一、方案概述
黑灯工厂实现全流程无人化自动生产，车间现场基本无巡检人员，生产设备连续不间断运行。一旦旋转类设备出现轴承磨损、齿轮损伤、基座松动等隐性缺陷，在没有人工现场发现的情况下，微小故障会快速恶化，直接造成整线停机、工件报废，带来产能损失与高额维修成本。
本方案围绕黑灯工厂实际生产业务需求，搭建设备振动在线监测与预测性维护体系，通过振动感知手段，把设备故障发现的时机从 “故障发生停机后” 提前到 “故障萌芽阶段”。系统全天候自动感知设备运行状态，异常发生后及时通知后台运维人员，还可以联动产线控制系统实现保护动作，保障无人产线连续、稳定、安全生产。
方案前端感知硬件选用森瑟科技310A 单轴 IEPE 加速度传感器与334A 三轴 IEPE 加速度传感器。两款均为工业 IEPE 压电振动传感器，采用环形剪切压电陶瓷敏感元件，外壳采用 316L 不锈钢激光焊接密封，具备 EMI/RFI 电磁屏蔽、外壳信号地隔离、抗冲击、宽温工作能力，可耐受车间粉尘油污，适合 7×24 小时长期在线监测；配套 IN‑03 信号调理器、IN‑SDG 多通道数据采集系统完成信号激励与数据处理。
二、现场监测应用场景与测点部署思路
黑灯工厂内部大量存在电机、齿轮减速机、输送线、泵、风机等旋转类装备，不同设备在产线中的重要等级不一样，故障带来的影响差异很大，采用分级监测思路。
一般生产辅助设备
包括中小型驱动电机、普通齿轮箱、循环泵、风机、普通输送机构。这类设备数量多，单台故障虽不会直接造成全线瘫痪，但频繁故障会打乱生产节拍。 针对这类设备，选用310A 单轴 IEPE 加速度传感器，在轴承座等振动特征最明显的位置布置测点。该传感器为单通道振动采集，两线制 IEPE 输出，支持螺纹刚性安装，可选‑LF 低频版本适配低速设备，成本适中，适合大批量点位部署。重点监控转子不平衡、润滑失效、轴承早期磨损、齿轮点蚀等常见问题。设备以径向振动为主，振动方向明确，通过持续采集振动的整体烈度与频谱特征，捕捉早期劣化趋势。低速运行的输送设备选用低频版本，避免低速故障被过滤遗漏。
产线核心关键设备
包括主驱动减速机、大功率主电机、重载输送基座、工艺单元动力总成。这类装备是整条产线的动力核心，一旦发生损坏，直接导致整条黑灯产线停摆，维修周期长、损失巨大。 对于这类高价值关键设备，部署334A 三轴 IEPE 加速度传感器。该传感器可同时输出 X/Y/Z 三个方向振动信号，IP67 防护等级，中心通孔螺丝安装，同样支持‑LF 低频选型。工业现场很多故障并不是单一方向振动变化，像轴系不对中、设备底座螺栓松动、壳体受多向冲击，故障特征分散在径向、轴向多个维度。三轴监测完整还原设备整机振动状态，实现整机健康度综合评估，最大程度降低漏判风险。
安装上全部优先采用刚性紧固方式，保证振动信号真实传递；线缆选用原厂屏蔽线缆，线缆做好防护，避开动力强电线路，降低现场电磁干扰对数据的影响。
三、系统整体业务应用流程
整套系统围绕黑灯工厂 “无人运行、远程运维、故障预处置” 的业务目标，分为感知、信号调理、边缘处理、平台业务应用四层。
感知层由 310A/334A 传感器采集设备原始振动数据； 信号调理单元选用IN‑03 三通道 IEPE 信号调理器，为 IEPE 传感器提供 2‑10mA 恒流激励，完成阻抗变换与信号滤波； 边缘采集采用IN‑SDG 八通道数据采集系统，完成本地的数据运算与缓存。网络故障是黑灯工厂的常见风险，边缘本地缓存可以保障就算车间网络中断，设备异常数据和报警信息也不会丢失，网络恢复后自动回传全部记录，不会出现监控 “失明” 的情况。
数据上传至平台之后，面向运维管理人员实现多项业务应用：
- 远程状态可视化：运维人员不用进入生产车间，在中控室即可查看每一台关键设备实时振动波形、频谱，掌握设备当下运行健康状态，替代传统人工现场点检工作。
- 趋势跟踪，开展预测性维护：系统持续保存长期历史数据，自动生成设备振动变化趋势曲线。当振动指标缓慢抬升，代表设备正在逐步劣化，系统输出预警信息。运维人员结合生产排程，在计划停机窗口安排检修，实现 “不坏不修、不坏不停”，避免非计划停机打断黑灯工厂连续生产节奏。
- 分级告警处置：设置预警、故障两级告警。预警提示设备出现劣化苗头，纳入待检修清单；严重故障告警发生时，除推送消息给运维人员，还可以对接工厂 MES、PLC 控制系统，根据工艺策略执行降速或者保护性停机，防止故障扩大造成设备不可逆损坏。
- 设备健康档案管理：平台自动归档每台设备全生命周期振动数据、告警记录、检修记录。可以用于复盘故障根因，也能为备品备件备货、设备技改优化提供数据依据。
四、故障识别的实际应用价值
系统对振动数据做多维度特征解析，适配工厂实际故障场景： 通过振动有效值，掌握设备整体振动水平，发现设备整体劣化；通过频谱分析，定位轴承故障频率、齿轮啮合频率，识别轴承点蚀、齿轮磨损这类早期缺陷；依靠峭度、峰值因子捕捉微弱冲击信号，针对轴承剥落、齿轮裂纹这类突发性早期损伤做到提前发现；三轴测点利用多向振动对比，专门识别底座松动、轴不对中等隐蔽的装配与结构类故障，这类故障在无人车间现场很难被人工察觉。
五、黑灯工厂落地应用重点
- 适配恶劣的无人现场环境车间内油污、粉尘、温度变化、变频器大功率设备带来电磁干扰是常态，310A 与 334A 传感器具备金属密封防护、外壳隔离抗地环路干扰、宽温域、抗冲击能力，满足 7×24 小时长年不间断运行，降低硬件自身故障率，减少传感器本身的维护工作量。
- 兼顾成本与监测可靠性，分级建设产线设备数量庞大，不需要全部采用高规格测点。普通辅助设备用 310A 单轴监测满足基础状态监控，核心贵重设备部署 334A 三轴测点做深度整机评估。支持分期分批实施改造，可随着产线升级逐步扩充监测点位，不影响现有产线正常生产。
- 贴合工厂运维工作流，而不是单纯看数据监测系统不是只展示曲线，告警信息需要可以对接企业微信、短信等运维人员常用接收渠道；告警、历史数据、检修记录互相关联，让运维人员拿到告警就可以判断风险等级，明确检修优先级，真正融入工厂维护业务。
- 低速设备特殊考量黑灯工厂很多输送类设备转速很低，普通振动监测容易忽略低频故障。针对低速重载点位，传感器选用‑LF 低频响应版本，保障低速设备轴承、传动故障也能够有效识别。
六、实施注意事项
- 传感器必须刚性安装，保障振动信号有效传递，安装位置优先选择轴承、壳体等振动传递直接的位置，避开浮置盖板、薄壁结构，避免信号失真。310A 可使用配套螺柱安装，334A 采用中心通孔螺钉紧固。
- IEPE 类型传感器必须通过 IN‑03 调理器提供恒流激励，不可直接接入普通 PLC 模拟量通道。
- 线缆选用原厂屏蔽线缆，做好机械防护，远离动力电缆，减少现场电磁噪声。
- 建立定期复核机制，定期检查传感器紧固状态，避免长期振动造成安装松动，保证监测系统长期可靠运行
