moneo: platforma IIoT
Případy použití

Zjišťování provozních hodin kompresoru na základě provozního stavu Proudový odběr

Zjišťování provozních hodin kompresoru na základě provozního stavu.

Správná funkce kompresoru je pro výrobní procesy zásadní. Dostupnost kompresoru má obrovský vliv na mnoho systémů a procesů důležitých pro výrobu.

Důležité klíčové údaje k tomu poskytuje zjišťování skutečných provozních hodin kompresoru prostřednictvím spotřeby energie.

Údržba se zpravidla provádí v pravidelných intervalech. Postupné poškození je tak odhaleno příliš pozdě a vede k neplánovaným odstávkám a vysokým nákladům na opravy.

Počáteční situace

Žádná údržba kompresoru na základě potřeby

Doposud se provozní hodiny zjišťovaly pouze prostřednictvím otáček pohonu kompresoru, nikoliv prostřednictvím skutečného používání.

Kompresory mohou pracovat v různých provozních stavech. Vzhledem k rozdílům v zatížení jsou jednotlivé součásti kompresoru v průběhu času vystaveny různým úrovním namáhání. V režimu BEZ ZÁTĚŽE je kompresor v klidu a neopotřebovává se.

Provozní hodiny kompresoru se v současné době zjišťují pouze pomocí otáček hnacího motoru. Tato metoda nedokáže rozlišit mezi režimem BEZ ZÁTĚŽE a ZÁTĚŽ.
Proto není možné stanovit provozní hodiny v provozním rozsahu s ohledem na režim BEZ ZÁTĚŽE / ZÁTĚŽ.

Údržba byla plánována v pravidelných intervalech bez ohledu na to, jak moc byl systém v tomto období skutečně používán.

Cíl projektu

Zjišťování spotřeby proudu kompresoru a další zpracování v systému moneo jako podklad pro údržbu na základě potřeb

Cílem je organizovat údržbu na základě potřeb prostřednictvím sběru dat.

Hodnota odběru proudu se měří pomocí měniče proudu. Kromě toho je třeba stanovit různé provozní rozsahy kompresoru, zobrazit je a vypočítat jejich příslušné časy. Zjišťuje se životnost a související opotřebení.

Implementace

Moneo RTM se instaluje centrálně na server. IO-Link mastery jsou připojeny k serveru prostřednictvím interní sítě VLAN.

ifm nabízí širokou škálu automatizačních prvků. Pro tuto aplikaci byl zvolen měnič proudu ZJF055 a vyhodnocovací systém a displej DP2200 pro analogové signály.

Proudový měnič se používá pro jednu fázi třífázového napájecího vedení ke kompresoru. Měřená hodnota měniče je k dispozici jako analogový signál 4 a ž 20mA na výstupu signálu. Tato hodnota se převádí ze 4 až 20 mA na signál IO-Link prostřednictvím DP2200. Je třeba vzít v úvahu, že je aktivována vnitřní zátěž DP2200.

"Y path"

Data jsou do systému moneo RTM přenášena prostřednictvím IO-Link masteru řady AL1352.

Pro získání užitečných procesních hodnot je třeba naměřenou hodnotu měniče proudu převést na skutečnou hodnotu proudu (4 mA ≙ 0 A, 20 mA ≙ 50 A) měniče. To se provádí v systému moneo RTM prostřednictvím funkce „Vypočtené hodnoty“.

Při analýze se pak vypočtená hodnota proudu použije k rozpoznání příslušného provozního rozsahu kompresoru.

Provozní rozsah	Spotřeba proudu A
Vyp.	<1
Bez zátěže	1 – 40
Zátěž	>40

Výsledek

Organizace údržby podle potřeb

Zjišťováním odebíraného proudu je možné určit rozsah provozního proudu. To umožňuje započítat provozní hodiny v příslušném provozním rozsahu kompresoru. Na základě těchto údajů lze plánovat údržbu kompresoru podle potřeb.

Posouzení využití kapacity závodu

Kromě toho lze také vypočítat informace o využití kapacity zařízení.
Pokud se výrobní závod rozšiřuje, lze tuto hodnotu použít například k určení, zda je kapacita stávajícího kompresoru nebo kompresorů stále dostatečná.
Je také možné posoudit dostupnou kapacitu stlačeného vzduchu s ohledem na možné úspory nákladů na energii při použití různých agregátů.

Struktura systému

Měnič proudu
Měnič signálu pro analogový signál 4 až 20 mA na IO-Link (DP2200)
IO-Link master

Řídicí panel

Řídicí panel moneo poskytuje celkový přehled.

Vizualizace poskytuje uživateli přehled relevantních procesních hodnot pro monitorování tohoto zařízení.

Počítadlo provozních hodin VYP.
Počítadlo provozních hodin BEZ ZÁTĚŽE
Počítadlo provozních hodin ZÁTĚŽ
Poměr doby BEZ ZÁTĚŽE k celkové době provozu
Poměr doby se ZÁTĚŽÍ k celkové době provozu

Analýza

Analýza umožňuje snadný přístup khistorickým datům aporovnává různé procesní hodnoty. Na diagramu je znázorněna typická charakteristická křivka:

VYP. (a) – ZÁTĚŽ (b) – BEZ ZÁTĚŽE (c)

Lze pozorovat, že rychlost (fialová) je stejná pro ZÁTĚŽ i BEZ ZÁTĚŽE. Spotřeba proudu (modrá barva) a tím přeměněná energetická práce se však v obou provozních rozsazích výrazně liší.

Otáčky dosáhnou maximální hodnoty, spotřeba proudu pro rozsah VYP. a BEZ ZÁTĚŽE
Spotřeba proudu v rozsahu se ZÁTĚŽÍ

Nastavení a pravidla: Správa mezních hodnot

Statické mezní hodnoty

Provozní hodiny jednotlivých provozních stavů lze monitorovat staticky. Příslušné tikety lze například generovat po určitém počtu hodin v rozsahu se zatížením nebo po určitém počtu hodin z celkové doby provozu. K tomuto účelu jsou k dispozici výstražné a poplachové tikety, které lze využít pro včasné plánování.

Varování po dosažení 950 provozních hodin v rozsahu se zatížením
Alarm po dosažení 1 000 provozních hodin v rozsahu se zatížením

Pravidla pro zpracování tiketů

Pomocí této funkce lze snadno definovat, co se má stát po spuštění varování nebo alarmu, např.:

Upozornění e-mailem
Integrace SAP

Vypočítané hodnoty

Funkce Vypočítané hodnoty slouží k dalšímu zpracování procesních dat.

Převod z analogové hodnoty na hodnotu proudu

V tomto případě použití se analogový proudový signál poskytovaný snímačem převede na hodnotu proudu protékajícího vodičem v jednotce ampér.

Proud motoru = (AIN – 4) * ((AEP – ASP)/16)

Analogová hodnota proudu měniče proudu (4 až 20 mA)
Analogový počáteční bod 0 až 4 mA.
Analogový koncový bod 50 až 20 mA.
Analogová hodnota rozsahu proudu (20 mA - 4 mA = 16 mA)
Ofset analogové hodnoty (4...20 mA až 0...16 mA)
Výpočet delty z počátečního bodu do koncového bodu (AEP – ASP = ∆A)
Výpočet činitele pro převod proudu na pascal (∆A / 16 mA = činitel)
Vynásobení hodnoty proudu (0 až 16 mA) činitelem
Zaokrouhlení výsledku na jedno desetinné místo
Výsledek průtoku proudu v A

Výpočet provozních hodin

Hodnoty spotřeby proudu v jednotlivých provozních rozsazích určené pomocí funkce analýzy lze použít k vytvoření různých čítačů provozních hodin. Ty vypočítávají dobu strávenou v příslušném provozním stavu.

Minimální spotřeba proudu pro provozní rozsah v A
Spotřeba proudu v A
Maximální spotřeba proudu pro provozní rozsah v A
Srovnání spotřeby proudu s minimální spotřebou proudu
Srovnání spotřeby proudu s maximální spotřebou proudu
Logická konjunkce (AND) maximální a minimální spotřeby proudu
Počítadlo času
Výstupní čas v h

Určení celkové doby provozu

Celkovou dobu provozu kompresoru (VYP. + BEZ ZÁTĚŽE + ZÁTĚŽ) lze zjistit jednoduchým sečtením příslušných počítadel provozních hodin.

Celkový čas = Vyp. + Bez zátěže + Zátěž

Počítadlo provozních hodin VYP. v h
Počítadlo provozních hodin BEZ ZÁTĚŽE v h
Počítadlo provozních hodin ZÁTĚŽE v h
Součet provozních hodin BEZ ZÁTĚŽE + ZÁTĚŽ v h
Výsledek sčítání provozních hodin BEZ ZÁTĚŽE + ZÁTĚŽ s provozními hodinami VYP. v h
Zaokrouhlení výsledku na jedno desetinné místo
Výstupní celková doba provozu v h