電機，在工業生產中起著非常重要的作用。然而，大家有沒有注意到，盡管產業升級所帶來的技術進步正在將電機的性能和品質不斷推向新的高度，可是我們使用電機的方式，卻幾乎在它問世的這一百多年間沒有什么太大的變化：連續運轉，直到“壽終正寢”。

同時，在提升電機使用壽命、確保其長時間穩定運行方面，除了繁瑣復雜的人工檢修和排查，我們在電機的維護和保養方面所采取的措施也仍然是非常有限的。

這其實會帶來一個很嚴重的問題，就是極高的設備風險成本。因為我們知道，作為設備機械動力源的電機，其安裝使用和維修更換的過程往往是極為耗時、費力的，一旦出現任何故障或損壞造成設備停產，總是會給企業帶來不小的經濟損失，包括：設備停機導致產能效率下降，以及因電機損壞而發生設備二次損傷...等等。

因此，根據設備與電機的當前和歷史工作狀態，提前對可能出現的故障狀況作出相應的預判，并有計劃的對設備和電機進行維護保養，就顯得十分必要了。

不過，這種對電機運行狀態的監控，并不僅僅是我們通常意義上所說的過電流報警和過溫保護。因為無論是電機過流還是過溫，其背后的故障原因往往是十分復雜的，很難基于這些報警信息快速采取有效的糾正措施。

尤其是對于很多因機械傳動異常（如振動或磨損）而造成的電機損壞，往往需要經過長期運行后才可能會引發故障，此時電機發出的過溫/過流報警，通常是沒有太大意義的，因為其本體（軸、軸承、繞組、編碼器...）很可能已經受到一定程度的損傷了；并且，如果不查明故障根源，就對其實施復位操作或產品更換，設備再次停產幾乎是不可避免的。

要確保電機的長時間穩定運行，我們真正需要的是，對包括：電流、溫度、扭矩、振動...等各類電機運行狀態的實時信息和歷史數據，進行交叉比對和趨勢分析，基于對電機運行健康狀況的評估，為設備的運維保養制定相應的計劃和流程，并采取行動。

換句話說，從電機反饋給設備系統的應該是一系列實時的動態數據，而不僅僅是一兩個簡單的狀態信息或報警。

對電機進行狀態監測，比較常見的做法，是通過加裝專用的傳感器，測量電機本體的溫度和振動等級。

并借助專門的儀器設備對監測數據進行實時記錄和分析；或者將傳感器直接接入專業的狀態監測系統，用以分析和評估電機運行的健康狀況和歷史趨勢。

這其實已經是一種極為成熟的電機狀態監測解決方案了，不少專業的廠家都能夠提供完整的產品體系，功能也十分齊全。不過，對于大部分企業用戶來說，它的應用成本就顯得太高了。加之技術方案往往較為復雜，通常只有在一些對風險把控極為嚴格的重要場合才會使用（如：發電機組、風機、泵站...等）。

為了降低電機狀態監測的應用門檻，提升系統的易用性，針對通用型低壓電機，一些自動化廠商開始提出所謂“智能電機”的概念和產品。

首先，對于內部已經集成了位置編碼器的伺服電機來說，其實是可以利用連接在機械傳動軸上的伺服反饋，實施電機狀態監測的。

例如，市面上一些采用數模混合反饋（如：HIPERFACE Stegmann、EnDat 2.1... ）的伺服電機，就能夠在實時動態輸出高精度位置/速度信息的同時，通過其數字通訊端口向設備控制系統反饋一些電機靜態/動態運行數據，包括：電機換相轉子位置、編碼器內部溫度、產品電子銘牌標簽、電機硬件參數...等等。

而這些年和在編碼器技術上的應用，已經開始讓電機反饋逐漸突破了通訊速率和數據帶寬的限制。比如我們之前提到的 HIPERFACE DSL 伺服反饋協議，其數據傳輸率達到 9.375MBd，傳輸周期最短僅為 12.1 μs。這讓編碼器在反饋位置、速度...等運控信息的同時，還能夠承載更多有關電機運行狀態的數據信息。

近期新面市的一些高性能電機產品，如上圖所示的 Premo 集成高精度減速機伺服電機上，就已經搭載了基于 HIPERFACE DSL 數字式電機反饋的集成狀態監測技術。

由于電機的運控反饋和狀態信息是在同一條數據回路上進行傳輸的，因此，用戶有機會將電機的實時位置信息，與電流、轉速、加速度等運控數據、傳感器反饋的各種電機狀態信息，放在同一個數據庫和時間軸上進行同步比對和交叉分析的，例如：傳動軸在特定位置（角度）的振動幅度...等等。這將有助于提升電機故障診斷的準確性和設備系統的運行效率。

基于這種高速數字式反饋技術，用戶還可以通過在電機（傳動軸）編碼器上擴展傳感器端口模塊（如上圖中的 SensorHub），在不增加任何外部硬件接線的情況下，將包括繞組溫度、振動加速度和頻率、軸承受力、扭矩反饋...等在內的各類傳感信號，接入設備的傳動和控制系統，從而實現更全面的電機狀態監測。

而對于那些采用開環控制的普通低壓電機來說，則可以通過在本體上加裝一塊內置無線數據通訊模塊的狀態監測傳感器，來檢測其溫度、振動...等運行狀況。

然后將檢測數據通過藍牙、Wi-Fi ... 等數字通訊方式，傳送到移動智能終端（手機、Pad...等）和廠家的云端服務平臺（如：Ability、MindSphere），進行系統分析。

這不僅讓用戶可以在移動智能終端上實時查看電機的健康狀態，還能夠通過網絡平臺，適時的向設備操作、運維人員和團隊推送電機故障預警或報警信息，幫助企業實現對電機類產品的預防性維護。

借助無線通訊技術，將現場電機的狀態監測服務置于云端，其優勢是顯而易見的，不僅安裝方便，使用非常靈活，適用于大部分普通低壓電機，無論其已經或是即將投入使用；而且，目測其總體使用成本也會比以往的狀態監測系統低很多。

寫在最后：

盡管我們已經感覺到了狀態監測技術在通用低壓和伺服電機產品上的應用趨勢，也看到了一些有價值的產品和解決方案（例如：HIPERFACE DSL 伺服反饋、WITTENSTEIN 的 Premo 電機、ABB 的 Ability Smart Sensor...），但若真正要被廣大制造企業用戶接受和認可，基于特定的應用場景、用于電機數據展示/分析的軟件系統和操作界面，一定是不可或缺的。當然，產品和系統的成本和易用性也是至關重要的。

從這個角度來看，未來在自動化產品和狀態監測產品廠商之間的跨界合作，應該是非常值得期待的。