西门子VCM—Vibration Control and Monitoring（简称振动监测与分析软件）可以持续实时监测机床振动并分析数据，以检测碰撞并立即停止机床，从而防止机床发生灾难性损坏。

此外，VCM能够识别潜在问题，如连续振动监测允许检测不可接受的振动条件发出警告, 并根据机床的振动特征分析采取预防措施。

VCM主要有两种应用模式：

完全集成的 VCM – VCM HMI 完全集成到 CNC 中，并通过软件界面接收所有必需的 CNC 信息。 此配置目前可用于具有SINUMERIK 840D SL /PL数控系统。

独立配置的 VCM – VCM HMI 在 独立 PC 上运行，不直接与CNC 接口。 此配置适用于828D及第三方的数控系统。

本次测试采用的西门子828D数控系统，因此采用下图所示的独立配置方式。


VCM 硬件 – VCM DAQC 单元是硬件采集与处理模块，将来自加速度传感器的信号数字化并进行相关的数字信号处理。

VCM HMI软件 – 在独立 PC 或控制系统前端上运行的应用程序。

软件功能测试目标

1)       机床异常振动监测：持续实时监测机床振动情况，模拟机床异常碰撞并立即停止机床，从而防止机床发生灾难性损坏等；

2)       振动特征分析：能够将机床的"正常"振动特征与机床的当前振动特征进行比较，帮助检测识别潜在问题，并根据机床的振动特征分析采取预防措施。

软硬件清单

VCM软件及硬件订货清单

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实际安装测试

1.       硬件安装

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考虑现场实际加工的特点，将振动传感器安装到立车刀架平面上进行振动监测，并结合现场加工情况开始进行VCM功能的测试。

2.       软件安装

1)       如下图，在PC端完成VCM软件安装，运行良好

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2)       完成测试授权绑定

 3)       VCM运行测试

 3.1)       VCM初始参数设置——时域振动参数的设置

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 3.2)       VCM初始参数设置——频域振动参数的设置

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3.3)       完成上述设置后，再次连线就可以开始进行时域振动的监测

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3.4)       可以切换到状态监测目录下，进行时域/频域振动数据的监测与分析

时域实时振动数据采集

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频域实时振动数据采集

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可以选择Buffer中存储的数据进行时域及频域振动数据的追踪

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3.5)       振动分析功能

如当监测到异常振动时，可以通过对发生振动前/后特定转速/特定频率进行振动数据的采集，存储与对比，快速定位机床的振动的变化情况，从而为预防性维护进行数据支撑。

设置界面，可以设定需要监测的特定转速/特定频率振动数据的采集

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完成SIGN_1000_C1初始文件采集（假定为振动发生前“健康”数据）

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完成SIGN_1000_C1初始文件采集（假定为振动后“异常”数据）

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对于记录的“正常”及“异常”振动数据进行对比。选择特定文件，进行Overlap比较分析。

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得到正常及异常振动数据的峰值大小及频率的变化，从而帮助快速定位异常振动问题。

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3.6)       异常碰撞保护功能

模拟机床异常碰撞情况，快速触发内部碰撞信号，完成紧急停机或者回退动作，减少异常碰到造成的损失。

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测试结果

本次案例完成了振动数据采集及实际机床运行中的具体振动情况测试，取得良好的效果，具体表现在：

1)       振动采集设置容易，可以随意监控时域及频域实时振动数据，也可以进行振动追溯查阅；

2)       能够将机床的"正常"振动特征与机床的当前振动特征进行比较，帮助检测识别潜在问题，并根据机床的振动特征分析采取预防措施；

3)       机床出现异常碰撞时可立即停止机床，从而防止机床发生灾难性损坏等。