 溫度偵測 CT1 CT2 CT3 CT4 CT5
冷卻水塔監視系統畫面

壓偵測；電容器溫度及電壓偵測；
馬達軸承溫度及振動偵測；Plug- 表 2、範例一之 αduino 與 PLC 系統預估節省成本比較
in 偵煙及溫度偵測；AC Box 溫度
系統 感測器 通訊配線 感測器配線 模組 程式 監控畫面 總金額
偵測；變壓器磁場、偵煙及溫度偵
工資 工資 點數新增
測；匯流排接點溫度偵測；變頻器
IGBT 模組溫度偵測；高壓端比壓 PLC 建構方式 60,000 100,000 50,000 120,000 30,000 20,000 380,000
器 (PT) 磁場及溫度偵測。
αduino 建構方式 60,000 12,000 50,000 50,000 0 20,000 192,000

已建置完成的範例
圖 10、範例二之 αduino 與 PLC 系統預估節省成本比較
範例一
如 圖 9 所示，為南科機械課冷卻水 Approach
塔 系 統 (Cooling Tower) 之 電 源 供 Auto test
應器與變頻器內部之 IGBT 與直流 (1天1次) PLC判斷[測試期間]:(每天8:30~8:40)
On 3s→off 3s 3s 6s 9s 12s 15s 15秒內導通三次(1次3s)=測試正常[觸發400alarm]
電容器的故障預知系統，本系統有 (3次) 一直導通>3秒=Leak[觸發200alarm]
其餘導通狀況=Peak noise
五站變頻器盤，本期刊將於每個變
Leak偵測器 PLC SCADA 現有FMCS系統
頻器盤體內部安裝一組故障預知代
理人以偵測電源供應器輸出電壓與 自動觸發 leak sensor 自我測試畫面
變頻器內部 IGBT 與直流電容器溫
度，再透過無線射頻將盤內偵測資
料傳至盤外主站 (Master) 故障預
知系統，之後由主站再與原有的可
程式控制器 (PLC) 連接 ( 運用一點
αduino 搭配 1 顆 2 個常開接點繼 成本約 53%，如 表 3 所示。
DI)，最後在於原冷卻水塔監控系
電器，將程式撰寫每天早上 08:30
統 (SCADA) 上建立一點共同警報
自動對漏液檢知器作導通測試三次
(common alarm) 來顯示狀態。 預計執行專案
並且由原有可程式控制器 (PLC) 去
此架構之優點減少 90% 配線人工、
判斷為漏液檢知器自動測試動作若 專案一
減少 90% 通訊負荷、低耗量之 馬達軸承溫度與振動無線自動監測
正常完成就觸發 400 漏液檢知器測
αduino 元件、可直接融入現有的 裝置 [RF and RFID] 其架構如 圖 11
試完成警報。
SCADA、提前預警元件故障並提 所示，本文應用 Arduino 整合板搭
此架構若實行至南科廠區之 3351
高系統故障防禦能力，其建置成本 配 RF 無線通訊技術將 24hr 監測馬
套漏液檢知帶 ( 電阻式 )，自動測
低，約省下成本 60%，如 表 2 所 達軸承溫度及振動量並且運用偵訊
試時預估每年將節省 2016 小時漏
示。 到的這溫度與振動量這兩條曲線來
液檢知器預防保養人工工時，其附
分析出軸承運轉壽命剩餘小時數，
範例二 加優點有可減少 90% 配線人工、 這樣一來就能於馬達軸承要損壞前
低耗量之 αduino 元件，並可直接
南科廠區水課漏液檢知器自我測 就可安排 PM 進行更換，那就可避
融入現有的監視系統之優勢。省下
試裝置如 圖 10 所示，本篇應用

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