moneo: IIoT-Plattform
Use cases

Überwachung des Hochdruck-Ölfilters an einer Impulsdruck-Testanlage für die Qualifizierung von Drucksensoren

Innerhalb der Typprüfung werden Drucksensoren an einem Impulsdruck-Hydraulikprüfstand mittels einer „beschleunigten Lebensdauer“ Prüfung qualifiziert.

Der Hochdruckfilter der Impulsdruck-Prüfanlage stellt eine wesentliche Komponente für den fehlerfreien Betrieb dar. Kommt es durch einen Schaden einzelner Komponenten innerhalb des Hydrauliksystems zu einem erhöhten Abrieb, setzt dies den Filter wesentlich schneller zu, als dieser innerhalb des Regelwartungsintervalls gewechselt wird.

Die Ausgangslage

Eine Real-Time Prozessüberwachung von Hydraulikhochdruckfiltern über 400 bar ist nicht die Regel. Der Druckfilterwechsel wurde in einem festgelegten Intervall durchgeführt. In diesem Fall konnten durch einen vorzeitigen Ausfall einer Hydraulikkolbenpumpe, Späne innerhalb des Hydrauliksystems gelangen. Diese setzten sich zwar im Druckfilter fest, führten aber in Folge zu Rissen des Filterelementes.

Mittels der zyklischen Filterüberwachung konnte dieses unvorhergesehene Ereignis nicht rechtzeitig bemerkt werden, welches in Folge den kompletten Ausfall des Impulsprüfstandes und hohe Reparaturkosten zur Folge hatte.

Ziel des Projekts

Verlängerung der Wartungsintervalle im Regelbetrieb

Condition Monitoring des Hochdruckfilters bzw. des Filterelements. Das ist ein wesentlicher Faktor für die Standzeit, Laufzeit und Sicherheit der Anlage.

Ziel ist eine Änderung der Wartungsstrategie vom zyklischen Austausch hin zu einem zustandsorientierten Wechsel des Druckfilter Elements.

Monitoring und Visualisierung inkl. Grenzwertüberwachung der Druckdifferenz vor und nach dem Ölfilter gibt frühzeitig Hinweise auf anstehende Filterwechsel.

Die Durchführung

Vor und nach dem Druckfilter sind zwei Hochdrucksensoren verbaut, die bis zur Durchführung des Projekts nicht in Verwendung waren. Die Analogsignale dieser beiden Sensoren werden mit Hilfe eines IO-Link Konverters (DP1222) umgewandelt und an einen IO-Link Master weitergegeben, dieser reicht die Sensorwerte an moneo weiter.

Grenzwertverwaltung und Daten-Monitoring erfolgt mit moneo RTM.

Während der Inbetriebnahme des UseCases wurde durch einen anfangs viel zu hohen Differenzdruck ein technischer Fehler in der Anlage entdeckt. Dieser wurde anschließend vom Hersteller behoben.

Ohne die Anbindung an moneo, wäre dieses Problem wahrscheinlich nicht erkannt worden und hätte in Zukunft zu einer verringerten Standzeit der Hochdruck Kolbenpumpe geführt.

Der Erfolg

Condition Monitoring mit moneo RTM sichert die Prozessfähigkeit der Hochdruck-Filteranlage und damit den Herstellprozess. Zusätzliche Kosten durch unentdeckte Schäden werden vermieden.

Die Datenaufnahme am Ölfilter (vor und hinter dem Filter), deren Visualisierung und Grenzwertüberwachung, ermöglichen die zustandsorientierten Wartung des Ölfilters. Verschmutzungen werden zeitnah detektiert und somit teure Folgekosten für Prozess und Maschine verhindert.

Systemaufbau

Drucksensor vor Filter mit Analogausgang 0…10V
Drucksensor nach Filter mit Analogausgang 0…10 V
Y-Verbindungskabel - EVC433
Konverter 0…10V – IO-Link - DP1222
IO-Link Master - AL1352

Dashboard

Verschaffen Sie sich den Überblick im moneo Dashboard

Im Dashboard erhält der Benutzer eine Übersicht über den Druck vor dem Filter, nach dem Filter und den daraus resultierenden Differenzdruck. Um schnell den Zustand des Filters erkennen zu können, kann dies über das Ampelanzeigeinstrument visualisiert werden. Die im Voraus festgelegten Grenzwerte für den Differenzdruck werden damit in den Farben rot, gelb und grün angezeigt.

Berechneter Differenzdruck in bar
Berechneter Druck vor Filter in bar
Ausgangsspannung des Drucksensors vor Filter in Volt
Ampeldarstellung des aktuellen Zustandes des Filters
Betriebsstundenzähler des Filters
Berechneter Druck nach Filter in bar
Ausgangsspannung des Drucksensors nach Filter in Volt

Analyse

Mittels der Analyse können weitere Details betrachtet werden. Der Screenshot zeigt die über drei Monate gesammelten Druck- und Spannungswerte. Sichtbar ist, dass der Differenzdruck über die Zeit ansteigt. Da sich der Filter mit der Zeit zusetzt, ist dieses Bild erwartbar.

Blau = Analogsignal des Drucksensors vor Filter
Weiß = Analogsignal des Drucksensors nach Filter
Violett = Berechneter Differenzdruck

Settings & Rules: Grenzwerte verwalten

Statische Grenzwerte

Über diese Funktion in moneo RTM kann für jeden Prozesswert ein individueller Grenzwert definiert werden. In dieser Anwendung wurde sie so konfiguriert, dass das Instandhaltungspersonal rechtzeitig informiert wird, wenn ein Filterwechsel erfolgen sollte.

Gerade beim Anlauf einer Maschine kann es kurzzeitig zu höheren Druckschwankungen kommen, diese können einfach über Verzögerungszeiten überbrückt werden, somit werden kurzzeitige Grenzwertüberschreitung ausgeblendet und das System reagiert nur, wenn die Druckdifferenz eine Zeit X stabil überschritten wurde.

Grenzwert für die Alarmgrenze
Verzögerungszeit für die Alarmgrenze
Grenzwert für die Warngrenze
Verzögerungszeit für die Warngrenze

Ticket Verarbeitungsregeln

Über den Assistenten für die Ticketverarbeitungsregeln lassen sich einfach Strategien definieren, die beim Auftreten von Warnungen und Alarmen ausgeführt werden sollen.

Im folgenden Fall erfolgt die Ticketbearbeitung über die SFI-Schnittstelle an SAP (PM System).

Bei einer Grenzwertverletzung des Differenzdrucks, wird parallel zur auftretenden Meldung in moneo zusätzlich über die SFI-Schnittstelle ein Instandhaltungsauftrag im SAP System generiert. Der Anlagenverantwortliche kann den entsprechenden Filter tauschen und im Anschluss den erfolgten Filterwechsel im SAP System rückmelden. Dadurch erfolgt automatisiert auch die Schließung der Grenzwertverletzung in moneo.

Definiert welche Regel angewendet wird
Definition der Grenzwerte (4) und Datenquellen (5)
Definiert die Dringlichkeit von Warnungen oder Alarmierungen
Definition der relevanten Grenzwerte
Definition der entsprechenden Datenquellen

Calculated Values - kalkulierte Werte

Berechnung: Druck vor Filter

Druck vor Filter in bar = Analoges Spannungssignal * 100

Analoges Spannungssignal des Drucksensors vor Filter (0…10V)
Konstante „100“ für Umrechnung von Spannung in bar (0…10 V = 0…1000bar)
Multiplikation der Spannung (0…10V) mit Umrechnungsfaktor (100)
Ergebnis Druckwert vor Filter [bar]

Berechnung: Druck nach Filter

Druck nach Filter in bar = Analoges Spannungssignal * 100

Analoges Spannungssignal des Drucksensors nach Filter (0…10V)
Konstante „100“ für Umrechnung von Spannung in bar (0…10 V = 0…1000bar)
Multiplikation der Spannung (0…10V) mit Umrechnungsfaktor (100)
Ergebnis Druckwert nach Filter [bar]

Berechnung Druckdifferenz

Druckdifferenz [∆P] = Druck vor dem Filter - Druck nach dem Filter

Berechneter Druckwert vor Filter
Berechneter Druckwert nach Filter
Funktionsblock „Absolute Differenz“ Bildung des absoluten Differenzwertes
Ergebnis Druckdifferenz [bar]

Betriebsstundenzähler

Zusätzlich zu den Prozesswerten der Sensorik wird innerhalb von moneo auch die Laufzeit des Hochdruckfilters erfasst. Über das Template „Betriebsstundenzähler“ kann diese Funktion schnell und einfach umgesetzt werden.

Dafür wird die Datenquelle ② benötigt, die den Betriebszustand beschreibt. Im folgenden Beispiel wird die Ausgangsspannung des Drucksensors vor Filter verwendet und folgender Grenzwert ③ verwendet: