moneo: IIoT-Plattform
Use cases

Condition Monitoring eines Dekanters zur Abwasseraufbereitung von Chemikalien im Nachgang der flexiblen Leiterplattenherstellung

Bei der Herstellung flexibler Leiterplatten müssen auf die Folien unterschiedliche Chemikalien aufgedruckt werden. Die Überreste der Chemikalien werden im Nachgang abgewaschen und in einem Abwassertank aufgefangen. Damit die gelösten Chemikalien sich binden und ausflocken wird ein entsprechendes Flockungsmittel dem Tank beigemischt. Nun wird das Gemenge zum Dekanter gepumpt.

Der Dekanter hat die wichtige Aufgabe der Medientrennung von flüssigen und festen Stoffen. Für die Wasser-Rückgewinnung ein entscheidender Prozess. Gemäß Abwasservorschrift müssen die stichfesten Schlammstoffe dem Sondermüll zugeführt werden. Die flüssigen Reststoffe, müssen über einen anaeroben, biologischen Prozess, gesondert aufbereitet werden, ehe sie dem Abwasserprozess zugeführt werden dürfen.

Hier erkennt man die entscheidende Funktion des Dekanters. Kommt es zu Störungen im Entsorgungsprozess, laufen die verfügbaren Auffangfässer mit verschmutzen Chemikalien voll und können nicht weiter aufbereitet werden. Der gesamte Fertigungsprozess für flexible Leiterplatten kommt zum Erliegen. Der Wasser-Rückgewinnungsprozess ist gestört.

Um dies zu verhindern müssen Parameter der Motor-Drehzahl und der Trommellager überwacht werden, um frühzeitig Maßnahmen zur Prozesssicherung ergreifen zu können.

Die Ausgangslage

Die Wartung des Dekanters im nachgelagerten Entsorgungsprozess der flexiblen Leiterplattenherstellung wurde in einem festgelegten Intervall durchgeführt.

Zusätzlich wurden die von der Herstellerfirma bereits eingebrachten Schwingungssensoren über ein HMI neben der Maschine angezeigt, um Unstimmigkeiten festzustellen.

Das bestehende System bietet keine Grenzwertüberwachung und Alarmierungssystematik.
Zusätzlich fehlt die Drehzahlmessung für die Trommelantriebe.

In der Vergangenheit konnten beginnende Schäden am Motor nicht erkannt werden und hatten hohe Reparaturkosten, sowie den Prozessausfall für mehr als eine Woche zur Folge.

Ziel des Projekts

Sicherung der Prozessfähigkeit des Dekanters. Dies soll erreicht werden durch eine zustandsorientierte Überwachung kritischer Parameter, um dann frühzeitig, beginnende Schäden und Ausfälle zu erkennen. Wartungsintervalle können dann sinnvoll im Rahmen der Produktionszeiten eingeplant werden. Hohe Kosten durch Produktionsstillstände sollen vermieden werden. Letztlich ist es auch das Ziel zum Schutz der Umwelt, die Absicherung einer vorschriftsgemäßen Abfallentsorgung und Wasser-Rückgewinnung.

Die Durchführung

Condition Monitoring in Verbindung mit moneo RTM für Transparenz, Wasser-Umweltschutz und Prozesssicherheit

Zur ganzheitlichen kundenfreundlichen Visualisierung aller Daten wird moneo auf dem firmeninternen Server installiert.

Um Schäden zu detektieren müssen sowohl die Lager als auch die Motor-Antriebsriemen mittels Schwingungsanalyse überwacht werden. Zur Vermeidung unvorhergesehener Defekte werden zusätzlich die Drehzahlparameter des Motors mit in die Analysen einbezogen. Für die Schwingungsanalyse werden aufgrund ihrer Bauart, Größe und dem passenden Frequenzbereich vier Beschleunigungssensoren des Typs VSP003 verbaut.

An den beiden äußeren Lagern der Zentrifuge, für die vertikale Überwachung, jeweils am Eingang und Ausgang oben, wird je ein VSP003, mittels Klebeadapter, angebracht. Parallel dazu die horizontale Motor-Schwingungsdiagnostik mit zwei verschraubten VSP003, seitlich am Motor. An beiden Antriebsriemen ist je ein induktiver Sensor IFC201 zur Drehzahlerfassung angebracht. Alle erhobenen Daten werden an eine VSE953 geliefert und dort verarbeitet. Diese VSE ist nach IP65 zertifiziert und kann somit frei im Feld installiert werden.

Ein Umbau im vorhandenen Schaltschrank oder der Einbau in eine Umhausung ist nicht notwendig. Hier ist der entsprechende Parametersatz zur Schwingungsüberwachung der Komponenten hinterlegt. Ermittelte Grenzwerte liefert die VSE953 an das moneo System.

Der Kunde kann an seinem Rechner im Büro über moneo alle Daten übersichtlich visualisieren. Zusätzlich nutzt er die Alarmierungsfunktion bei Grenzwertverletzungen.

Der Erfolg

Condition Monitoring für die Wasser-Rückgewinnung und Umweltschutz einfach umgesetzt und visualisiert mit moneo RTM

Erfolgreiche, einfache Umsetzung von Condition Monitoring mit hohem Verbesserungspotential für Prozess und Maschine zur Sicherung der Abwasser-Richtlinien.

Anomalien, Unwuchten, Defekte werden zeitnah detektiert und somit teure Stillstand- und Folgekosten verhindert.

Bei der zustandsorientierten Organisation der Wartung unterstützt moneo RTM über die Funktionen der Alarmierungs- und Ticketverwaltung, sowie der übersichtlichen Visualisierung aller relevanten Parameter im Dashboard. Dies erfolgt am Arbeitsplatz des Maschinenbetreuers im Büro.

Systemaufbau

Schwingungssensor Antrieb
Drehzahlsensoren
Schwingungssensor Zentrifuge
Diagnoseelektronik

Dashboard

Verschaffen Sie sich den Überblick im moneo Dashboard

Drehzahl Dekantertrommel
Drehzahl Dekanterschnecke
Berechnete Drehzahldifferenz zwischen Trommel und Schnecke
v_RMS Motor Dekanterschnecke
v_RMS Motor Dekantertrommel
v_RMS Lager Feststoffseite
v_RMS Lager Flüssigstoffseite
Betriebsstundenzähler des Dekanters

Analyse

In der Analyse kann der Benutzer auf die Historiendaten zugreifen und verschiedene Prozesswerte miteinander vergleichen. Im Diagramm werden die Schwingungswerte des Lagers auf der Flüssigstoffseite dargestellt.

Hierbei ist gut der Unterschied zwischen den Betriebszuständen EIN ① und AUS ② zu sehen. Für den beispielhaften Fall eines sich entwickelnden Lagerschadens, kann der Trend und der mutmaßliche Beginn der Schadensentwicklung aus den aufgezeichneten Daten erkannt werden.

Dekanterzentrifuge außer Betrieb
Dekanterzentrifuge in Betrieb

Settings & Rules: Grenzwerte verwalten

Statische Grenzwerte

Die Grenzwerte für die Auswertung der Dekanterzentrifuge sind im Parameterdatensatz auf der VSE953 hinterlegt. Wird einer der Grenzwerte überschritten, meldet dies die VSE an moneo.

Überwachte Datenquelle
Trigger-Event der VSE

Ticket Verarbeitungsregeln

Sobald die VSE an moneo meldet, dass ein definierter Grenzwert unter- oder überschritten wurde, wird für den entsprechenden Prozesswert ein Ticket aufgemacht. Dieses kann vom zuständigen Mitarbeiter übernommen und abgearbeitet werden. Über die Kommentarfunktion können durchgeführte Maßnahmen und Lösungsbeschreibungen direkt dokumentiert werden.

Folgende Benachrichtigungsoptionen stehen hierfür zur Auswahl:

E-Mail-Benachrichtigung
SAP-Integration

Calculated Values - kalkulierte Werte

Zusätzlich zu den Drehzahlwerten der beiden Antriebsmotoren wird innerhalb von moneo auch die Differenz dieser beiden Drehzahlen erfasst. Über die kalkulierten Werte kann dieser Wert schnell und einfach berechnet werden.

Drehzahldifferenz = Drehzahl Dekantertrommel - Drehzahl Dekanterschnecke

Drehzahl Dekantertrommel
Drehzahl Dekanterschnecke
Subtraktion
Drehzahldifferenz

In einem weiteren Flow werden die Betriebsstunden des Dekanters berechnet. Als Grundlage dient das Template für Betriebsstundezähler in moneo. Da bei dieser Applikation zwei Drehzahlwerte existieren, werden bei dem Betriebsstundenzähler beide Drehzahlwerte berücksichtig.

Betriebsstunden ++ = (Drehzahl Dekantertrommel > 100) && (Drehzahl Dekanterschnecke > 100)