moneo: piattaforma IIoT
Use cases

Rilevamento dello stato di funzionamento di un compressore in base al consumo di corrente

La funzione di un compressore è fondamentale per la produzione e il processo. La disponibilità di un compressore ha un enorme impatto su molti impianti e processi rilevanti per la produzione.

Importanti dati chiave vengono forniti dal rilevamento delle ore effettive di funzionamento del compressore attraverso il consumo energetico.

Di norma, la manutenzione viene effettuata a intervalli regolari. I danni imprevisti vengono rilevati troppo tardi e comportano tempi di inattività non pianificati e costi di riparazione elevati.

Situazione iniziale

Nessuna manutenzione del compressore in base al reale utilizzo

Finora, le ore di funzionamento venivano rilevate solo attraverso la velocità del motore di azionamento del compressore e non attraverso l'utilizzo effettivo.

I compressori possono funzionare in diversi stati operativi. A causa delle differenze di carico, i singoli componenti del compressore sono sottoposti a diversi livelli di stress nel tempo. Al minimo, il compressore è a riposo e non si usura.

Le ore di funzionamento del compressore vengono attualmente rilevate solo attraverso la velocità del motore. Questo metodo non è in grado di distinguere tra REGIME MINIMO e FUNZIONAMENTO A CARICO.
Non viene effettuata una registrazione delle ore di funzionamento in funzione dell'area di lavoro in base a REGIME MINIMO / FUNZIONAMENTO A CARICO.

La manutenzione veniva programmata a intervalli regolari, indipendentemente dall'effettivo utilizzo dell’impianto durante questo periodo.

Obiettivo del progetto

Rilevamento della corrente assorbita dal compressore e successiva elaborazione in moneo come strumento base per una manutenzione basata sul reale utilizzo

L'obiettivo è quello di utilizzare il rilevamento dei dati per organizzare una manutenzione basata sul reale utilizzo.

Il valore della corrente assorbita deve essere misurato con l'ausilio di un trasformatore di corrente. I diversi stati operativi del compressore devono essere determinati e visualizzati e i rispettivi tempi devono essere calcolati. Vengono rilevate la vita utile e l'usura associata.

Realizzazione

moneo RTM è stato installato centralmente su un server. I master IO-Link sono stati collegati al server tramite una VLAN interna.

ifm offre un'ampia gamma di componenti di automazione. Per questa applicazione sono stati scelti il trasformatore di corrente ZJF055 e il sistema di analisi e visualizzazione dei segnali analogici DP2200.

Il trasformatore di corrente racchiude una fase della linea di alimentazione trifase del compressore. Il valore misurato del trasduttore è disponibile come segnale analogico 4...20 mA. Questo valore viene convertito da 4...20 mA ad IO-Link tramite il sistema DP2200. Si noti che il carico interno del DP2200 viene attivato.

Percorso a Y

I dati per moneo RTM vengono forniti da un master IO-Link AL1352.

Per ottenere valori di processo significativi, il valore misurato del trasformatore di corrente deve essere scalato nel valore di corrente effettivo (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) del trasformatore. Questa operazione viene eseguita in moneo RTM tramite l'utilizzo dei "Valori calcolati" (Calculated values).

Nella successiva analisi, il valore di corrente calcolato viene poi utilizzato per distinguere il rispettivo campo operativo del compressore.

Campo operativo	Corrente assorbita in A
OFF	<1
Regime minimo	1 – 40
Funzionamento a carico	>40

Risultato

Organizzazione della manutenzione in base al reale utilizzo

Il rilevamento della corrente assorbita fornisce informazioni sullo stato operativo attuale. Ciò consente di contare le ore di funzionamento in base all'effettivo stato operativo del compressore. Questi dati costituiscono lo strumento per organizzare la manutenzione del compressore in base al reale utilizzo.

Valutazione dell'utilizzo dell'impianto

Inoltre, è possibile calcolare informazioni sull'utilizzo dell'impianto.
In caso di espansione della produzione, questo valore può essere utilizzato, ad esempio, per determinare se la capacità del compressore o dei compressori esistenti è ancora sufficiente.
È inoltre possibile valutare la capacità dell’aria compressa disponibile. Per quanto riguarda i possibili risparmi sui costi energetici utilizzando unità aggregate diverse.

Struttura del sistema

Trasformatore di corrente
Convertitore di segnale analogico 4...20 mA in IO-Link (DP2200)
Master IO-Link

Dashboard

Ottieni un quadro generale nella dashboard moneo

La dashboard fornisce all'utente una panoramica dei valori di processo rilevanti per questo impianto.

Contatore delle ore operative OFF
Contatore delle ore operative REGIME MINIMO
Contatore delle ore operative FUNZIONAMENTO A CARICO
Rapporto tra REGIME MINIMO e tempo di funzionamento totale
Rapporto tra FUNZIONAMENTO A CARICO e tempo di funzionamento totale

Analisi

La funzione di analisi permette all'utente di accedere ai dati storici e confrontare diversi valori di processo. Il diagramma mostra una tipica curva caratteristica:

OFF (a) - FUNZIONAMENTO A CARICO (b) - REGIME MINIMO (c)

Qui è facile vedere che la velocità (viola) si comporta allo stesso modo sia in funzionamento a carico che al minimo. Tuttavia, l'assorbimento di corrente (blu) e il lavoro energetico così convertito differiscono significativamente nei due campi operativi.

La velocità raggiunge il valore massimo, assorbimento di corrente nell'intervallo OFF e REGIME MINIMO
Assorbimento di corrente nel campo FUNZIONAMENTO A CARICO

Impostazioni e regole: Gestire i valori soglia

Soglie statiche

Le ore di funzionamento dei singoli stati operativi possono essere monitorate staticamente. Ad esempio, i ticket corrispondenti possono essere generati dopo un certo numero di ore nell'area di carico o dopo un certo numero di ore del tempo di funzionamento totale. Sono disponibili ticket di avviso e di allarme che possono essere utilizzati per una pianificazione tempestiva.

Avviso dopo il raggiungimento di 950 ore operative nel campo di funzionamento a carico
Allarme dopo il raggiungimento di 1.000 ore operative nel campo di funzionamento a carico

Regole per l'elaborazione di ticket

Questa funzione può essere usata per definire facilmente cosa dovrebbe accadere dopo che un avviso o un allarme è stato attivato, ad esempio:

Notifica via e-mail
Integrazione SAP

Calculated values - Valori calcolati

I dati di processo possono essere ulteriormente elaborati attraverso i valori calcolati.

Conversione da valore analogico a valore di corrente

In questo Use Case, il segnale analogico di corrente trasmesso dal sensore viene convertito nel valore di corrente assorbita, nell'unità di misura ampere.

Motor Current = (AIN - 4) * ((AEP - ASP)/16)

Valore analogico del trasformatore di corrente (4...20 mA)
Punto iniziale analogico (0 A = 4 mA)
Punto finale analogico (50 A= 20 mA)
Intervallo di corrente valore analogico (20 mA – 4 mA = 16 mA)
Offset valore analogico (4…20 mA a 0 … 16 mA)
Calcolo delta dal punto iniziale a quello finale (AEP - ASP = ∆A)
Calcolo fattore per corrente a ampere (∆A / 16 mA = fattore)
Moltiplicazione valore di corrente (0...16 mA) con fattore
Arrotondamento del risultato a una cifra decimale
Risultato flusso di corrente in A

Calcolo delle ore operative

I valori della corrente assorbita dei rispettivi campi operativi determinati tramite la funzione di analisi possono essere utilizzati per creare diversi contatori di ore operative. Questi calcolano il tempo trascorso nel rispettivo campo operativo.

Assorbimento minimo di corrente per il campo operativo in A
Corrente assorbita attuale in A
Assorbimento massimo di corrente per il campo operativo in A
Confronto tra corrente assorbita attuale e corrente assorbita minima
Confronto tra corrente assorbita attuale e corrente assorbita massima
Connessione AND della corrente assorbita massima e minima
Contatore del tempo
Uscita del tempo in h

Determinazione del tempo di funzionamento totale

Il tempo di funzionamento totale del compressore (OFF + REGIME MINIMO + FUNZIONAMENTO A CARICO) può essere determinato semplicemente sommando i rispettivi contatori delle ore operative.

Total Time = Off + No-Load + Under-Load

Contatore delle ore operative OFF in h
Contatore delle ore operative REGIME MINIMO in h
Contatore delle ore operative FUNZIONAMENTO A CARICO in h
Addizione ore operative REGIME MINIMO + FUNZIONAMENTO A CARICO in h
Risultato REGIME MINIMO + FUNZIONAMENTO A CARICO sommato ad ore operative OFF in h
Arrotondamento del risultato a una cifra decimale
Uscita tempo di funzionamento totale in h

Calcolo del rapporto tra i singoli stati operativi

In un ulteriore calcolo vengono stabilite le ore dei rispettivi campi operativi in relazione al tempo totale.

Questo fornisce una buona panoramica del carico del compressore.

Ore operative FUNZIONAMENTO A CARICO
Tempo di funzionamento totale del compressore
Costante 100%
Rapporto tra ore operative FUNZIONAMENTO A CARICO e tempo di funzionamento totale
Rapporto moltiplicato per il 100%
Risultato: rapporto in percentuale