- moneo: piattaforma IIoT
- Use cases
Monitoraggio dei filtri dell'aria in produzione con moneo RTM
Visualizzazione e analisi delle condizioni del filtro
Il sistema di ventilazione centrale di ifm prover gmbh deve essere monitorato. Questo include i filtri per l'alimentazione e lo scarico dell'aria e i filtri sul sistema di aspirazione del posto di lavoro al piano terra e al primo piano. Esemplificando, i filtri non sono altro che una resistenza in un sistema. Le particelle estranee, presenti nel fluido utilizzato, ostruiscono le maglie aperte o i pori del filtro. Questo aumenta la resistenza totale. Per questo motivo, la portata diminuisce mentre la pressione rimane costante. Il rendimento dell’impianto è sempre più compromesso e può essere recuperato in parte aumentando la pressione di mandata, che allo stesso tempo causa un fabbisogno energetico maggiore. A seconda delle prestazioni richieste del filtro, bisogna considerare e decidere caso per caso quando è il momento ideale per la sua sostituzione.
Casi di applicazione per il monitoraggio dei filtri all'interno del processo di produzione:
- Garanzia di qualità del prodotto e del processo
- Ottimizzazione del consumo di energia
- Organizzazione della manutenzione
- Mantenimento e garanzia della qualità dell'aria (polveri sottili, purezza dell'aria, potenza di aspirazione)
Situazione iniziale
La manutenzione dei filtri di ventilazione veniva effettuata ad intervalli regolari senza monitoraggio centrale con allarme (e-mail, ticket) in caso di necessità di una sostituzione. Un dispositivo sul filtro visualizzava lo stato attuale solo localmente. Di conseguenza, il filtro veniva sostituito troppo presto o troppo tardi. Questo ha portato a costi operativi aggiuntivi per la sostituzione dei filtri, lo smaltimento, il consumo di energia e i tempi di inattività. Un'analisi per ottimizzare, tra l'altro, il rilevamento di anomalie (rottura del filtro, nessun filtro installato, intasamento) non era possibile per mancanza di dati. Il potenziale di miglioramento è stato identificato nell'archiviazione dei dati storici.
Obiettivo del progetto
L'implementazione di un cambio di filtro basato sulla necessità e il passaggio da una manutenzione basata sul tempo a una basata sulle condizioni (Time Based to Condition Based Maintenance). L'ottimizzazione verrà raggiunta attraverso il monitoraggio automatico e la visualizzazione dello stato del filtro.
Realizzazione
Presso ifm prover gmbh è stato installato moneo RTM, centralmente, su un server. Il master IO-Link è collegato al server tramite una VLAN interna e i sensori sono collegati al master tramite IO-Link. Sul filtro è stato installato un sensore di pressione differenziale con un'uscita analogica. Il segnale viene letto con un convertitore IO-Link (DP2200), convertito in un valore di processo IO-Link e quindi trasmesso al master IO-Link con interfaccia IoT (es. AL1350).
moneo RTM registra ciclicamente i valori di processo attraverso un master IO-Link. I valori di corrente analogici ricevuti vengono ulteriormente elaborati tramite la funzione "Valori calcolati" e convertiti in un valore di processo dell'unità Pascal. Questo valore di processo corrisponde a quello letto dal sensore.
I valori di soglia per la sostituzione del filtro sono stati presi dalla scheda tecnica del rispettivo filtro a tasche e definiti come valori limite in moneo RTM. Per evitare che si verifichino situazioni critiche, nell'area delle regole di elaborazione ticket viene configurato un gruppo di utenti corrispondente, che verrà informato del superamento dei valori di soglia in modo da poter avviare la sostituzione del filtro.
Risultato
L'introduzione del monitoraggio permanente dei filtri ha portato ad un'ottimizzazione del processo interno, da una manutenzione basata sul tempo ad una basata sulla condizione. Rilevando le anomalie in tempo, è stato possibile garantire l’affidabilità della macchina e aumentare la qualità.
Un allarme tempestivo in caso di necessità di sostituzione del filtro (e-mail, ticket) ha incrementato la qualità del processo. L'impatto ambientale e i costi operativi (energia, manutenzione, materiale) sono stati ridotti in modo sostenibile dalla nuova strategia di manutenzione.
Documentando le operazioni di manutenzione e memorizzando i dati storici, sarà possibile in futuro effettuare analisi su possibili ottimizzazioni del sistema di filtraggio dato che saranno disponibili dati a sufficienza. Il personale di manutenzione ha a disposizione un'applicazione che può essere facilmente adattata alle condizioni specifiche del cliente e che permette di calcolare i valori di processo (pressione differenziale, conversione di unità specifiche). Grazie a moneo RTM è stato possibile evitare conseguenti danni alle macchine e agli impianti di aspirazione.
Conclusioni
Con moneo|RTM è possibile raggiungere qualsiasi traguardo:
- Dashboard con panoramica e informazioni dettagliate dell'impianto
- Registrazione dei dati per un'ulteriore ottimizzazione
- Possibilità di analisi della registrazione dei dati
- Monitoraggio permanente delle condizioni del filtro
- Notifica via e-mail in caso di superamento del valore di soglia
Struttura del sistema
- Sensore di pressione differenziale con uscita 4...20 mA
- Sistema di analisi e display per segnali analogici 4 20 mA (DP2200)
- Master IO-Link (AL1350)
Dashboard
Una panoramica si trova nella dashboard di moneo. La condizione attuale di un impianto può essere monitorata facilmente e visualizzata attraverso un semaforo di segnalazione. In questo caso, i quattro filtri monitorati vengono chiaramente visualizzati dando una rapida panoramica dello stato attuale.
Un’altra dashboard è stata creata per mostrare in dettaglio i parametri attuali di un singolo filtro in diversi strumenti.
- Valore analogico grezzo del sensore di pressione differenziale in mA
- Pressione differenziale calcolata in Pa
- Pressione differenziale visualizzata nel tempo
- Visualizzazione a semaforo dello stato attuale del filtro
Analisi
Ulteriori dettagli possono essere visualizzati attraverso l'analisi. In questo modo, i tempi di funzionamento dell'impianto possono essere tracciati a ritroso qualora venga effettuata un’analisi a lungo termine.
- Impianto in funzione
- Impianto non in servizio
Le diverse analisi consentono di identificare una tendenza in breve tempo. In questo caso, ad esempio, la pressione differenziale di tutti e quattro i filtri è stata osservata per due giorni. La visualizzazione mostra che il filtro sull'unità di aspirazione per il 1° piano (linea viola) si sta pian piano otturando mentre la pressione differenziale aumenta lentamente.
- Linea viola, pressione differenziale filtro sistema di aspirazione 1° piano
Tasks & Tickets Valore limite di avvio/arresto
Gestire i valori soglia
Tramite questa funzione in moneo RTM, è possibile definire un valore di soglia individuale per ogni valore di processo. In questa applicazione, è stata configurata per informare il personale di manutenzione in modo tempestivo quando è necessario sostituire un filtro.
Quando il limite di avviso è raggiunto, il personale viene informato della necessità di una sostituzione che potrà essere programmata per tempo. I pezzi devono essere sostituiti al più tardi quando viene raggiunto il limite di allarme.
Durante la fase di avvio dei ventilatori, si verificano spesso dei superamenti e quindi i valori di soglia vengono oltrepassati per breve tempo. Per evitare che ognuno di essi faccia scattare immediatamente un avviso o un allarme, possono essere soppressi tramite il ritardo di risposta.
- Soglia per il limite di avviso
- Ritardo di risposta per soglia di avviso
- Soglia per il limite di allarme
- Ritardo di risposta per soglia di allarme
Gestire le regole di elaborazione ticket
La procedura guidata per le regole di elaborazione dei ticket consente di definire, in modo semplice, strategie di risposta in caso di avvisi e allarmi. In questo esempio, un gruppo di destinatari addetti alla manutenzione viene informato via e-mail in merito all’urgente o imminente necessità di sostituzione del filtro al raggiungimento delle soglie di avviso e di allarme.
- Definizione delle soglie (5) e delle origini dati (6)
- Definisce quale regola viene applicata
- Definisce la priorità dell’avviso o dell’allarme
- Definisce il gruppo di destinatari dell’e-mail
- Definizione dei valori di soglia rilevanti
- Definizione delle origini dati corrispondenti
L'e-mail generata da moneo contiene già le prime informazioni sul ticket creato:
- Origine dati interessata
- Valore superato per difetto o per eccesso
- Priorità del ticket
- Timestamp
Calculated Values:
I dati di processo possono essere ulteriormente elaborati attraverso i valori calcolati. In questo use case, il segnale analogico di corrente fornito dal sensore viene convertito in un valore di pressione nell'unità Pascal. Un valore di 4mA sarà quindi uguale a 0 Pa e un valore di 20 mA sarà uguale a 500 Pa.
Differenza di pressione [Pa]= Differenza di pressione come valore analogico di corrente [mA] - 4mA * (500 Pa / 16 mA)
- Differenza di pressione come valore analogico di corrente dal sensore (4...20 mA)
- Campo di misura massimo del sensore (500 Pa = 20 mA)
- Intervallo di corrente valore analogico (20 mA – 4 mA = 16 mA)
- Offset valore analogico (4…20 mA a 0 … 16 mA)
- Fattore di calcolo per la corrente in Pascal
- Moltiplicazione valore di corrente (0...16 mA) con fattore
- Risultato differenza di pressione in Pascal (Pa)
