moneo: IIoT-platform
Use cases

Detectie van de bedrijfstoestand van een compressor op basis van het stroomverbruik

Condition-based registratie van de bedrijfsuren van een compressor.

De functie van een compressor is van cruciaal belang voor productie en proces. De beschikbaarheid van een compressor heeft een enorme invloed op veel productierelevante installaties en processen.

Belangrijke statistiekgetallen hiervoor worden verkregen door de werkelijke bedrijfsuren van de compressor te registreren via het stroomverbruik.

In de regel wordt het onderhoud in regelmatige intervallen uitgevoerd. Verradelijke schade wordt te laat ontdekt en leidt tot ongeplande uitvaltijden en hoge reparatiekosten.

De uitgangssituatie

Geen behoefte-gebaseerd onderhoud van de compressor

Tot nu toe werden de bedrijfsuren alleen geregistreerd via het toerental van de compressoraandrijving en niet via het werkelijke gebruik.

Compressoren kunnen in verschillende bedrijfstoestanden werken. Door de verschillen in belasting worden de afzonderlijke componenten van de compressor in de loop der tijd in verschillende mate belast. Als de compressor stationair draait, is hij in ruste en slijt hij niet.

De bedrijfsuren van de compressor worden momenteel alleen geregistreerd via het toerental van de aandrijfmotor. Deze methode kan geen onderscheid maken tussen STATIONAIR BEDRIJF en LASTBEDRIJF.
Een registratie van de bedrijfsuren op basis van het werkgebied STATIONAIR BEDRIJF/LASTBEDRIJF wordt niet uitgevoerd.

Het onderhoud werd in regelmatige intervallen gepland, ongeacht de mate waarin de installatie in die periode daadwerkelijk werd gebruikt.

Doel van het project

Registratie van het stroomverbruik van de compressor en verdere verwerking in moneo als basis voor behoefte-gebaseerd onderhoud

Het doel is om met behulp van de dataregistratie een behoefte-gebaseerde onderhoud te kunnen organiseren.

De waarde van het stroomverbruik moet worden gemeten met behulp van een stroomomvormer. De verschillende werkgebieden van de compressor moeten worden bepaald, gevisualiseerd en hun respectievelijke tijden berekend. De levensduur en de bijbehorende slijtage worden geregistreerd.

De uitvoering

moneo RTM is centraal op een server geïnstalleerd. De IO-Link-masters zijn via een interne VLAN verbonden met de server.

ifm beschikt over een breed portfolio automatiseringscomponenten. Voor deze toepassing werd gekozen voor de stroomomvormer ZJF055 en het evaluatiesysteem en display DP2200 voor analoge signalen.

De stroomomvormer omsluit één fase van de driefase voedingskabel naar de compressor. De meetwaarde van de omvormer is beschikbaar als een 4...20 mA analoog signaal bij de signaaluitgang. Deze waarde wordt via de DP2200 omgezet van 4...20mA naar IO-Link. Daarbij moet worden opgemerkt dat de interne belasting van de DP2200 geactiveerd is.

De Y-weg

Via een IO-Link-master uit de serie AL1352 wordt de data naar moneo RTM doorgezet.

Om zinvolle proceswaarden te verkrijgen, moet de meetwaarde van de stroomomvormer worden omgezet in de werkelijke stroomwaarde (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) van de omvormer. Dit gebeurt in moneo RTM via de functie "Berekende waarden" (Calculated values).

In de analyse wordt de berekende stroomwaarde vervolgens gebruikt om het betreffende werkgebieden van de compressor te onderscheiden.

Werkgebied	Stroomopname in A
Uit	<1
Stationair bedrijf	1 – 40
Lastbedrijf	>40

Het resultaat

Organisatie van een behoefte-gebaseerd onderhoud

De registratie van de opgenomen stroom levert inzichten op over het huidige werkgebied. Hierdoor kunnen de bedrijfsuren in het betreffende werkgebied van de compressor worden geteld. Deze data vormt de basis voor de organisatie van het behoefte-gebaseerde onderhoud van de compressor.

Beoordeling van de installatiebezetting

Bovendien kan ook informatie over de installatiebezetting worden berekend.
Bij productie-uitbreidingen kan deze waarde bijvoorbeeld worden gebruikt om te bepalen of de capaciteit van de bestaande compressor of compressoren nog voldoende is.
Het is ook mogelijk de beschikbare persluchtcapaciteit te beoordelen. Met betrekking tot mogelijke besparingen op energiekosten bij gebruik van verschillende aggregaten.

Systeemopbouw

Stroomomvormer
Signaalomvormer analoog 4...20 mA naar IO-Link(DP2200)
IO-Link-master

Dashboard

Bekijk het overzicht in het moneo dashboard

In het dashboard krijgt de gebruiker een overzicht van de relevante proceswaarden voor deze installatie.

Bedrijfsurenteller UIT
Bedrijfsurenteller STATIONAIR BEDRIJF
Bedrijfsurenteller LASTBEDRIJF
Verhouding STATIONAIR BEDRIJF tot totale looptijd
Verhouding LASTBEDRIJF tot totale looptijd

Analyse

Via de analysefunctie kan de gebruiker toegang krijgen tot de historische data en verschillende proceswaarden met elkaar vergelijken. Het diagram toont een typische karakteristiek:

UIT (a) - LASTBEDRIJF (b) - STATIONAIR BEDRIJF (c)

Hierbij is goed te zien dat het toerental (paars) in het last- en stationairbereik zich gelijk gedraagt. De stroomopname (blauw) en de daardoor omgezette energetische arbeid verschillen echter aanzienlijk in de twee werkgebieden.

Toerental bereikt maximumwaarde, stroomopname in bereik UIT en STATIONAIR BEDRIJF
Stroomopname in het bereik LASTBEDRIJF

Settings & Rules: Grenswaarden beheren

Statische grenswaarden

De bedrijfsuren van de afzonderlijke bedrijfstoestanden kunnen statisch worden bewaakt. Overeenkomstige tickets zijn te genereren na een bepaald aantal uren van de aanlooptijd of van het aantal uren van de looptijd.. Hiervoor zijn waarschuwings- en alarmtickets beschikbaar, die men kan gebruiken voor een tijdige onderhoudsplanning.

Waarschuwing na het bereiken van 950 bedrijfsuren in het lastbereik
Alarm na het bereiken van 1000 bedrijfsuren in het lastbereik

Ticket verwerkingsregels

Via deze functie kan eenvoudig worden gedefinieerd wat na activering van een waarschuwing of een alarm moet gebeuren, bijv.:

E-mailbericht
SAP-integratie

Calculated Values - berekende waarden

Met behulp van de berekende waarden is procesdata verder te verwerken.

Omrekening van analoge waarde naar stroomwaarde

In deze use case wordt het analoge stroomsignaal, dat door de sensor wordt afgegeven, omgezet in de waarde van de stroom door de aansluitkabel, in de eenheid ampère.

Motorstroom = (AIN - 4) * ((AEP - ASP)/16)

Analoge stroomwaarde van de stroomomvormer (4...20 mA)
Analoog startpunt (0 A = 4 mA)
Analoog eindpunt (50 A = 20 mA)
Stroombereik analoge waarde (20 mA – 4 mA = 16 mA)
Offset analoge waarde (4…20 mA tot 0 … 16 mA)
Berekening delta startpunt tot eindpunt (AEP - ASP = ∆A)
Berekening factor voor stroom naar Pascal (∆A / 16 mA = factor)
Vermenigvuldiging stroomwaarde (0...16 mA) met factor
Afronden van het resultaat op één decimaal
Resultaat stroom in A

Berekening van de bedrijfsuren

Met behulp van de analysefunctie zijn de waarden van het stroomverbruik van de betreffende werkgebieden te gebruiken om verschillende bedrijfsurentellers aan te maken. Deze berekenen de tijd die in de betreffende bedrijfstoestand is doorgebracht.

Minimale stroomverbuik voor het werkgebied in A
Actuele stroomverbruik in A
Maximale stroomverbruik voor het werkgebied in A
Vergelijking van actuele stroomverbruik met minimale stroomopname
Vergelijking van actuele stroomverbruik met maximale stroomopname
EN-koppeling van maximale en minimale stroomopname
Tijdteller
Uitvoer van de tijd in h

Bepaling van de totale looptijd

De totale levensduur van de compressor (UIT + STATIONAIR BEDRIJF + LASTBEDRIJF) kan worden bepaald door gewoon de betreffende bedrijfsurentellers bij elkaar op te tellen.

Totale tijd = uit + stationair bedrijf + lastbedrijf