- moneo : la plate-forme IIoT
- Cas d’utilisation
Détection de l’état de fonctionnement d’un compresseur en fonction de la consommation
Suivi des heures de fonctionnement d’un compresseur en tenant compte de son état de fonctionnement.
La fonction d’un compresseur est décisive pour la production et le process. La disponibilité d’un compresseur a un impact énorme sur de nombreux équipements et process liés à la production.
Le suivi des heures de fonctionnement effectives du compresseur en fonction de la consommation fournit des indicateurs clés dans ce contexte.
Normalement, l’entretien est effectué à intervalles réguliers. Les dommages progressifs sont alors détectés trop tard et entraînent des temps d’arrêt imprévus ainsi que des coûts de réparation élevés.
La situation initiale
Pas d’entretien adapté aux besoins du compresseur
Jusqu’à présent, le suivi des heures de fonctionnement s’est fait uniquement en fonction de la vitesse de rotation de l’entraînement du compresseur et non sur la base de l’utilisation réelle.
Les compresseurs peuvent opérer dans différents états de fonctionnement. En raison des différentes sollicitations consécutives, les composants individuels du compresseur sont soumis à des contraintes variées au fil du temps. En marche à vide, le compresseur est en état de repos et ne s’use pas pendant ce temps.
Actuellement, le suivi des heures de fonctionnement se fait uniquement en fonction de la vitesse de rotation de l’entraînement du compresseur. Cette méthode ne permet pas de faire la distinction entre la MARCHE À VIDE et la MARCHE EN CHARGE.
Un suivi des heures de fonctionnement en fonction de la plage de fonctionnement, c’est-à-dire MARCHE À VIDE / MARCHE EN CHARGE, n’est pas effectuée.
Les entretiens sont planifiés à intervalles réguliers, indépendamment de l’utilisation réelle de l’installation pendant cette période.
Objectif du projet
Détection de la consommation du compresseur et traitement des données dans moneo en tant que base pour une maintenance conditionnelle
L’objectif est d’organiser la maintenance conditionnelle en s’appuyant sur l’acquisition des données.
La valeur de la consommation doit être mesurée avec un convertisseur de courant. Dans ce contexte, les différentes plages de fonctionnement du compresseur doivent être détectées, visualisées, et le temps durant lequel chacune est active doit être calculé. La durée d’utilisation, et par conséquent l’usure, sont détectées.
La réalisation
moneo RTM est installé sur un serveur central. Les maîtres IO-Link sont connectés au serveur via un VLAN interne.
ifm offre une vaste gamme de composants d’automatisation. Pour cette application, le convertisseur de courant ZJF055 et le système d’évaluation et afficheur pour signaux analogiques DP2200 ont été retenus.
Le convertisseur de courant est utilisé sur une phase du câble d’alimentation triphasé. La valeur mesurée par le convertisseur est fournie sous forme de signal analogique 4 à 20 mA à la sortie du signal. Cette valeur est convertie de 4 à 20 mA en IO-Link via le DP2200. Il faut noter que la charge interne du DP2200 est activée.
Les données sont fournies à moneo RTM via un maître IO-Link de la série AL1352.
Pour obtenir des valeurs process pertinentes, la valeur de mesure du convertisseur de courant doit être convertie en valeur de courant originelle (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) du convertisseur. Cela se fait dans moneo RTM via la fonction «Valeurs calculées» (Calculated values).
Dans l’analyse, la valeur de courant calculée est ensuite utilisée pour distinguer la plage de fonctionnement respective du compresseur.
| Plage de fonctionnement | Consommation en A |
|---|---|
| Inactif | <1 |
| Marche à vide | 1 – 40 |
| Marche en charge | >40 |
La réussite
L’organisation d’une maintenance conditionnelle en fonction des besoins
La détection du courant absorbé fournit des informations sur la plage de fonctionnement actuelle. Ainsi, les heures de fonctionnement dans chaque plage de fonctionnement du compresseur peuvent être comptées. Ces données constituent alors la base de l’organisation d’une maintenance conditionnelle du compresseur.
Évaluation du taux d’utilisation de l’installation
Il est également possible d’établir des informations sur le taux d’utilisation de l’installation.
En cas d’extension de production, cette valeur permet par exemple de déterminer si la capacité du ou des compresseurs existants est encore suffisante.
De plus, la capacité d’air comprimé disponible peut être évaluée. Cela permet de réaliser des économies sur les coûts d’énergie en utilisant différents groupes.
Structure du système
- Convertisseur de courant
- Convertisseur de signal analogique 4 à 20 mA en IO-Link (DP2200)
- Maître IO-Link
Tableau de bord
Créer un aperçu sur le tableau de bord moneo
Sur le tableau de bord, l’utilisateur obtient un aperçu des valeurs process pertinentes pour cette installation.
- Compteur horaire INACTIF
- Compteur horaire MARCHE À VIDE
- Compteur horaire MARCHE EN CHARGE
- Rapport entre le temps de MARCHE À VIDE et le temps de fonctionnement total
- Rapport entre le temps de MARCHE SOUS CHARGE et le temps de fonctionnement total
Analyse
La fonction d’analyse permet à l’utilisateur d’accéder aux données d’historique et de comparer diverses valeurs process. Le diagramme montre une courbe caractéristique typique :
- INACTIF (a) - MARCHE EN CHARGE (b) - MARCHE À VIDE (c)
Il est facilement reconnaissable que la vitesse de rotation (violette) se comporte de manière identique aussi bien dans la plage «sous charge», que dans celle de la plage «marche à vide». La consommation (bleue) et le travail énergétique qui en résulte sont toutefois très différents dans les deux plages de fonctionnement.
- La vitesse atteint la valeur maximale, consommation dans la plage INACTIF et MARCHE À VIDE
- Consommation dans la plage MARCHE EN CHARGE
Settings & Rules: gérer les valeurs limites
Valeurs limites statiques
Les heures de fonctionnement des différents états de fonctionnement peuvent être surveillées de manière statique. Par exemple, des tickets correspondants peuvent être générés après un certain nombre d’heures dans la marche en charge ou un certain nombre d’heures du temps de fonctionnement total. Des tickets d’avertissement et d’alarme, que l’on peut utiliser pour planifier des interventions à temps, sont ainsi disponibles.
- Avertissement après avoir atteint 950 heures de fonctionnement en marche en charge
- Alarme après avoir atteint 1 000 heures de fonctionnement en marche en charge
Règles de traitement de ticket
Cette fonction permet de définir simplement ce qui doit se passer après le déclenchement d’un avertissement ou d’une alarme, par exemple:
- Notification par e-mail
- Intégration SAP
Calculated Values - valeurs calculées
Les valeurs calculées permettent de traiter des données process.
Conversion de la valeur analogique en valeur de courant
Dans le cas d’utilisation présent, le signal de courant analogique émis par le capteur est converti en valeur de courant traversant le fil, en utilisant l’unité ampère.
Courant moteur = (AIN - 4) * ((AEP - ASP)/16)
Dataflow Modeler (modélisation des flux de données)
- Valeur de courant analogique du convertisseur de courant (4 à 20 mA)
- Point de départ analogique (0 A = 4 mA)
- Point final analogique (50 A = 20 mA)
- Plage de courant valeur analogique (20 mA – 4 mA = 16 mA)
- Offset valeur analogique (4 à 20 mA à 0 à 16 mA)
- Calcul du delta du point de départ au point final (AEP – ASP = ∆A)
- Calcul du facteur de courant (∆A / 16 mA = Facteur)
- Multiplication de la valeur de courant (0 à 16 mA) avec le facteur
- Arrondir le résultat à une décimale près
- Résultat du flux de courant en A
Calcul des heures de fonctionnement
Grâce aux valeurs de la consommation des différentes plages de fonctionnement déterminées par la fonction d’analyse, il est possible de créer différents compteurs horaires. Ceux-ci calculent le temps passé dans chaque état de fonctionnement.
- Consommation minimale pour la plage de fonctionnement en A
- Consommation actuelle en A
- Consommation maximale pour la plage de fonctionnement en A
- Comparaison entre la consommation actuelle et la consommation minimale
- Comparaison entre la consommation actuelle et la consommation maximale
- Combinaison ET de la consommation maximale et minimale
- Compteur de temps
- Format horaire = h
Détermination du temps de fonctionnement total
Le temps de fonctionnement total du compresseur (INACTIF + MARCHE A VIDE + MARCHE EN CHARGE) peut être déterminé par une simple addition des compteurs horaires respectifs.
Temps total = Inactif + à vide + en charge
- Compteur horaire INACTIF en h
- Compteur horaire MARCHE À VIDE en h
- Compteur horaire MARCHE EN CHARGE en h
- Addition des heures de fonctionnement MARCHE À VIDE + MARCHE EN CHARGE en h
- Résultat de la MARCHE À VIDE + MARCHE EN CHARGE additionné aux heures de fonctionnement INACTIF en h
- Arrondir le résultat à une décimale près
- Fourniture du temps de fonctionnement total en h
Calcul du rapport entre les différents états de fonctionnement
Un autre calcul permet de mettre les heures de chaque plage de fonctionnement en relation avec le temps total.
Cela donne un bon aperçu de l’utilisation du compresseur.
- Heures de fonctionnement MARCHE EN CHARGE
- Temps de fonctionnement total du compresseur
- Constante 100%
- Rapport entre le nombre d’heures de fonctionnement de MARCHE EN CHARGE et le temps de fonctionnement total
- Ratio/Rapport multiplié par 100
- Fourniture du rapport en pourcent
